TEORI Mesin Frais/ Milling

Defenisi Umum

Mesin freis adalah mesin perkakas yang digunakan untuk mengerjakan atau menyelesaikan suatu benda kerja dengan menggunakan pisau freis (cutter) sebagai pahat penyayat  yang berputar pada sumbu mesin. Mesin termasuk perkakas yang mempunyai gerakan utama berputar, Pisau freis dipasang pada sumbu arbor, jika arbor mesin berputar melalui suatu putaran motor listrik maka pisau freis akan  berputar, arbor mesin dapat berputar kekanan atau kekiri sedangkan banyaknya putaran diatur sesuai dengan kebutuhan. Mesin freis melepaskan logam ketika benda kerja dihantarkan terhadap suatu pemotongan berputar. Kecuali untuk putaran, pemotong berbentuk bulat tidak mempunyai gerakan lain.

Pemotong freis memiliki satu deretan mata potong pada keliling yang masing-masing berlaku sebagai pemotong tersendiri pada daur putaran. Benda kerja dipegang pada meja yang mengendalikan hantarannya terhadap pemotong. Pada mesin umumnya terapat tiga kemungkinan gerakan meja-logitudinal, menyilang, dan vertikal-tetapi pada beberapa meja juga memiliki gerakan putar.

Mesin freis yang paling mampu melakukan banyak tugas dari segala mesin perkakas. Permukaan yang datar mampu berlekuk dapat dimensi dengan penyelesaian dan ketelitian istimewa. Pemotongan sudut, cela, roda gigi dan ceruk dapat dilakukan dengan menggunakan berbagai pemotong. Pahat gurdi, peluasan lubang dan bor dapat di pegang dalam soket arbor dengan melepas pemotong dan arbor. Karena semua gerakan meja mempunyai penyetelan micrometer, maka lubang dan pemotongan yang lain dapat diberi jarak secara tetap. Operasi pada umumnya yang dilakukan oleh ketam, kempah gurdi, mesin pemotong roda gigi dan mesin peluas lubang dapat dilakukan pada mesin freis. Mesin ini mempunyai penyelesaian dan lubang baik sampai batas ketelitian dengan jauh lebih mudah dari pada ketam. Pemotongan berat dapat diambil tanpa banyak merugikan pada penyelesaian atau ketepatannya. Pemotongannya efisien pada gerakannya dan dapat dipakai untuk waktu yang lama sampai perlu di asah kembali. Dalam kasus pada umumnya, benda kerja diselesaikan dalam satu lantaran dari meja. Keuntungan ini ditambah dengan ketersediaan dari pemotong yang sangat beraneka ragam membuat mesin freis sangat penting dalam bengkel.

Berdasarkan posisi spindle utama ada 3 jenis, antara lain :
1. Mesin milling vertikal

2. Mesin milling horisontal

3. Mesin milling universal

Berdasarkan fungsi penggunaannya, antara lain :
1. Mesin milling copy
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.

2. 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.
3. Mesin milling gravier
Merupakan mesin yang digunakan untuk membuat gambar atau tulisan dengan ukuran yang dapat diatur sesuai keinginan dengan skala tertentu.
4. Mesin milling planer
Merupakan mesin yang digunakan untuk memotong permukkan ( face cutting ) dengan benda kerja yang besar dan berat.
5. 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.



Bagian - Bagian Mesin Milling/Frais

Perlengkapan Mesin Frais

Ragum

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, antara lain: ragum biasa, ragum berputar, dan ragum universal.

Ragum Biasa

Ragum biasa digunakan untuk menjepit benda kerja yang bentuknya sederhana dan biasanya hanya digunakan untuk mengefrais bidang datar saja. Bagian bawah ragum dapat disetel posisinya sesuiai dengan posisi benda kerja yang akan difrais. Bila sudah sesuai baru kemudian diikat kuat dengan mur baut ke meja mesin freis. Adanya ikatan ini diharapkan benda kerja tidak akan mengalamai perubahan posisi saat dikerjakan dengan mesin frais.

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 hingga sudut 360°. Ragum ini juga diletakkan di atas meja mesin frais secara horizontal yang diikat dengan mur baut dengan kuat. Bagian tengahnya terdapat skala nonius yang dapat digunakan untuk menentukan sudut putaran yang dikehendaki.

