Mesin Frais Milling Machine

Gambar 2.4 Mesin Frais Vertikal Sumber : Afdlolludin. 2014. Mesin bubut, Mesin Sekrap, Mesin Frais. Blogspot.co.id diakses 01 Agustus 2014 c. Mesin Frais Universal Konstruksi mesin frais universal tidak berbeda dengan mesin frais datar, perbedaannya hanya terletak pada mejanya. Mesin frais dapat digeser diputar sehingga membentuk sudut swivel, disamping dapat bergeraj mendatar dan tegak. Oleh karena itu mesin frais universal sering digunakan untuk membuat benda kerja roda gigi spiral heliks. Sumbu utama spindel gabungan bidang vertikal dan horizontal. Jadi mesin frais universal adalah salah satu jenis mesin frais yang dapat digunakan pada posisi tegak vertikal dan mendatar horizontal dan memiliki meja yang dapat digeserdiputar pada kapasitas tertentu. Gambar 2.5 Mesin Frais Universal Sumber : Afdlolludin. 2014. Mesin bubut, Mesin Sekrap, Mesin Frais. Blogspot.co.id diakses 01 Agustus 2014 2. Prinsip Kerja Mesin Frais milling machine Tenaga untuk pemotongan berasal dari energi listrik yang diubah menjadi gerak utama oleh sebuah motor listrik, selanjutnya gerakan utama tersebut akan diteruskan melalui suatu transmisi untuk menghasilkan gerakan putar pada spindel mesin frais. Spindel mesin frais adalah bagian dari sistem utama mesin frais yang bertugas untuk memegang dan memutar cutter hingga menghasilkan putaran atau gerakan pemotongan. Gerakan pemotongan pada cutter jika dikenakan pada benda kerja yang telah dicekam maka akan terjadi gesekantabrakan sehingga akan menghasilkan pemotongan pada bagian benda kerja, hal ini dapat terjadi karena material penyusun cutter mempunyai kekerasan di atas kekerasan benda kerja. Pada mesin frais terdapat dua jenis pemakanan yaitu : a. Up Milling Arah gerak potong yang dilakukan pahat berlawanan arah dengan arah gerak makan yang dilakukan oleh benda kerja. Tiap gigi dari pahat frais memotong dengan arah keluar mulai dari permukaan yang dikehendaki sampai permukaan benda kerja. Pada pengefraisan ini pemotongan diawali dengan geram yang tipis. Metoda ini dipakai pada semua mesin frais. Gambar 2.6 Proses Up Milling Sumber : http:ikawibowo11tp3.blogspot.co.id diakses 01 Agustus 2014. b. Down Milling Arah gerak potong yang dilakukan pahat searah dengan gerak makan yang dilakukan benda kerja. Tiap pahat frais memotong dengan arah kedalam mulai dari permukaan benda kerja hingga permukaan yang dinginkan. Gerak potong cenderung untuk menarik benda kerja ke dalam pahat frais. Karena hal tersebut, maka hanya mesin yang mempunyai alat pengatur keregangan yang dapat memakai metoda pemotongan ini. Gambar 2.7 Proses Down Milling Sumber : http:ikawibowo11tp3.blogspot.co.id diakses 01 Agustus 2014. 3. Bagian-bagian Mesin Frais Mesin frais memiliki beberapa bagian, diantaranya sebagai berikut: a. Spindel utama Merupakan bagian yang terpenting dari mesin milling Frais. Tempat untuk mencekam alat potong. b. Meja table Merupakan bagian mesin milling, tempat untuk clamping device atau benda kerja. c. Motor drive Merupakan bagian mesin yang berfungsi menggerakkan bagian-bagian mesin yang lain seperti spindel utama, meja feeding dan pendingin cooling. d. Transmisi Merupakan bagian mesin yang menghubungkan motor penggerak dengan yang digerakkan. e. Knee Merupakan bagian mesin untuk menopangmenahan meja mesin. Pada bagian ini terdapat transmisi gerakan pemakanan feeding. f. Columntiang Merupakan bagian dari mesin. Tempat menempelnya bagian-bagian mesin yang lain. g. Basedasar Merupakan bagian bawah dari mesin milling Frais. Bagian yang menopang badantiang. Tempat cairan pendingin. h. Control Merupakan pengatur dari bagian-bagian mesin yang bergerak. 