Mesin Frais

MESIN FRAIS

Mesin frais generasi pertama hasil temuan Eli Whitney sekitar tahun 1818 dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Mesin ini membuat/memotong geram ketika benda kerja di hantarkan terhadap suatu pemotong yang berputar, seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini.

Berbeda dengan mata pahat/alat pemotong pada mesin bubut, maka pada mesin ini alat pemotong hanya melakukan gerak berputar saja tanpa ada gaya-gaya lain yang bekerja.

Benda kerja di jepit pada meja yang mengendalikan hantaran nya (benda kerja) pada pemotong yang terdiri dari sederetan/sekumpulan pahat mata tunggal yang di susun sedemikian rupa menjadi 1 (satu) unit.

Secara umum, mesin ini dapat melakukan 3 (tiga) kemungkinan gerakan meja, yakni: gerak longitudinal, gerak menyilang dan vertikal, namun pada beberapa jenis meja tertentu, dapat juga melakukan gerak memutar

Mesin frais adalah salah satu jenis mesin perkakas yang paling mampu untuk melakukan berbagai macam tugas dibandingkan dengan jenis mesin perkakas lain nya. Permukaan yang datar maupun yang berlekuk/bergelombang, dapat di proses mesin ini dengan ketelitian yang tinggi, termasuk pemotongan sudut, celah, roda gigi dan ceruk juga dapat di proses dengan baik menggunakan mesin ini. Bila alat pemotong dan arbor nya dilepas, maka dapat digantikan dengan pahat gurdi, alat pembesar lubang (reamer) dan bor. Karena mesin ini dilengkapi alat penyetel mikrometer (micrometer dial) untuk mengatur gerakan dari meja nya, maka lubang dan pemotongan yang lain dapat diberi jarak secara tepat.

Alat-alat potong yang umum digunakan pada operasi mesin ini adalah: ketam, kempa gurdi, mesin pemotong roda gigi dan reamer, dan biasanya alat-alat pemotong tersebut cukup tahan lama (tidak cepat aus).

4.1. JENIS-JENIS PEMOTONG MESIN FRAIS

Karena alasan alat pemotongnya yang tersedia begitu ber aneka ragam, menjadikan mesin frais ini mampu melakukan begitu banyak tugas, oleh karena itu, kehadiran mesin ini pada suatu bengkel (work shop) sangat penting.

Pemotongan biasanya dikelompokkan menurut:

- bentuk umum nya

- cara pemasangan nya

- bahan yang dipakai pada gigi nya

-metode yang digunakan untuk meng grinda gigi nya.

Secara umum ada 3 (tiga) design dari alat pemotong, yakni:

- pemotong arbor

Pemotong ini mempunyai lubang pada center nya untuk pemasangan arbor

- pemotong tangkai

Pemotong jenis ini mempunyai tangkai yang lurus atau tirus dan di pasangkan pada spindel nya

- pemotong muka

Pemotong ini dibaut atau dipegangkan pada ujung arbor pendek, umumnya untuk memfrais rata.

Umunya alat potong mesin frais terbuat dari:

- baja karbon tinggi

- baja kecepatan tinggi

- paduan cor bukan besi atau yang ujung nya diberi karbida desinter

Pemotong yang terbuat dari baja karbon tinggi, biasanya tidak kuat bila dipakai pada kecepatan potong dan hantaran yang tinggi. Oleh karena itu, untuk pemotongan serba guna, biasanya digunakan alat potong yang terbuat dari baja kecepatan tinggi, sebab mata potong nya dapat di pertahan kan tetap tajam untuk waktu yang lama, mampu beroperasi dengan baik pada suhu kerja mencapai 600 ° C. Kecepatan potong nya pun dapat mencapai 2,5 kali kecepatan potong baja karbon tinggi, dengan hasil memuaskan. Namun untuk operasi pemotongan berat, dianjurkan menggunakan alat potong dari logam cor bukan besi, misal nya: Cobalt atau pun Karbida, sebab material ini mampu bertahan pada suhu operasi yang tinggi. Mata potong bahan ini mampu beroperasi dengan baik pada kecepatan potong sampai dengan 5 kali kecepatan potong baja kecepatan tinggi.

