Mesin Frais

MESIN MILLING

Pengerjaan logam dalam dunia manufacturing ada beberapa macam, mulai dari pengerjaan panas, pengerjaan dingin hingga pengerjaan logam secara mekanis.

Pengerjaan mekanis logam 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 Frais 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 disebabkan karena selain mampu memesin permukaan datar maupun berlekuk dengan penyelesaian dan ketelitian istimewa, juga berguna untuk menghaluskan atau meratakan benda kerja sesuai dengan dimensi yang dikehendaki.

Mesin milling dapat menghasilkan permukaan bidang rata yang cukup halus, tetapi proses ini membutuhkan pelumas berupa oli yang berguna untuk pendingin mata milling agar tidak cepat aus.

Proses milling adalah proses yang menghasilkan chips (beram). Milling menghasilkan permukaan yang datar atau berbentuk profil pada ukuran yang ditentukan dan kehalusan atau kualitas permukaan yang ditentukan.

Proses kerja pada pengerjaan dengan mesin milling dimulai dengan mencekam benda kerja , kemudian dilanjutkan dengan pemotongan dengan alat potong yang disebut cutter, dan akhirnya benda kerja akan berubah ukuran maupun bentuknya.

A.     Prinsip kerja mesin milling

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 milling.

Spindel mesin milling adalah bagian dari sistem utama mesin milling 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 gesekan/tabrakan sehingga akan menghasilkan pemotongan pada bagian benda kerja, hal ini dapat terjadi karena material penyusun cutter mempunyai kekerasan diatas kekerasan benda kerja.

B.     Jenis-jenis mesin milling

Penggolongan mesin milling menurut jenisnya penamaannya disesuaikan dengan posisi spindel utamanya dan fungsi pembuatan produknya, ada beberapa jenis mesin milling dalam dunia manufacturing antara lain:

B.1 berdasarkan posisi spindle utama

1.      Mesin Milling Horizontal

Gambar1. Mesin frais horisontal

Mesin milling jenis ini mempunyai pemasangan spindel dengan arah horizontal dan digunakan untuk melakukan pemotongan benda kerja dengan arah mendatar.

2.      Mesin Milling Vertikal

Gambar 2. Mesin frais vertikal

Kebalikan dengan mesin milling horizontal, pada mesin milling ini pemasangan spindel-nya pada kepala mesin adalah vertikal, pada mesin milling jenis ini ada beberapa macam menurut tipe kepalanya, ada tipe kepala tetap, tipe kepala yang dapat dimiringkan dan type kepala bergerak. Kombinasi dari dua type kepala ini dapat digunakan untuk membuat variasi pengerjaan pengefraisan dengan sudut tertentu.

3.      Mesin Milling Universal

Gambar 3. Mesin frais universal

Mesin milling ini mempunyai fungsi bermacam-macam sesuai dengan prinsipnya, seperti :

a. Frais muka

b. Frais spiral

c. Frais datar

d. Pemotongan roda gigi

e. Pengeboran

f. Reaming

g. Boring

h. Pembuatan celah

B.2 berdasarkan fungsi penggunaan

1. Plano Milling

Gambar 4. Plano milling

Merupakan mesin yang digunakan untuk memotong permukkan ( face cutting ) dengan benda kerja yang besar dan berat.

2.      Surface Milling

Untuk produksi massal, kepala spindel dan cutter dinaikturunkan.

3.      Tread Milling

Untuk pembuatan ulir.

4.      Gear Milling

Untuk pembuatan roda gigi.

5.      Copy Milling

Gambar 5. Copy milling

Untuk pembuatan benda kerja yang mempunyai bentuk tidak beraturan. Merupakan mesin milling yang digunakan untuk mengerjakan bentukan yang rumit. Maka dibuat master / mal yang dipakai sebagai referensi untuk membuat bentukan yang sama.
Mesin ini dilengkapi 2 head mesin yang fungsinya sebagai berikut :

a. Head yang pertama berfungsi untuk mengikuti bentukan masternya.

b. Head yang kedua berfungsi memotong benda kerja sesuai bentukan masternya.

Antara head yang pertama dan kedua dihubungkan dengan menggunakan sistem hidrolik. Sitem referensi pada waktu proses pengerjaan adalah sebagai berikut :

a. Sistem menuju satu arah, yaitu tekanan guide pada head pertama ke arah master adalah 1 arah.

b. Sistem menuju 1 titik, yaitu tekanan guide tertuju pada satu titik dari master.