4. Kecepatan Potong dan Pemakanan Keberhasilan pemotongan dengan mesin frais dipengaruhi oleh kemampuan pemotongan alat potong dan mesin. Kemampuan tersebut menyangkut kecepatan potong dan pemakanan. Kecepatan potong pada mesin frais dapat didefenisikan sebagai panjangnya bram yang terpotong oleh satu mata potong pisau frais dalam satu menit. Kecepatan potong untuk tiap-tiap bahan tidak sama. Umumnya makin keras bahan, maka kecil harga kecepatan potongnya dan juga sebaliknya. Kecepatan potong dalam pengfraisan ditentukan berdasarkan harga kecepatan potong menurut bahan dan diameter pisau frais. Jika pisau frais mempunyai diameter 100 mm maka satu putaran penuh menempuh jarak p x d = 3.14 x 100 = 314 mm. Jarak ini disebut jarak keliling yang ditempuh oleh mata pisau frais. Bila pisau frais berputar n putaran dalam satu menit, maka jarak yang ditempuh oleh mata pisau frais menjadi p x d x n. Jarak yang ditempuh mata pisau dalam satu menit disebut juga dengan kecepatan potong V Chang – Xue, 2002. Elemen dasar dari proses frais dapat diketahui atau dihitung dengan menggunakan rumus yang dapat diturunkan dari kondisi pemotongan ditentukan sebagai berikut : Benda kerja : w = lebar pemotongan lw = panjang pemotongan a = kedalaman potong Pahat frais : d = diameter luar z = jumlag gigi mata potong k r = sudut potong utama 90 o untuk pahat frais selubung. Mesin Frais : n = putaran poros utama V r = kecepatan makan Elemen dasar pada mesin frais dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : a. Kecepatan potong Vc = . . ; mmin . . . . . . 1 b. Gerak makan pergigi Fz = V f z n ; min . . . . . . 2 c. Waktu pemotongsan tc = lt V f ; min . . . . . . 3 dimana : lt = lv + lw + ln ; mm, lv = ; untuk mengfrais datar lv ≥ 0 ; untuk mengfrais tegak ln ≥ 0 ; untuk mengfrais datar ln = d 2 ; untuk mengfrais tegak d. Kecepatan menghasilkan geram Z = . . ; cm 3 min . . . . . . 4 Tabel 2.5 Tabel Kecepatan Potong Untuk Beberapa Jenis Bahan Bahan Cutter HSS Cutter Karbida Halus Kasar Halus Kasar Baja Perkakas 75-100 25-45 185-230 110-140 Baja Karbon Rendah 70-90 25-40 170-215 90-120 Baja Karbon Menengah 60-85 20-40 140-185 75-110 Besi Cor Kelabu 40-45 25-30 110-140 60-75 Kuningan 85-110 45-75 185-215 120-150 Alumunium 70-110 30-40 140-215 60-90 Sumber : Fadly Bachtiar, 2011 5. Macam-macam pisau frais Hasil-hasil bentuk dari pekerjaan mesin frais tergantung daro bentuk pisau frais yang digunakan, karena bentuk utama frais tidak berubah walaupun sudah diasah, jadi tidak seperti pahat bubut yang disesuaikan menurut kebutuhan dan disamping bentuk-bentuk yang sudah tetap frais itu sekelilingnyamempunyai gigi yang berperan sebagai mata pemotongnya. Pada lubangnya terdapat alur untuk kedudukan pasak agar pisau frais tidak ikut berputar. Bahan pisau frais umumnya terbuat dari HSS, atau Karbida. a. Cutter Mantel Cutter jenis ini dipakai untuk mesin frais horizontal. Gambar 2.8 Cutter Mantel Sumber : Fadlybachtiar. 2011. Mesin Frais. Blogspot.co.id diakses 01 Agustus 2014 b. Cutter Alur Cutter Digunakan untuk membuat alur-alur pada batang atau permukaan benda lainnya. Gambar 2.9 Cutter Alur Cutter Sumber : Fadlybachtiar. 