1

MESIN FRAIS

A. Definisi Mesin Frais

Proses pemesinan frais (milling) adalah proses penyayatan benda

kerja menggunakan alat potong dengan mata potong jamak yang berputar.

Proses penyayatan dengan gigi potong yang banyak yang mengitari pisau ini

bisa menghasilkan proses pemesinan lebih cepat. Permukaan yang disayat

bisa berbentuk datar, menyudut, atau melengkung. Permukaan benda kerja

bisa juga berbentuk kombinasi dari beberapa bentuk. Mesin (Gambar 1.) yang

digunakan untuk memegang benda kerja, memutar pisau, dan penyayatannya

disebut Mesin Frais (Milling Machine).

Gambar 1. Skematik dari gerakan-gerakan dan komponen-komponen

dari (a) Mesin Frais vertical tipe column and knee, dan (b) Mesin

Frais horizontal tipe column and knee.

2

Mesin Frais (Gambar 2) ada yang dikendalikan secara mekanis

(konvensional manual) dan ada yang dengan bantuan CNC. Mesin

konvensional manual posisi spindelnya ada dua macam yaitu horizontal dan

vertical. Sedangkan Mesin Frais dengan kendali CNC hampir semuanya

adalah Mesin Frais vertical.

Gambar 2. Mesin Frais turret vertical horizontal.

B. Jenis Mesin Frais

Mesin frais dapat dibedakan :

1. Ditinjau dari bentuknya

a. Mesin frais mendatar atau mesin frais rata (horisontal).

Mesin frais ini mempunyai konstruksi perkakas potong (milling

cutter) yang terpasang pada poros spindel dengan posisi

horisontal/mendatar.

b. Mesin frais tegak (vertikal)

Mesin frais ini mempunyai konstruksi perkakas potong (milling

cutter) yang terpasang pada poros spindel dengan posisi tegak lurus

terhadap meja. Mesin frais ini digunakan untuk mengefrais sisi , frais

muka, frais ujung, alur, celah, bentuk melingkar, bentuk bertingkat

dan sebagainya.

3

c. Mesin frais universal

Mesin frais ini dapat dioperasikan sebagai mesin frais horisontal

maupun vertikal, digunakan untuk pekerjaan yang mempunyai

keragaman (kompleksitas) tinggi. Posisi spindel dapat diubah menjadi

horisontal maupun vertikal. Hampir semua pekerjaan dapat

dilakukandengan mesin frais ini. Salah satu kelebihannya adalah meja

mesin yang dapat digerakkan secara manual maupun otomatis.

2. Ditinjau dari cara kerjanya

a. Mesin frais plain (plain type milling machine)

b. Mesin frais unuversal

3. Ditinjau dari desainnya

a. Mesin frais meja

Mesin frais ini termasuk mesin frais produksi yang dapat mengerjakan

benda kerja dengan hasil yang sama (seragam) dalam jumlah banyak.

b. Mesin frais lutut dan tiang (column and knee milling machine)

Mesin frais ini paling banyak digunakan, seperti dibengkel, karena

peralatannya lebih fleksibel digunakan pada berbagai kondisi

pemotongan. Bagian utamanya adalah tiang dimana dipasang lutut yang

dapat digerakkan naik turun.

4. Ditinjau dari pekerjaan spesialnya.

a. Mesin frais copy.

b. Mesin frais untuk membuat roda-roda gigi yang besar.

C. Bagian-bagian Utama Mesin Frais

1. Head

Merupakan tempat mekanisme motor penggerak terpasang untuk

menggerakkan spindel.

2. Spindel

Merupakan bagian yang menggerakkan arbor (tempat mata pahat/cutter).

4

3. Arbor (poros tempat cutter/pahat frais)

Arbor digunakan untuk mencekan pahat frais yang terpasng pada sumbu

utama. Arbor juga disebut poros frais, berfungsi sebagai tempat kedudukan

pisau frais dan ditempatkan pada sumbu mesin. Bentuknya panjang dan

sepanjang badannya diberi alur spie (pasak), pada ujungnya berbentuk

tirus dan ujung lainnya berulir, dilengkapi ring penekan (collar). Arbor

juga dibuat dengan bentuk yang pendek untuk pengikatan pisau-pisau frais

sisi. Ukurannya sesuai dengan standar lubang pisau frais, misalnya 22, 27,

dan 23 mm atau 7/8 inch, 1 inch, dan 11/4 inch. Arbor dibuat dari baja

paduan yang tahan puntiran dan bengkokan.

Gambar 3. Arbor

4. Arbor support

Merupakan bagian dimana mata potong dan arbor terpasang.

