B. Jenis-Jenis Mesin Freis - Materi mesin frais
MESIN FREIS
A. Teori Dasar Mesin Freis (milling machine) Pada Tahun 1940, otomatis dengan menggunakan cams, seperti halnya screw mesin dan percekaman chuck otomatis, telah dikembangkan dengan baik pada dekade ini, dengan berakhirnya perang dunia ke 2. Definisi mesin freis
Mesin freis merupakan salah satu mesin konvensional yang mampu mengerjakan suatu benda kerja dalam permukaan sisi datar, tegak, miring, bahkan alur roda gigi. Mesin perkakas ini mengerjakan atau menyelesaikan suatu benda kerja dengan menggunakan pisau milling (cutter) pemasukan media dikembangkan, computer processing power dan kapasitas memori terus meningkat, dan mesin-mesin NC dan CNC berangsur-angsur dirubah dari level perusahaan yang besar ke level perusahaan yang medium (menengah).
Pengerjaan logam dalam dunia manufacturing ada beberapa macam, mulai dari pengerjaan panas, pengerjaan dingin, hingga pengerjaan secara mekanis. Pengerjaan mesin mekanis loagam biasanya digunakan untuk pengerjaan lanjutan maupun pengerjaan finishing, sehingga dalam pengerjaan mekanis dikenal beberapa prinsip pengerjaan, salah satunya adalah pengerjaan perataan permukaan dengan menggunakan mesin freis atau biasa juga disebut mesin milling.
Mesin milling adalah mesin yang paling mampu melakukan banyak tugas bila dibandingkan dengan mesin perkakas yang lain. Hal ini disebabakan karena selain mampu memesin permukaan datar maupun berlekuk dengan penyelesaian dan ketelitian yang istimewa, juga berguna untuk menghaluskan atau meratakan benda kerja sesuai dengan dimensi yang dikehendaki.
Mesinfrais adalah salah satu jenis mesin perkakas yang mampu melakukan bebagaimacam tugas dibandingkan dengan mesin perkakas lainya. Permukaan yang datarmaupun yang belekuk, dapat diproses dengan mesin ini dengan ketelitian yang tinggi,termasuk pemotongan sudut, celah, roda gigi, dan ceruk juga dapat diproses denganbaik menggunakan mesin ini. Bila alat pemotong dan bornya dilepas maka dapatdigunakan untuk pahat gurdi, alat pembesar lubang,dan bor. Karena mesin inidilengkapi mesin penyetel micrometer untuk mengatur gerakan dari mejanya, makalubang dan pemotongan yang lain dapat diberi jarak secara tepat.
Mengefrais adalah mengerjakan logam dengan mesin yang menggunakan pemotong yang berputar yang mempnyai sejumlah mata poting.Ada dua jenis pahat freis yang paling banyak digunakan yaitu : horizontal, pahat freis dipasang pada sumbu utama horizontal.Yang kedua vertikal pahat freis dipasang pada ujung spindel vertikal.Freis atau milling horizontal merupakan suatu proses pemakanan benda kerja yang pengerjaannya atau kenyataannya dilakukan dengan menggunakan pahat yang berputar oleh poros spindel mesin.Pahat freis (milling cutter)termasuk jenis pahat bersisi potong banyak(multiple point tool).
Terdapat beberapa jenis mesin freis. Berdasarkan spindelnya, mesin freis dibedakan atas:
1. Mesin freis tegak (Face Milling) Mesin ini digunakan untuk pekerjaan yang sangat teliti. Ciri-cirinya sumbu putaran pahat freis muka tegak lurus dengan permukaan benda kerja.
2. Mesin freis datar (slab milling) Ciri-ciri mesin ini yaitu poros utamanya yang digunakan sebagai pemutar dan pemegang alat potong pada posisi mendatar dan sumbu putaran pahat freis selubung sejajar dengan permukaan benda kerja.
3. Mesin Freis Universal Mesin ini adalah mesin produksi dari konstruksi yang kasar.Bangkunya ini adalah benda cor yang kaku dan berat serta menyangga sebuah meja kerja yang hanya memiliki gerakan longitudinal. Penyetelan vertical diberikan dalam kepala spindel dan suatu penyetelan lintang dibuat dalam pena atau ram spindel.