6.      Mesin milling hobbing

Ganbar 6. Mesin milling hobbing

Merupakan mesin milling yang digunakan untuk membuat roda gigi / gear dan sejenisnya ( sprocket dll ). Alat potong yang digunakan juga spesifik, yaitu membentuk profil roda gigi ( Evolvente ) dengan ukuran yang presisi.

7.         Mesin milling gravier

Gambar 7. Mesin milling gravier

Merupakan mesin yang digunakan untuk membuat gambar atau tulisan dengan ukuran yang dapat diatur sesuai keinginan dengan skala tertentu

8.      mesin milling CNC

Gambar 8. Mesin milling CNC

Merupakan mesin yang digunakan untuk mengerjakan benda kerja dengan bentukan – bentukan yang lebih komplek. Meruapakan penggangi mesin milling copy dan gravier. Semua control menggunakan sistem electronic yang komplek ( rumit ). Dibutuhkan operator yang ahli dalam menjalankan mesin ini. Harga mesin CNC ini sangat mahal.

C.     Gerakan dalam mesin milling

Pekerjaan dengan mesin milling harus selalu mempunyai 3 gerakan kerja.

1. Gerakan Pemotongan

Sisi potong cutter yang dibuat berbentuk bulat dan berputar dengan pusat sumbu utama.

2. Gerakan Pemakanan

Benda kerja digerakkan sepanjang ukuran yang akan dipotong dan digerakkan mendatar searah gerakan yang dipunyai oleh alas.

3. Gerakan Penyetelan

Gerakan untuk mengatur posisi pemakanan, kedalaman pemakanan, dan pengembalian, untuk memungkinkan benda kerja masuk ke dalam sisi potong cutter, gerakan ini dapat juga disebut gerakan pengikatan

D.     Pengerjaan pada mesin milling

1.  Pengefraisan Sisi, adalah pengefraisan dimana pisau sejajar dengan permukaan benda kerja. 
2. Pegefraisan Muka, adalah pengefraisan dimana sumbu pisau tegak lurus dengan permukaan benda kerja.

E.     Metode pengefraisan

a. Climb Mill

Gambar 9. Climb milling

Merupakan cara pengefraisan dimana putaran cutter searah dengan gerakan benda kerja. Gaya potong menarik benda kerja ke dalam cutter sehingga faktor kerusakan pahat akan lebih besar. Hanya mesin yang mempunyai alat pengukur keregangan diperbolehkan memakai metode pemotongan ini.

b. Conventional Milling

Gambar 10. Conventional milling

Merupakan pengefraisan dimana putaran cutter berlawanan arah dengan gerakan benda kerja, pemotongan ini dimulai dengan beram yang tipis dan metode ini digunakan untuk semua jenis mesin frais.

F.     Parameter-Parameter Yang Di Perhatikan Dalam Pekerjaan Pengefraisan

1)     Memilih alat Bantu yang digunakan.

Pada mesin frais banyak sekali terdapat peralatan Bantu yang digunakan untuk membuat benda kerja. Antara lain :

a)     Mesin Vertical

1.       Ragum (catok)

Benda kerja yang akan dikerjakan dengan mesin frais harus dijepit dengan kuat agar posisinya tidak berubah waktu difrais. Berdasarkan gerakannya ragum dibagi menjadi 3 jenis yaitu :

    Ragum biasa

Ragum ini digunakan untuk menjepit benda kerja yang bentuknya sederhana dan biasanya hanya digunakan untuk mengefrais bidang datar saja. 

Gambar 11. Ragum biasa

    Ragum berputar

Ragum ini digunakan untuk menjepit benda kerja yang harus membentuk sudut terhadap spindle. Bentuk ragum ini sama dengan ragum biasa tetapi pada bagaian bawahnya terdapat alas yang dapat diputar 360˚

 Gambar 12. Ragum putar

    Ragum universal

Ragum ini mempunyai dua sumbu perputaran, sehingga dapat diatur letaknya secara datar dan tegak.

Gambar 13. Ragum universal

2.      Kepala pembagi (dividing head)

Kepala pembagi (dividing head) adalah peralatan mesin frais yang digunakan untuk membentuk segisegi yang beraturan pada poros yang panjang. Pada peralatan ini biasanya dilengkapi dengan plat pembagi yang berfungsi untuk membantu pembagian yang tidak dapat dilakukan dengan pembagian langsung.

Gambar 14. Kepala pembagi

3.      Kepala lepas

Alat ini digunakan untuk menyangga benda kerja yang dikerjakan dengan dividing head. Sehingga waktu disayat benda kerja tidak terangkat atau tertekan ke bawah.