5. Column

Column berfungsi untuk menyokong dan menuntun knee saat bergerak

vertikal.

5

6. Knee

Merupakan bagian yang terapsang pada column, tempat mekanisme

(transmisi penggerak) pengaturan pemakanan (feed) dan menopang saddle.

7. Saddle

Saddle terpasang pada knee yang bergerak keluar masuk ke arah operator

secara manual dengan mengatur handwheel maupun secara otomatis.

Saddle digunakan untuk menopang meja.

8. Feed dial

Feed dial digunakan untuk mengatur gerakan meja saat pemakanan.

9. Crossfeed handwhell

Crossfeed handwhell digunakan unruk menggerakkan meja (bed) secara

hroisontal di depan column.

10. Base

Merupakan landasan mesin yang terletak menyatu dengan lantai. Base juga

berfungsi sebagai reservoir (penampung fluida pendingin)

11. Kepala pembagi

Benda kerja dapat dipasang antara dua senter, satu senter dipasang dalam

lubang dalam spindel kepala pembagi dan senter lainnya dipasang pada

kepala lepas.

Gambar 4. Kepala Pembagi

12. Kepala lepas

Kepala lepas digunakan untuk menahan benda kerja yang panjang, kepala

lepas sebagai salah satu senter pada mesin frais.

6

Gambar 5. kepala lepas

13. Meja putar

Untuk mesin frais tegak, meja putar digunakan sebagai kepala

pembaginya. Pada alat ini dibuat alur T untuk mencekam benda kerja

dengan baut jepit.

14. Ragum (tanggem penjepit/facing fixture vise)

Ragum digunakan untuk menjepit benda kerja. Macam-macam ragum

antara lain :

a. Ragum datar (ragum lurus)

Rangkanya dibuat dari besi tuang dengan rahang pengragum dari baja

perkakas yang disepuh.

b. Ragum pelat (ragum dengan bibir pemegang)

Ragum pelat dibuat lebih kuat dari ragum biasa. Ragum ini sangat

cocok untuk mesin yang besar dan pekerjaan berat.

c. Ragum universal sudut (ragum dapat diputar)

Ragum universal sudut dapat diputar dalam arah horizontal dan

vertical sebesar sudut (derajat) tertentu.

d. Ragum busur

Ragum di mana pada alas ragum terdapat skala indeks sudut.

7

Gambar 6. macam-macam ragum

D. Macam-Macam Pisau Frais

1. Pisau frais aksial (axial)

Pisau frais aksial digunakan unrtuk memotong rata dan sejajar dengan putaran

arbor.

Gambar 7. pisau frais aksial

2. Pisau frais radial

Pisau frais radial digunakan untuk mengefrais permukaan menyudut terhadap

putaran arbor.

Gambar 8. pisau frais radial

3. Pisau frais profil

Pisau frais profil digunakan untuk membuat bentuk yang berjari-jari (concave,

convex, corner rounding).

8

Gambar 9. pisau frais profil

4. Pisau frais special

a. Pisau frais alur T (tee)

Gambar 10. pisau frais alur T (tee)

b. Pisau frais ekor burung

Gambar 11. pisau frais ekor burung

c. Pisau frais alur pasak

Gambar 12. Pisau frais alur pasak

d. Pisau frais bilah

e. Pisau frais gergaji (slitting saws)

f. Pisau frais pasangan (inserted tool cutter)

g. Pisau frais jari (end mill cutter)

Gambar 13. pisau frais jari (end mill cutter)

9

E. Pemasangan Pisau Frais

1. Perbedaan putaran pisau

Ada dua jenis pisau frais berdasarkan putarannya. Pisau kanan jika

pemakanan pisau searah jarum jam. Pisau kiri jika pemakanan pisau

berlawanan arah jarum jam.

2. Penyetelan

a. Pisau frais

Pisau frais mempunyai lubang ditengahnya untuk penyetelan pada arbor

atau pemegang lainnya yang akan mengikat langsung ke sumbu mesin.

Untuk itu, sumbu utama mesin dibuat berlibang tirus (sebagai pengikat

yang tidak mudah lepas dan mudah dikeluarkan kembali).

b. Cara pemasangan pisau yang lain

1) Tangkai tirus pisau jari dan beberapa pisau lainnya sering dibuat

dengan standar tangkai tirus, umumnya menggunakan seri ketirusan

Morse, Brown dan Sharpe.

2) Tangkai lurus biasanya pada pisau-pisau berukuran kecil,

pengikatnya pada mesin frais menggunakan alat pemegang bor

kepala lurus dan alat pemegang bagian tirusnya diikatkan pada

sumbu mesin.