4.2. PEMOTONG DAN JENIS PEKERJAAN

Alat pemotong mesin frais, dapat juga dikelompok kan menurut bentuk nya atau juga terhadap jenis pekerjaan nya. Alat-alat potong tersebut, dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

PENJELASAN:

a). Pemotong Frais Biasa

Pemotong biasa adalah sebuah pemotong berbentuk piringan yang gigi-gigi nya hanya terdapat di sekeliling piringan nya. Bentuk gigi nya, bisa lurus maupun heliks, bila heliks, biasanya akan terdapat takikan pada gigi-gigi nya untuk memutuskan serpihan-serpihan dan untuk memudahkan pengeluaran geram/serpihan.

b). Pemotong Frais Samping

Pemotong ini mirip dengan pemotong datar, bedanya ada pada gigi-gigi yang hanya terdapat di samping. Pemotong jenis ini, bisa berbentuk lurus, heliks maupun zig-zag.

c). Pemotong Gergaji Pembelah Logam

Pemotong nya mirip dengan pemotong frais datar, bedanya dibuat relatif tipis (± 5 mm). Pemotong jenis ini diberi pengaman dengan cara meng gerinda sisi nya untuk menghasilkan ruang, agar memudahkan serpihan keluar.

d). Pemotong Frais Sudut

Pemotong jenis ini dapat memotong sudut tunggal, maupun jamak. Pemotong sudut tunggal ini, mempunyai satu permukaan kerucut, sedangkan yang jamak, mempunyai gigi-gigi pada dua permukaan kerucut. Jenis ini biasanya digunakan untuk memotong tanggem dan pelebar lubang (berfungsi mirip dengan reamer).

e). Pemotong Frais Bentuk

Gigi jenis pemotong ini mempunyai bentuk khusus yang dapat digunakan untuk memotong cekung, cembung, memotong roda gigi, memotong pembulatan pada sudut, dsb nya.

f). Pemotong Frais Ujung

Pemotong jenis ini mempunyai poros yang integral untuk menggerakkannya dan gigi-gigi terdapat di sekitar ujung keliling nya. Pemotong frais ujung berdimensi besar, sering juga disebut frais cangkang (lihat gambar), bagian pemotongnya terpisah dan di ikatkan pada arbor batang.

Pemotong ini digunakan untuk proyeksi permukaan, membuat ujung benda kerja menjadi bujur

sangkar, memotong celah, dll.

g). Pemotong Celah “ T ”

Pemotong ini mirip dengan pemotong datar kecil atau frais samping yang memiliki poros integral untuk menggerak kan nya. Guna nya untuk membuat celah “ T “.

h). Pemotong Gigi Sisipan

Sering dengan meningkatnya kebutuhan akan ukuran pemotong, maka untuk alasan ekonomis, dirasa perlu untuk menyisipkan gigi yang terbuat dari bahan yang lebih kuat (mahal) ke dalam baja yang lebih lunak (murah), sehingga bila rusak, cukup hanya sisipan nya saja yang diganti.

4.3. GIGI PEMOTONG FRAIS

Gambar sebuah pemotong frais dengan nomenklatur nya dapat dilihat dibawah ini.

Untuk pemotongan dengan kecepatan tinggi untuk hampir semua jenis material benda kerja, biasanya digunakan sudut garuk positif sebesar 10 sampai 15 derajat, namun untuk material yang lebih lunak, misal nya Aluminium, maka diberikan sudut garuk yang lebih besar lagi.

Bila menggunakan pemotong berujung karbida dengan kecepatan potong tinggi, maka digunakan sudut garuk negatif, baik radial maupun aksial. Bila ingin memotong baja, maka biasanya diberikan sudut negatif sebesar 5° s/d 10° .

Pada pemotongan frais, dikenal istilah sudut ruang bebas, yakni sudut yang terdapat antara tepi dengan garis singgung pada pemotong ujung gigi. Besar-kecilnya ruang bebas, tergantung dari material benda kerja, misal nya: untuk besi cor, memerlukan ruang bebas sebesar 4° s/d 7° , sedangkan untuk bahan yang lebih lunak, seperti: Magnesium, Aluminium dan Kuningan, maka akan lebih efisien bila sudut ruang bbebas nya 10° s/d 12° .

Dari banyak penelitian dapat dibuktikan bahwa pemotong dengan gigi-gigi yang kasar akan lebih efisien untuk menghasilkan/membuang geram, dibandingkan gigi-gigi yang halus, karena gigi kasar akan mengambil geram lebih tebal dan mempunyai aksi pemotongan lebih lebar serta ruang bebas lebih besar untuk laluan dari geram. Juga terbukti bahwa gigi-gigi halus mempunyai kecendrungan lebih besar untuk bergetar dibandingkan dengan gigi kasar, namun demikian, bila benda kerjanya tipis, maka tetap harus menggunakan gigi-gigi tipis.