Gambar 1, a).mesin freis horizontal. b). mesin freis vertical
Bagian – bagian mesin freis yaitu:
a. Lengan untuk kedudukan penyongkong obor
b. penyokong obor
c. Tunas untuk menggerakkan meja secara otomatis
d. Nok pembatas, untuk membatasi jarak gerakan otomatis meja
e. Meja Mesin, tempat untuk memasangbenda kerja dengan perlengkapan mesin
f. engkol untuk menggerakkan meja dalam arah memanjang
g. tuas untuk mengunci meja h. Baut penyetel, untuk menghilangkan meja i. Engkol untuk menggerakkan lutut dalam arah melintang j. Engkol untuk menggerakkan lutut dalam arah tegak k. Tabung pendukung dengan batang ulir, untuk mengatur tingginya meja l. Lutut untuk kedudukan alas meja m. Tuas untuk merubah kecepatan motor listrik n. Tuas untuk mengunci sadel o. Alas meja, tempat kedudukan untuk meja p. Engkol meja q. Tuas untuk menentukan besarnya putaran spindel/pisau freis r. Tuas untuk mengatur turun naiknya meja s. Spindel untuk memutarkan arbor dan pisau freis t. Tuas untuk menjalankan spindel
D. Macam – Macam Pahat Freis Ada bermacam – macam pahat pada mesin freis. Berikut ini jenis pahat freis adalah:
1. Pahat Silindris Pahat ini digunakan untuk menghasilkan permukaan horizontal dan dapat mengerjakan permukaan yang lebar dan pekerjaan berat
2. Pahat Muka dan Sisi Pahat ini memiliki gigi potong di kedua sisinya digunakan untuk menghasilkan celah dan ketika digunakan dalam pemsangan untuk menghasilkan permukaan rata, kotak, hexadiagonal, dan lain-lain.Untuk ukuran yang besar, gigi dibuat terpisah dan dimasukkan kedalam badan pahat.Keuntungan ini memungkinkan cutter dapat dicabut dan dipasang jika mengalami kerusakan.
3. Slotting Cutter Pahat ini hanya memiliki gigi di bagian kelilingnya dan pahat ini digunakan untuk pemotongan celah dan alur pasak
4. Metal Slitting Saw Pahat ini memiliki gigi hanya di bagian keliling saja, atau memiliki gigi keduanya di bagian keliiling dan sisinya saja.Digunakan untuk memotong kedalaman celah dan untuk pemotongan panjang dari material. Ketipisan pahat bermacam macam, dari 1mm – 5mm, dan ketipisan pada bagian tengah lebih tipis dari bagian tepinya, hal ini untuk mencegah pahat untuk terjepit di celah.
5. Freis Ujung Biasanya berukuran dari diameter 4mm – 40 mm
6. Shell and Mill Kelopak ujung freis dibuat untuk disesuaikan di bar pendek yang dipasang di bagian poros.Kelopak freis ujung lebih mudah untuk diganti dari pada freis ujung padat atau solid.
7. Freis Muka Pahat ini dibuat untuk mengerjakan pemotongan berat dan juga digunakan untuk menghasilkan permukaan yang datar.Ini lebih akurat dari pada Sylindrical Slab Mill atau Freis
Slab Silindris.Freis muka memiliki gigi diujung muka dan kelilingnya.panjang dari gigi dikelilingnya selalu kurang dari separuh diameter dari pisaunya.
8. Tee Slot Cutter Pahat ini digunakan untuk freis celah awal, suatu celah atau alur harus dibuat pada benda kerja sebelum pahat digunakan.
Gambar 2. Macam macam pahat freis Prinsip Kerja Mesin Freis
1.1. Cara Kerja Mesin Freis (Milling Machine) Pengerjaan yang terjadi dimesin freis horizontal.Benda kerja dijepit di suatu ragum mesin atau peralatan khusus atau dijepit di meeja mesin freis.Pemotongan dikerjakan oleh pemakanan benda kerja di bawah suatu pahat yang berputar.
Tenaga untuk pemotongan berasal dari energy 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 milling.