3. Pemegang pisau sisi

Pemegang pisau sisi telah distandarisasi. Pisau sisi dapat diikatkan pada

bagian belakangnya kemudian diikat dengan mengencangkan mur

pengunci.

4. Quick Taper

Merupakan pengembangan alat pemegang pisau dengan ketirusan besar

untuk memudahkan melepas kembali pisau frais.

5. Spring Collet Chuck

Digunakan untuk mencekam pahat frais, khususnya pada pembuatan

lubang dan taper.

10

F. Klasifikasi Proses Frais

Proses frais dapat diklasifikasikan dalam tiga jenis. Klasifikasi ini

berdasarkan jenis pisau, arah penyayatan, dan posisi relatif pisau terhadap

benda kerja (Gambar 14).

Gambar 14. Tiga klasifikasi proses frais : (a) Frais periperal (slab

milling), (b) frais muka (face milling), dan (c) frais jari (end milling).

1. Frais Periperal (Slab Milling)

Proses frais ini disebut juga slab milling, permukaan yang

difrais dihasilkan oleh gigi pisau yang terletak pada permukaan luar

badan alat potongnya. Sumbu dari putaran pisau biasanya pada bidang

yang sejajar dengan permukaan benda kerja yang disayat.

2. Frais Muka (Face Milling)

Pada frais muka, pisau dipasang pada spindel yang memiliki

sumbu putar tegak lurus terhadap permukaan benda kerja. Permukaan

hasil proses frais dihasilkan dari hasil penyayatan oleh ujung dan

selubung pisau.

3. Frais Jari (End Milling)

Pisau pada proses frais jari biasanya berputar pada sumbu yang

tegak lurus permukaan benda kerja. Pisau dapat digerakkan menyudut

untuk menghasilkan permukaan menyudut. Gigi potong pada pisau

terletak pada selubung pisau dan ujung badan pisau.

11

G. Metode Proses Frais

Metode proses frais ditentukan berdasarkan arah relatif gerak makan

meja Mesin Frais terhadap putaran pisau (Gambar 15.). Metode proses frais

ada dua yaitu frais naik dan frais turun.

Gambar 15. (a)Frais naik (up milling) dan (b) frais turun (down milling).

1. Frais Naik (Up Milling)

Frais naik biasanya disebut frais konvensional (conventional

milling). Gerak dari putaran pisau berlawanan arah terhadap gerak makan

meja Mesin Frais (Gambar 15.). Sebagai contoh, pada proses frais naik

apabila pisau berputar searah jarum jam, benda kerja disayat ke arah

kanan. Penampang melintang bentuk beram (chips) untuk proses frais

naik adalah seperti koma diawali dengan ketebalan minimal kemudian

menebal. Proses frais ini sesuai untuk Mesin Frais konvensional/manual,

karena pada mesin konvensional backlash ulir transportirnya relatif besar

dan tidak dilengkapi backlash compensation.

2. Frais Turun (Down Milling)

Proses frais turun dinamakan juga climb milling. Arah dari

putaran pisau sama dengan arah gerak makan meja Mesin Frais. Sebagai

contoh jika pisau berputar berlawanan arah jarum jam, benda kerja

disayat ke kanan. Penampang melintang bentuk beram (chips) untuk

proses frais naik adalah seperti koma diawali dengan ketebalan maksimal

kemudian menipis. Proses frais ini sesuai untuk Mesin Frais CNC, karena

pada mesin CNC gerakan meja dipandu oleh ulir dari bola baja, dan

dilengkapi backlash compensation. Untuk Mesin Frais konvensional

12

tidak direkomendasikan melaksanakan proses frais turun, karena meja

Mesin Frais akan tertekan dan ditarik oleh pisau.

Proses pemesinan dengan Mesin Frais merupakan proses

penyayatan benda kerja yang sangat efektif, karena pisau frais memiliki

sisi potong jamak. Apabila dibandingkan dengan pisau bubut, maka pisau

frais analog dengan beberapa buah pisau bubut (Gambar 5.). Pisau frais

dapat melakukan penyayatan berbagai bentuk benda kerja, sesuai dengan

pisau yang digunakan. Proses meratakan bidang, membuat alur lebar

sampai dengan membentuk alur tipis bisa dilakukan oleh pisau frais

(Gambar 16.).

Gambar 15. Pisau frais identik dengan beberapa pahat bubut.

Gambar 16. Berbagai jenis bentuk pisau frais untuk Mesin Frais

horizontal dan vertical.