2011. Mesin Frais. Blogspot.co.id diakses 01 Agustus 2014 c. Cutter Modul Cutter in dalam satu set terdapat 8 buah. Cutter ini dipakai untuk membuat roda-roda gigi. Gambar 2.10 Cutter Modul Sumber : Fadlybachtiar. 2011. Mesin Frais. Blogspot.co.id diakses 01 Agustus 2014 d. Cutter Radius Cekung Cutter ini dipakai untuk membuat benda kerja yang bentuknya memiliki radius dalam cekung. Gambar 2.11 Cutter Radius Cekung Sumber : Fadlybachtiar. 2011. Mesin Frais. Blogspot.co.id diakses 01 Agustus 2014 e. Cutter Radius Cembung Cutter ini dipakai untuk membuat benda kerja yang bentuknya memiliki radius luar cembung. Gambar 2.12 Cutter Radius Cembung Sumber : Fadlybachtiar. 2011. Mesin Frais. Blogspot.co.id diakses 01 Agustus 2014 f. Cutter Alur T Alat ini hanya digunakan untuk membuat alur bentuk “T” seperti halnya pada meja mesin frais. Gambar 2.13 Cutter Alur T Sumber : Fadlybachtiar. 2011. Mesin Frais. Blogspot.co.id diakses 01 Agustus 2014 g. Cutter Ekor Burung Cutter ini dipakai untuk membuat alur ekor burung. Cutter ini sudut kemiringannya terletak pada sudut-sudut istimewa yaitu : 30 o , 45 o , 60 o Gambar 2.14 Cutter Ekor Burung Sumber : Fadlybachtiar. 2011. Mesin Frais. Blogspot.co.id diakses 01 Agustus 2014 h. Cutter Endmill Ukuran Cutter ini sangat bervariasi mulai ukuran kecil sampai ukuran besar. Cutter ini biasanya dipakai untuk membuat alur pasak dan ini hanya dapat dipasang pada mesin frais vertical. Gambar 2.15 Cutter Endmill Sumber : Fadlybachtiar. 2011. Mesin Frais. Blogspot.co.id diakses 01 Agustus 2014 6. Jenis Pahat Potong pada Mesin Frais Pada Mesin Frais terdapat beberapa jenis pahat potong, diantaranya yaitu adalah : a. Mata pahat rata plainmill dengan bentuk gigi datar dan helika, untuk memotong atau menghasilkan permukaan yang rata. b. Sidemill, untuk memotong celah, permukaan dan frais parit. c. Anglemill, untuk memfrais permukaan dengan membentuk sudut dengan kemiringan tertentu. d. Endmill dan Shank, untuk memotong atau memfrais ujung benda kerja. e. Shotting, untuk membuat alur. f. Staggered Tooth, untuk membuat slot atau celah. g. T-slotmill, untuk membuatu celah. h. Dove Tailmill, untuk membuat luncuran-luncuran mesin dan dibuat dengan sudut 45 o , 60 o , 90 o Harrison, 2004.

H. Keausan Pada Pahat

Keausan didefenisikan oleh ASTM sebagai kerusakan permukaan benda yang secara umum berhubungan dengan peningkatan hilangnya material yang disebabkan oleh pergerakan relatif benda dan sebuah substansi kontak. Pada pengertian yang lebih luas, keausan adalah kerusakan permukaan atau kontak material dari satu atau kedua permukaan secara rolling, relative sliding, atau gerakan yang menghentak impact motion. Selama proses pembentukan geram berlangsung, pahat dapat mengalami kegagalan dari fungsinya karena berbagai sebab antara lain Rochim, 1993 : 1. Keausan yang secara bertahap membesar tumbuh pada bidang aktif pahat. 2. Retak yang menjalar sehingga meniimbulkan patahan pada mata potong pahat. 3. Deformasi plastik yang akan mengubah bentukgeometri pahat. Jenis kerusakan yang terakhir diatas jelas disebabkan tekanan temperatur yang tinggi pada bidang aktif pahat dimana kekerasan dan kekuatan material pahat akan turun bersama dengan naiknya temperatur. Keausan dapat terjadi pada bidang geram dan atau pada bidang utama pahat. Karena bentuk dan letaknya yang spesifik, keausan pada bidang geram disebut dengan keausan kawah crater wear dan keausan pada bidang utama dinamakan sebagai keausan tepi flank wear. a. Aus tepi flank wear Aus tepi adalah bentuk aus