Adapun langkah – langkah sebelum melakukan pengefreisan, yaitu:
1. Mempersiapkan semua peralatan yang dibutuhkan dan benda kerja
2. Mengukur benda kerja dengan menggunakan caliper dan menghaluskan sedikit permukaanya dengan menggunakan kikir.
3. Mengatur putaran spindel yang sesuai untuk jenis benda kerja
4. Menempatkaan benda kerja yang akan di freis pada meja kerja
5. Mencari titik permukaan/titik nol dan kemudian melakukan pemakanan untuk masing – masing sisi.
6. Mengatur ketebalan pemakanan
7. Mencatat waktu yang diperlukan untuk satu pemakanan
8. Mencatat keadaan akhir benda kerja
1.2. Jenis – Jenis Pengerjaan Mesin Freis
1. Menfreis Datar Pengerjaan yang dilakukan untuk membuat datar permukaan benda kerja
2. Menfreis Sudut Pengerjaan yang dilakukan untuk membentuk sudut dengan kemiringan tertentu pada benda kerja
3. Menfreis Alur Bentuk atau ukuran pahat freis yang digunakan untuk menfreis alur adalah tergantuk dari bentuk alur itu.
4. Menfreis Alur T
Menfreis alur T adalah pengerjaan dasar menfreis untuk membentuk alur T atau langkah pertamanya yaitu benda kerja dijalankan dengan alur kemudian alur T nya digunakan freis Alur T
5. Menfreis Ekor Burung Pengerjaan datar menfreis untuk membentuk alur atau celah ekor burung
1.3. Teknik pengefreisan Teknik pengefreisan tergantung dari jenis mesin freis dan posisi alat potong. Ada 2 macam teknik pengefreisan, yaitu:
1. Pengefreisan Sisi Sisi mata potong sejajar dengan permukaan bidang benda kerja.Teknik ini menggunakan mesin freis datar.
2. Pengefreisan Muka Sisi mata potong tegak lurus terhadap bidang permukaan benda kerja.Pahat freis mempunyai mata potong sisi dan muka yang keduanya dapat melakukan pemotongan secara bersamaan.Pengefreisan ini menggunakan mesin freis tegak.
1.4. Kecepatan Potong dan Pemakanan Kecepatan potongpada mesin freis dapat didefinisikan sebagai panjangnya geram yang terpotong oleh satu mata potong pisau freis dalam satu menit. Kecepatan potong untuk tiap – tiap bahan tidak sama. Makin keras bahan, makin kecil harga kecepatan potongnya dan juga sebaliknya.Kecepatan potong dalam pengefreisan ditentukan berdasarkan harga kecepatan potong menurut bahan dan diameter pisau freis. Jika pahat freis 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 mata freis. Bila Pahat freis berputar n putaran dalam satu menit, maka jarak yang ditempuh oleh mata potong pahat freis menjadi p x d x n. Jarak yang ditempuh mata pahat dalam satu menit disebut juga dengan kecepatan potong (V).
Perhitungan
1.1. Perhitungan Deviding Head Deviding Head adalah satu bagian yang penting dalam proses freis, terutama untuk pembuatan segi beraturan dan roda gigi. Di dalalm kepala pembagi, terdapat roda gigi cacing dengan perbandingan 1:40, sehingga jika kita memutarkan 40 kali, maka benda kerja akan berputar 1 kali penuh.
Untuk pembagian yang lebih presisi, misalnya pembuatan roda gigi, maka di bantu plat pembagi dengan jumlah lubang seperti yang ada dalam table di bawah ini.
Tabel1.1 Plat Pembagi PLATE PEMBAGI BROWN AND SHARPE
Plate 1 15 – 16 – 17 – 18 – 19 – 20 Plate 2 21 – 23 – 27 – 29 – 31 – 33 Plate 3 37 – 39 – 41 – 43 – 47 – 49
CINCINNATI STANDARD PLATE One Side 24 – 25 – 28 – 30 – 34 – 37 – 38 – 39 – 41 – 42 – 43
Other Side 46 – 47 – 49 – 51 – 53 – 54 – 57 – 58 – 59 – 62 - 66
1.2. Perhitungan Pembuatan Roda Gigi Lurus
Roda Gigi digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran tanpa selip, untuk memindahkan daya dari poros-poros yang sejajar bias digunakan roda gigi lurus. Bentuk / Lajur gigi ini sejajar dengan sumbunya. Profil gigi bias berbentuk melalui penggambaran evolvente dengan sudut tekan a = 20 dan cycloid sebuah roda gigi mempunyai bagian bagian tertentu. giginya, sering disingkat modul. Bila maka . Penyebutan modul harus diikuti dengan satuannya, misalkan suatu roda gigi mempunyai modul 3 satuannya mm, jadi M = 3 mm.