Ragum Universal

Ragum ini mempunyai dua sumbu perputaran, sehingga dapat diatur letaknya baik secara horizontal maupun vertikal. Ragum universal dapat mengatur sudut benda kerja yang akan dikerjakan dalam berbagai posisi. Sehingga pegerjaan benda kerja dapat dari arah vertical maupun horizontal. 

Deviding Head (Kepala Pembagi)

Kepala pembagi adalah peralatan mesin frais yang digunakan untuk membentuk segi 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.

Alat ini sangat penting, khususnya diwaktu membuat suatu segi yang sama sisi pada suatu batang atau benda yang berbentuk bulat.atau yang lainnya (tidak harus bulat), misalnya segi 4, 6, 8, 10, 12 dan seterusnya. Diadalam alat ini terdapat hubungan antara roda gigi cacing dengan poros ulir cacing. Jumlah gigi pada roda gigi cacing biasanya 40 buah. Jadi perbandingan putaran antara poros dengan roda cacing adalah 40 : 1, maksudnya apabila  poros diputar 40 kali putaran, maka roda gigi cacing akan berputar 1 kali. Dengan demikian bila poros ulir cacing diputar 1 kali, maka benda kerja akan berputar 1/40 putaran. Pada poros berulir ini dipasang piring pembagi (plat index) yang mempunyai lubang-lubang kecil dengan jumlah banyak. Tetapi kedudukan lubang-lubang ini beraturan menurut garis lingkaran, dan pada tiap-tiap garis lingkaran lubang ditandai dengan tulisan angka-angka, misalnya 12, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 dan seterusnya; di mana angka-angka tersebut menunjukkan jumlah lubang-lubang pada garis lingkaran tersebut.

Selain itu, pada ujung poros dipasang suatu batang pemutar (engkol) dan sepasang kaki jangka. Pada ujung batang pemutar dipasang pin yang berpegas, di mana ujung pin tersebut akan masuk pada lubang yang terdapat pada piring pembagi jika kedudukannya tepat. Batang pemutar dapat diatur kedudukannya sehingga ujung pin akan masuk pada lubang yang terdapat pada garis lingkaran yang dikehendaki, sedangkan kaki jangka gunanya untuk menentukan jumlah lubang yangharus ditambahkan dan kedudukan pin. Contoh 1: Jika kita akan membuat/mengefreis suatu benda bulat menjadi 8 bagian yang sama panjang sisinya, maka batang pemutar harus diputar 40 : 8 = 5 untuk setiap pergantian pengefresian. Karena hasilnya genap, maka ujung pin dapat ditempatkan di mana saja asalkan setelah diputar 5 kali, pin harus ditempatkan kembali pada tempat semula. Contoh II:

Jika batang tersebut akan difreis menjadi 15 bagian yang sama, maka caranya adalah:

Ø  Batang tersebut harus diputar 40 : 15 = 2 2/3, artinya pergantian pengefreisan adalah 2 putaran ditambah 2/3 putaran.

Ø  Carilah piring pembagi yang mepunyai lubang kelipatan dari 3, misalnya 21. Kemudian ujung pin pada batang pemutar masuk ke lubang yang terdapat garis lingkaran yang berangka 21 (mempunyai lubang 21 buah).

Ø  2/3 putaran = 2/3 x 21 = 14 bagian, 14 lubang.

Ø  Dengan demikian batang pemutar untuk satu pengefreisan haruas diputar sebanyak 2 putaran ditambah 14 lubang.

Ø  Jadi 40/15 = 2 2/3 = 2 14/21 Þ artinya 2 putaran engkol + 14 lubang pada pelat pembagi yang mempunyai jumlah lubang 21

Agar penambahan 14 lubang (kelebihan putaran) tidak selalu dihitung atau tidak terjadi kekeliruan setiap pergantian bagian yang difreis, maka jangka diatur sehingga jarak kedua kaki menjadi 14 lubang. Sehingga setiap pergantian bagian yang difreis, kaki jangka ini diputar sehingga kedudukan pin selalu tetap pada jarak putaran yang telah ditentukan.