H. Jenis Mesin Frais

Mesin Frais yang digunakan dalam proses pemesinan ada tiga jenis,

yaitu :

13

1. Column and knee milling machines

2. Bed type milling machines

3. Special purposes

Mesin jenis column and knee dibuat dalam bentuk Mesin Frais

vertical dan horizontal (lihat Gambar 17.). Kemampuan melakukan berbagai

jenis pemesinan adalah keuntungan utama pada mesin jenis ini. Pada

dasarnya pada mesin jenis ini meja (bed), sadel, dan lutut (knee) dapat

digerakkan. Beberapa asesoris seperti cekam, meja putar, kepala pembagi

menambah kemampuan dari Mesin Frais jenis ini. Walaupun demikian mesin

ini memiliki kekurangan dalam hal kekakuan dan kekuatan penyayatannya.

Mesin Frais tipe bed (bed type) memiliki produktivitas yang lebih tinggi dari

pada jenis Mesin Frais yang pertama. Kekakuan mesin yang baik, serta tenaga

mesin yang biasanya relatif besar, menjadikan mesin ini banyak digunakan

pada perusahaan manufaktur (Gambar 17.). Mesin Frais tersebut pada saat ini

telah banyak yang dilengkapi dengan pengendali CNC untuk meningkatkan

produktivitas dan fleksibilitasnya.

Gambar 17. Mesin Frais tipe bed. Gambar 18. Mesin Frais tipe

column and knee

Produk pemesinan di industri pemesinan semakin kompleks, maka

Mesin Frais jenis baru dengan bentuk yang tidak biasa telah dibuat. Mesin

Frais tipe khusus ini (contoh pada Gambar 19.), biasanya digunakan untuk

keperluan mengerjakan satu jenis penyayatan dengan produktivitas/duplikasi

14

yang sangat tinggi. Mesin tersebut misalnya Mesin Frais profil, Mesin Frais

dengan spindel ganda (dua, tiga, sampai lima spindel), dan Mesin Frais

planer. Dengan menggunakan Mesin Frais khusus ini maka produktivitas

mesin sangat tinggi, sehingga ongkos produksi menjadi rendah, karena mesin

jenis ini tidak memerlukan setting yang rumit.

Gambar 19. Mesin Frais tipe khusus (special purposes). Mesin Frais dengan dua

buah spindel.

Gambar 20. Mesin Frais CNC tipe bed (bed type CNC milling machine).

Selain Mesin Frais manual, pada saat ini telah dibuat Mesin Frais

dengan jenis yang sama dengan mesin konvensional tetapi menggunakan

kendali CNC (Computer Numerically Controlled). Dengan bantuan kendali

15

CNC (Gambar 20.), maka Mesin Frais menjadi sangat fleksibel dalam

mengerjakan berbagai bentuk benda kerja, efisien waktu dan biaya yang

diperlukan, dan produk yang dihasilkan memiliki ketelitian tinggi

I. Parameter yang Dapat Diatur pada Mesin Frais

Maksud dari parameter yang dapat diatur adalah parameter yang

dapat langsung diatur oleh operator mesin ketika sedang mengoperasikan

Mesin Frais. Seperti pada Mesin Bubut, maka parameter yang dimaksud

adalah putaran spindel (n), gerak makan (f), dan kedalaman potong (a).

Putaran spindel bisa langsung diatur dengan cara mengubah posisi handle

pengatur putaran mesin. Gerak makan bisa diatur dengan cara mengatur

handle gerak makan sesuai dengan tabel f yang ada di mesin. Gerak makan

(Gambar 21) ini pada proses frais ada dua macam yaitu gerak makan per gigi

(mm/gigi), dan gerak makan per putaran (mm/putaran). Kedalaman potong

diatur dengan cara menaikkan benda kerja, atau dengan cara menurunkan

pisau.

Putaran spindel (n) ditentukan berdasarkan kecepatan potong.

Kecepatan potong ditentukan oleh kombinasi material pisau dan material

benda kerja. Kecepatan potong adalah jarak yang ditempuh oleh satu titik

(dalam satuan meter) pada selubung pisau dalam waktu satu menit. Rumus

kecepatan potong identik dengan rumus kecepatan potong pada mesin bubut.

Pada proses frais besarnya diameter yang digunakan adalah diameter pisau.

Rumus kecepatan potong :

Di mana :

v = kecepatan potong (m/menit)

d = diameter pisau (mm)

n = putaran benda kerja (putaran/menit)

Setelah kecepatan potong diketahui, maka gerak makan harus

ditentukan. Gerak makan (f) adalah jarak lurus yang ditempuh pisau dengan

16

laju konstan relatif terhadap benda kerja dalam satuan waktu, biasanya satuan

gerak makan yang digunakan adalah mm/menit.