Gambar 15. Kepala lepas

4.      Rotary table.

Rotary table digunakan untuk membagi segi-segi beraturan misalnya kepala baut. Disamping itu juga dapat digunakan untuk membagi jarak-jarak lubang yang berpusat pada satu titik misalnya membagi lubang baut pengikat pada flendes.

Gambar 16. Meja putar

5.      Adaptor
Bagian ini adalah tempat dudukan (pengikatan) cutter sebelum dimasukkan ke sarung tirus pada sumbu utama.

Gambar 17. adaptor 

b)     Mesin horizontal

1.      Kepala pembagi

Pada mesin frais horizontal. Kepala pembagi dapat digunakan untuk membuat benda kerja segi-segi beraturan, roda gigi, ulir cacing.

2.      Kepala lepas

Kepala lepas digunakan untuk menyokong benda kerja yang panjang dan diproses dengan dividing head. Hal ini dimaksudkan agar benda kerja tidak tidak tertarik atau tertekan waktu disayat (difrais).

3.      Ragum
Ragum pada mesin frais horizontal dan vertical bentuk dan fungsinya sama catok (ragum) yang digunakan untuk mencekam benda kerja yang akan disayat datar.
(untuk lebih jelasnya mengenai macam-macam ragum.

4.      Arbor beserta cincin dan dudukan penyangga
Cutter pada mesin frais horizontal dipasang pada arbor yang posisinya diatur dengan pemasangan cincin.

Gambar 18. Arbor

2)     Menentukan parameter-parameter pemotongan.

Parameter-parameter yang mempengaruhi pemotongan antara lain:

a)     Bahan yang disayat.

Dengan mengetahui bahan yang akan disayat maka kita akan dapat menentukan kecepatan potong. Kecepatan potong dari suatu bahan tidak dapat dihitung secara matematis melainkan hanya dapat diketahui dengan melihat pada tabel dari buku referensi bahan tersebut. Berikut ini adalah table kecepatan potong beberapa material.

Mesin bubut

Mesin bubut tahun 1911 menunjukkan bagian-bagiannya.

Mesin bubut kecil

Mesin Bubut adalah suatu Mesin perkakas yang digunakan untuk memotong benda yang diputar. Bubut sendiri merupakan suatu proses pemakanan benda kerja yang sayatannya dilakukan dengan cara memutar benda kerja kemudian dikenakan pada pahat yang digerakkan secara translasi sejajar dengan sumbu putar dari benda kerja. Gerakan putar dari benda kerja disebut gerak potong relatif dan gerakkan translasi dari pahat disebut gerak umpan.
Dengan mengatur perbandingan kecepatan rotasi benda kerja dan kecepatan translasi pahat maka akan diperoleh berbagai macam ulir dengan ukuran kisar yang berbeda. Hal ini dapat dilakukan dengan jalan menukar roda gigi translasi yang menghubungkan poros spindel dengan poros ulir.
Roda gigi penukar disediakan secara khusus untuk memenuhi keperluan pembuatan ulir. Jumlah gigi pada masing-masing roda gigi penukar bervariasi besarnya mulai dari jumlah 15 sampai dengan jumlah gigi maksimum 127. Roda gigi penukar dengan jumlah 127 mempunyai kekhususan karena digunakan untuk konversi dari ulir metrik ke ulir inci.

Prinsip kerja

Mesin bubut yang menggunakan sabuk di Hagley Museum

Poros spindel akan memutar benda kerja melalui piringan pembawa sehingga memutar roda gigi pada poros spindel. Melalui roda gigi penghubung, putaran akan disampaikan ke roda gigi poros ulir. Oleh klem berulir, putaran poros ulir tersebut diubah menjadi gerak translasi pada eretan yang membawa pahat. Akibatnya pada benda kerja akan terjadi sayatan yang berbentuk ulir.

Bagian-bagian mesin bubut

Mesin bubut terdiri dari meja dan kepala tetap. Di dalam kepala tetap terdapat roda-roda gigi transmisi penukar putaran yang akan memutar poros spindel. Poros spindel akan menmutar benda kerja melalui cekal. Eretan utama akan bergerak sepanjang meja sambil membawa eretan lintang dan eretan atas dan dudukan pahat. Sumber utama dari semua gerakkan tersebut berasal dari motor listrik untuk memutar pulley melalui sabuk.

Jenis-jenis Mesin Bubut

1. Mesin Bubut Universal
2. Mesin Bubut Khusus
3. Mesin Bubut Konvensional
4. Mesin Bubut dengan Komputer (CNC)