Kepala Lepas (Tail Stock)

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

Arbor

Pisau pada mesin frais horizontal dipasang pada arbor yang posisinya diatur dengan pemasangan ring arbornya. Arbor jenis ini biasanya digunakan untuk mesin frais horisontal saja. Alat ini ini bentuknya bulat panjang dan sepanjang badannya beralur untuk pasak. Bagian ujung berbentuk tirus dan ujung lainnya berulir. Poros freis dilengkapi dengan cincin-cincin (collar) dan terpasang pada badang poros. Cincin ini berfungsi sebagai pengunci/pengikat pisau freis yang terpasang diantara cincin-cincin tersebut. U mumnya pisau freis yang terpasang berbentuk panjang dan ditengahnya berlubang dan beralur untuk pasak, misalnya Plain Mill Cutter , pisau freis roda gigi, atau yang lainnya.

Stub Adaptor

Bagian ini adalah tempat dudukan (pengikatan) cutter sebelum dipasang pada sarung tirus pada sumbu utama. Dipasang pada mesin freis tegak, Alat ini digunakan untuk memegang pisau freis yang pendek dan berlubang serta beralur misalnya Face Mill Cutter .

Kolet

Kolet adalah alat penjepit pisau freis yang bertangkai tirus/lurus. Bentuk alat ini bermacam-macam, tetapi prinsip kerjanya sama yaitu untuk memegang pisau freis yang berbentuk jari (End Mill Cutter).

Macam-Macam Pisau Frais

Alat potong yang digunakan pada waktu mengefreis ialah pisau freis. Umumnya bentuk pisau freis bulat panjang dan disekililingnya bergerigi yang beralur. Pada lubangnya tedapat alur untuk kedudukan pasak agar pisau freis tidak ikut berputar. Bahan pisau freis umumnya terbuat dari HSS, atau Karbida.

Cutter Mantel

Cutter jenis ini dipakai untuk mesin frais horizontal.

                     Cutter Alur Cutter

Digunakan untuk membuat alur-alur pada batang atau permukaan benda lainnya.

Cutter Modul

Cutter ini dalam satu set terdapat 8 buah. Cutter ini dipakai untuk membuat roda-roda gigi.

Cutter Radius Cekung

Cutter ini dipakai untuk membuat benda kerja yang bentuknya memiliki radius dalam (cekung)

            Cutter Radius Cembung

Cutter ini dipakai untuk membuat benda kerja yang bentuknya memiliki radius luar (cembung)

            Cutter Alur T

Alat ini hanya digunakan untuk untuk membuat alur berbentuk “T” seperti halnya pada meja mesin frais.

Cutter Ekor Burung

Cutter ini dipakai untuk membuat alur ekor burung. Cutter ini sudut kemiringannya terletak pada sudut-sudut istimewa yaitu : 30º, 45º, 60º

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.

Kecepatan Potong (Cutting Speed)

Yang dimaksud dengan kecepatan potong (CS) adalah kemampuan alat potong menyayat bahan dengan aman menghasilkan tatal dalam satuan panjang /waktu (m/menit atau feet/menit). Pada gerak putar seperti mesin frais, kecepatan potong (CS) adalah keliling kali putaran atau π . d . n; di mana π adalah nilai konstansta 22/7= 3.14; d adalah diameter pisau dalam satuan milimeter dan n adalah kecepatan putaran pisau dalam satuan putaran/menit (rpm). Karena nilai kecepatan potong untuk setiap jenis bahan sudah ditetapkan secara baku (Tabel 6), maka komponen yang bisa diatur dalam proses penyayatan adalah putaran mesin/pisau. Dengan demikian rumus untuk menghitung putaran menjadi:

Karena satuan Cs dalam meter/menit sedangkan satuan diameter pisau/benda kerja dalam millimeter, maka rumus menjadi :

Dalam menentukan besarnya kecepatan potong dan putaran mesin, selain dapat dihitung dengan rumus diatas juga dapat dicari pada tabel kecepatan potong pembubutan (lihat tabel) yang hasil pembacaannya mendekati dengan angka hasil perhitungan.

Tabel Kecepatan Potong Untuk Beberapa Jenis Bahan