pada sisi flank pahat potong disebabkan perubahan bentuk radius ujung pahat oleh gesekan antara permukaan pemesinan benda kerja dengan sisi pahat karena kekakuan benda kerja. Bidang aus didasarkan pada tebal bidang aus flank wear land, harus sejajar terhadap resultan arah potong. Tebal bidang aus merupakan ukuran dari besarnya aus sisi. Bentuk aus sisi pengukurannya ditentukan sesuai standar ISO 3685-1977 seperti gambar di bawah ini : Gambar 2.16 Bentuk aus sesuai standar ISO 3685-1977 Sumber : Kalpakjian, S. Manufacturing Engineering and Technology, 3 rd Ed. Addison – Wesley Publishing Company, 1995. b. Crater Wear Keausan Kawah Crater merupakan keausan pahat yang berbentuk seperti kawah atau lubang, lokasinya dimulai dari beberapa jarak dari tepi potong sampai area kontak geram. Jika keausan ini semakin lama semakin bertambah, crater menjadi makin lebar, panjang, dan dalam, bahkan bisa mencapai tepi pahat. Crater menyebabkan tepi potong pahat menjadi lemah dan rusak. Keausan jenis ini lebih cepat terjadi pada pahat dengan material ulet Viktor, 2008. Di bawah ini merupakan tabel rata-rata keausan yang diizinkan untuk alat potong dalam berbagai pengerjaan. Tabel 2.6 Rata-rata keausan yang diizinkan untuk alat potong dalam berbagai pengerjaan. Rata-rata keausan yang diizinkan untuk alat potong dalam berbagai pengerjaan Keausan yang diizinkan mm Pengerjaan High-Speed Steels Carbide Turning 1.5 0.4 Face milling 1.5 0.4 End milling 0.3 0.3 Drilling 0.4 0.4 Sumber : Kalpakjian, 1991

I. Suhu pemesinan

Dalam proses pemesinan, suhu dalam pemotongan logam sangatlah penting. Contohnya, suhu pada bidang geser sangat penting pengaruhnya terhadap tegangan alir dan karena itu memiliki pengaruh besar terhadap suhu pada muka pahat dan permukaan sayatan. Suhu pada muka alat juga memainkan peran utama relatif terhadap ukuran dan stabilitas Built-up Edge BUE tersebut. Suhu lingkungan kerja yang mendekati zona pemotongan juga penting karena secara langsung dapat mempengaruhi suhu pada bidang geser, muka pahat dan permukaan sayatan. Energi yang digunakan dalam pemesinan terkonsentrasi pada suatu kawasan yang sangat kecil. Hanya sebagian dari energi ini yang tersimpan dalam benda kerja dan pahat dalam bentuk kerapatan dislokasi yang meningkat, sedangkan sebagian besar energi lainnya diubah menjadi panas. Pemesinan pada dasarnya memanfaatkan energi dari gerakan mekanik yang diubah menjadi energi panas yang digunakan untuk memotong benda kerja. Gambar 2.17 Area distribusi suhu pada pahat potong Sumber : Kalpakjian, Serope. 1992. Manufacturing Engineering and Technology 2nd Edition. Addison Publishing Companya Inc. California. Tansfer energi panas yang dibutuhkan untuk memotong benda kerja disesuaikan agar dapat terjadi pemotongan dengan memanfaatkan energi panas yang dihasilkan dari pergerakan makan pahat. Karena kawasan pemotongan terus bergerak pada benda kerja maka tingkat pemanasan di depan alat menjadi kecil dan setidaknya pada kecepatan potong yang tinggi sebagian besar panas lebih dari 80 terbawa oleh geram Shaw, 1984. Pada gambar 2.17 memperlihatkan luas distribusi suhu pahat potong. Karena sumber panas dalam pemesinan terkonsentrasi di area geser utama dan pada permukaan pahat – geram. Jelas terlihat pada bahwa pola suhu tergantung pada beberapa faktor yang berkaitan dengan sifat material dan kondisi pemotongan, termasuk jenis cairan pemotongan apabila digunakan dalam proses pemotongan. Berbeda