Bab II Teori Dasar Proses freis adalah proses penghasilan geram yang menggunakan pahat bermata potong jamak (multipoint cutter) yang berotasi. Pada proses freis terdapat kombinasi gerak potong (cutting movement) pada pahat dan gerak makan (feeding movement) pada benda kerja sehingga membentuk suatu profil benda kerja (workpiece) yang sesuai dengan gambar teknik. 2.1 Jenis-Jenis Proses Freis [1] Secara umum, berdasarkan konstruksi mesin freis, terdapat dua jenis mesin freis yaitu mesin freis horisontal (horizontal milling machine) dan mesin freis vertikal (vertical milling machine). a. mesin freis horizontal b. mesin freis vertikal Gambar 2.1 Jenis konstruksi dasar mesin freis yang biasa terdapat di industri manufaktur. Pada mesin freis horisontal digunakan pahat freis selubung (slab milling cutter), sedangkan pada mesin freis vertikal digunakan pahat freis muka (face milling cutter). 4
a. pahat freis selubung b. pahat freis muka Gambar 2.2 Jenis pahat freis yang biasa digunakan dalam suatu proses pemesinan. Sumbu putar pahat dianggap sebagai referensi sumbu Z. Berdasarkan arah pemakanan benda kerja, proses pada mesin freis dibedakan menjadi dua macam, yaitu mengefreis naik (up milling/conventional milling) dan mengefreis turun (down milling). a. Jenis freis naik b. Jenis freis turun Gambar 2.3 Jenis-jenis proses freis berdasarkan arah pemakanan benda kerja terhadap pahat yang berotasi. Proses freis turun akan menyebabkan benda kerja lebih tertekan ke meja dan meja terdorong oleh pahat yang mungkin suatu saat (secara periodik) gaya dorongnya 5
melebihi gaya dorong ulir / roda gigi penggerak gigi. Apabila sistem kompensasi keterlambatan gerak balik (backlash compensator) tidak begitu baik, maka mengefreis turun dapat menimbulkan getaran, atau bahkan kerusakan. 2.2 Geometri Pahat Freis [1] Untuk menganalisis geometri pahat diperlukan suatu bidang referensi sehingga sudut-sudut pahat tersebut dapat ditentukan harganya. Sistem referensi pahat menggunakan tiga macam bidang yang saling berpotongan pada suatu titik terpilih pada mata potong utama (selected point on the cutting adge), yaitu: 1. Bidang Referensi (P r, Tool Reference Plane); bidang yang melalui titik terpilih dan ditentukan tegak lurus terhadap vektor kecepatan potong (primary motion). 2. Bidang Mata Potong (P s, Tool Cutting Edge Plane); bidang yang ditentukan berhimpit atau menyinggung mata potong utama pada titik terpilih dan tegak lurus bidang referensi P r. 3. Bidang Ortogonal (P o, Tool Orthogonal Plane); bidang yang melalui titik terpilih dan ditentukan tegak lurus dengan kedua bidang P r dan P s. 4. Bidang Normal (P n, Cutting Edge Normal Plane); bidang yang ditentukan tegak lurus terhadap mata potong utama atau garis singgungnya pada titik terpilih. Pada bidang dasar, P r k r : sudut potong utama e r : sudut ujung k r : sudut potong bantu y r : sudut potong samping Pada bidang mata potong, P s l s : sudut miring 6
Pada bidang Orthogonal, P o γ o : sudut geram orthogonal α o : sudut bebas orthogonal β o : sudut penampang orthogonal Pada bidang normal, P n γ n : sudut geram normal α n : sudut bebas normal β n : sudut penampang normal Gambar 2.4 Geometri pahat freis pada sistem referensi orthogonal dan sistem referensi normal. 7
2.3 Elemen Dasar Proses Freis [1] Elemen-elemen dasar pada proses freis dapat ditentukan dengan memperhatikan gambar 2.5. a. Freis selubung b. Freis tegak Gambar 2.5 Proses freis selubung dan freis tegak yang memberikan gambaran proses pemesinan dan tebal geram sebelum terpotong. Benda kerja: - w : lebar pemotongan (mm) - a : kedalaman potong / depth of cut (mm) Pahat freis: - d : diameter pahat (mm) - z : jumlah gigi (mata potong) - k r : sudut potong utama ( 0 ) Mesin freis: - n : kecepatan putar spindel / cutting speed (rpm) - v f : kecepatan makan / feeding speed (mm/min) 8
Elemen dasar dari proses freis adalah: - kecepatan potong - gerak makan pergigi - kecepatan pembuangan geram π. dn. v = 1000 ;m/min. (2.1) vf fz = nz. ;mm/(gigi) (2.2) vaw f.. z = 1000 ;cm 3 /min. (2.3a) lt.. a w z = t.1000 ;cm 3 /min. (2.3b) 9