4.4. PENGELOMPOKAN MESIN FRAIS

Mesin frais biasanya dibuat dalam jenis dan ukuran yang sangat beragam, penggeraknya pun bisa melalui sistem pulley atau motor tersendiri. Cara menghantar benda kerja nya pun, bisa dilakukan secara: manual, mekanis maupun hidraulis. Namun pengelompokan mesin frais yang umum adalah berdasarkan design nya, yakni:

A. Jenis tiang dan kerucut:

a. Frais tangan

b. Mesin frais datar

c. Mesin frais universal

d. Mesin frais vertikal

B. Mesin frais penyerut

C. Jenis bangku tetap:

a. Mesin frais simpleks

b. Mesin frais dupleks

c. Mesin frais tripleks

D. Mesin pusat pemesinan

E. Mesin frais jenis khusus:

a. Mesin frais meja putar

b. Mesin frais planet

c. Mesin frais profil

d. Mesin frais duplikat

e. Mesin frais pantograf

Tidak semua jenis mesin-mesin frais ini akan diterangkan, dianggap cukup menjelaskan mesin-mesin yang bercetak tebal (bold).

4.4.A.b. Mesin Frais Datar

Meskipun merupakan mesin serba guna, tetapi mesin ini juga dapat digunakan untuk produksi massal (mass product). Pemotong dipasangkan pada arbor horizontal yang ditopangkan (support) secara kaku (solid) oleh lengan yang berada diatas.

4.4.B. Mesin Frais Penyerut

Namanya diberikan sebagai penyerut, sebab ada kemiripan nya dengan mesin serut biasa.

Benda kerja dibawa pada meja panjang yang geraknya hanya longitudinal, dihantarkan ke alat pemotong yang berputar dengan kecepatan yang disesuaikan, untuk jelasnya lihat gambar:

Gerakan hantaran meja dan pemotong berputar adalah merupakan ciri utama mesin ini dan hal ini yang membedakan nya dengan mesin frais lain nya, termasuk gerak lintang dan vertikal mesin ini terdapat pada spindel pemotong nya. Mesin jenis ini dirancang untuk mem frais benda-benda yang besar yang memrlukan pemotongan geram yang lebar dan dalam.

4.4.C. Mesin Frais Jenis Bangku Tetap

Bangkunya terbuat dari benda cor yang kaku dan berat serta diatas nya terdapat sebuah meja kerja yang hanya memiliki gerak longitudinal.

Gambar dibawah ini menunjukkan sebuah mesin frais dari jenis penyerut:

Nama-nama, seperti: simpleks, dupleks dan tripleks, menunjukkan secara ber turut-turut bahwa mesin dilengkapi dengan kepala spindel satu, dua dan tiga. Mesin ini dilengkapi dengan pengendalian secara otomatis.

4.4.D. Mesin Pusat Pemesinan

Pusat pemesinan biasanya dilengkapi dengan satu atau lebih control numeric (CN) yang mempunyai permesinan serba guna (multi purpose machine). Mesin jenis ini tidak hanya mampu mem frais, tapi juga menggurdi, mengebor, meluaskan lubang, dll. Walaupun tergantung pada mesin nya, tapi pusat pemesinan mampu melakukan starting, stopping mesin nya, memilih dan menukar alat potong dengan cepat (sekitar 4 detik), melakukan pembentukan keliling 2D atau 3D dengan menggunakan interpolasi linier atau yang lain nya, mendudukkan setiap sumbu pada pergeseran dengan cepat (10 m/menit), menstart atau menghentikan spindel pada kecepatan dan arah putaran yang terprogram, mengarahkan meja kerja, mengalirkan dan menghentikan coolant.

4.4.E.a. Mesin Frais Meja Putar

Mesin frais meja putar, seperti terlihat pada gambar berikut, merupakan modifikasi dari mesin frais vertikal yang dimaksudkan untuk kegunaan khusus.

Operasi mesin ini bisa berlangsung secara kontinu, namun terdapat cukup waktu bagi operator untuk menaikkan dan menurunkan muatan mesin selama proses frais berlangsung.

Mesin ini bekerja cukup efisien dan cepat, namun terbatas hanya untuk penge-fraisan datar saja.