Berikut dapat dilihat ukuran modul berdasarkan DIN 760.
Tabel 3.2 Ukuran Modul Berdasarkan DIN 760Modul Modul Modul
No No No No Modul (mm)
(mm) (mm) (mm)1 0,3 15 2,75
29
10
43
27 2 0,4
16
3
30
11
44
30 3 0,5 17 3,25
31
12
45
33 4 0,6 18 3,5
32
13
46
36 5 0,7 19 3,75
33
14
47
39 6 0,8
20
4
34
15
48
42 7 0,9 21 4,5
35
16
49
45
8
1
22
5
36
17
50
50 9 1,25 23 5,5
37
18
51
55 10 1,5
24
6
38
19
52
60 11 1,75 25 6,5
39
20
53
65
12
42
Proses Freis adalah jenis proses pemesinan dengan proses pemotongan menggunakan mesin freis dan produk yang dihasilkan dengan penampang segiempat. Pahat freis mempunyai empat mata potong jamak dengan jumlah mata potong sama dengan jumlah gigi freis. Pahat freis terdapat dua jenis, yaitu : pahat freis selubung (slab milling cutter) dan pahat freis muka atau tegak(facemillingcutter).
55 – 134 Gigi 135 – Batang Gigi 135 – Batang Gigi
8 12 – 13 Gigi 14 – 16 Gigi 17 – 20 Gigi 26 – 34 Gigi 35 – 54 Gigi
7
6
5
4
3
2
1
24 Nomor Pahat Freis Untuk Roda Gigi Antara
9
2
28
75 14 2,5
55
23
41
8
27
70 13 2,25
54
22
40
7
26
Proses freis dapat dibedakan menjadi dua cara, yaitu :
Proses freis datar (slab milling) yaitu sumbu putaran pahat freis selubung sejajar dengan permukaan benda kerja.
Proses fries tegak (face milling) yaitu sumbu putaran pahat freis muka tegak lurus dengan permukaan benda kerja Proses freis naik dan turun untuk proses freis datar
Proses freis naik (up milling) Proses freis turun (down milling)
Proses freis naik dan turun untuk proses freis tegak
Perbandingan antara proses freis naik dan freis turun adalah sebagai berikut :
1. Proses Freis Naik gaya potong yang terjadi lebih kecil, tetapi pahat freis lebih cepat aus karena mata potongnya lebih banyak menggesek benda kerja pada saat mulai memotong dan permukaan benda kerja lebih kasar.
2. Proses Freis Turun pahat freis tidak cepat aus, dan hasil permukaan benda kerja lebih halus serta hasilnya lebih produktif, tetapi dapat menimbulkan getaran pada mesin apabila sistem kompensasi keterlambatan gerak balik (back lash compensator) tidak begitu baik.
Gambar Mesin Milling
a) Mesin Freis Horizontal ( Datar) Proses Freis Datar (Slab Milling) yaitu sumbu putaran pahat Freis selubung sejajar dengan permukaan benda kerja b) Mesin Freis Vertikal (Tegak)
Proses freis tegak (Face Milling) yaitu sumbu putaran pahat freis muka tegak lurus dengan permukaan benda kerja.
Perbandingan antara proses freis naik dengan freis turun adalah sebagai berikut : Proses freis naik
Gaya potong yang terjadi lebih kecil, tetapi pahat frais lebih cepat aus karena mata potongnya lebih banyak menggesek benda kerja lebih keras Proses Freis Turun Pahat freis tidak cepat aus, dan hasil permukaan benda kerja lebih halus serta hasilnya lebih produktif, tetapi dapat menimbulkan getaran pada mesin apabila sistem kompensasi keterlambatan gerak balik (back last compensator) tidak begitu baik.