Kedalaman potong (a) ditentukan berdasarkan selisih tebal benda

kerja awal terhadap tebal benda kerja akhir. Untuk kedalaman potong yang

relatif besar diperlukan perhitungan daya potong yang diperlukan untuk

proses penyayatan. Apabila daya potong yang diperlukan masih lebih rendah

dari daya yang disediakan oleh mesin (terutama motor listrik), maka

kedalaman potong yang telah ditentukan bisa digunakan.

Gambar 21. Gambar jalur pisau frais menunjukkan perbedaan antara gerak makan

per gigi (ft) dan gerak makan per putaran (fr).

J. Peralatan dan Asesoris untuk Memegang Pisau Frais

Proses penyayatan menggunakan Mesin Frais memerlukan alat bantu

untuk memegang pisau dan benda kerja. Pisau harus dicekam cukup kuat

sehingga proses penyayatan menjadi efektif, agar pisau tidak mengalami selip

pada pemegangnya. Pada Mesin Frais konvensional horizontal pemegang

pisau adalah arbor dan poros arbor (lihat kembali Gambar 1). Gambar

skematik arbor yang digunakan pada Mesin Frais horizontal dapat dilihat

pada Gambar 22. Arbor ini pada porosnya diberi alur untuk menempatkan

pasak sesuai dengan ukuran alur pasak pada pisau frais. Pasak yang dipasang

mencegah terjadinya selip ketika pisau

Gambar 22. Gambar skematik arbor Mesin Frais.

17

menahan gaya potong yang relatif besar dan tidak kontinyu ketika gigigigi

pisau melakukan penyayatan benda kerja. Pemegang pisau untuk Mesin Frais

vertical yaitu kolet (collet, lihat Gambar 23. Kolet ini berfungsi mencekam

bagian pemegang (shank) pisau. Bentuk kolet adalah silinder lurus di bagian

dalam dan tirus di bagian luarnya. Pada sisi kolet dibuat alur tipis beberapa

buah, sehingga ketika kolet dimasuki pisau bisa dengan mudah memegang

pisau.

Gambar 23. (a) Kolet pegas yang memiliki variasi ukuran diameter,

(b) kolet solid pemasangan pisau dengan baut.

Sesudah pisau dimasukkan ke kolet kemudian kolet tersebut

dimasukkan ke dalam pemegang pisau (tool holder). Karena bentuk luar kolet

tirus maka pemegang pisau akan menekan kolet dan benda kerja dengan

sangat kencang, sehingga tidak akan terjadi selip ketika pisau menerima gaya

potong.

Pemegang pisau (tool holder) standar bisa digunakan untuk

memegang pisau frais ujung (end mill). Beberapa proses frais juga

memerlukan sebuah cekam (chuck) untuk memegang pisau frais. Pemegang

pisau ini ada dua jenis yaitu dengan ujung tirus Morse (Morse taper) dan

lurus (Gambar 24). Pemegang pisau yang lain adalah kepala bor (Gambar 25).

Kepala bor ini jarak antara ujung pisau terhadap sumbu bisa diubah-ubah,

sehingga dinamakan offset boring heads. Pemegang pisau ini biasanya

digunakan untuk proses bor (boring), perataan permukaan (facing), dan

pembuatan champer (chamfering).

18

Gambar 24. (a) Pemegang pisau frais ujung (end mill) (b) pemegang pisau shell

end mill.

Gambar 25. Kepala bor (offset boring head).

K. Alat Pencekam dan Pemegang Benda Kerja pada Mesin Frais

Alat pemegang benda kerja pada Mesin Frais berfungsi untuk

memegang benda kerja yang sedang disayat oleh pisau frais. Pemegang benda

kerja ini biasanya dinamakan ragum. Ragum tersebut diikat pada meja Mesin

Frais dengan menggunakan baut T. Jenis ragum cukup banyak,

penggunaannya disesuaikan dengan bentuk benda kerja yang dikerjakan di

mesin. Untuk benda kerja berbentuk balok atau kubus ragum yang digunakan

adalah ragum sederhana atau ragum universal (Gambar 26.). Ragum

sederhana digunakan bila benda kerja yang dibuat bidang-bidangnya saling

tegak lurus dan paralel satu sama lain (kubus, balok, balok bertingkat).

Apabila digunakan untuk membuat bentuk sudut digunakan ragum universal

(Gambar 26.), atau bila menggunakan ragum sederhana bentuk pisau yang

dipakai menyesuaikan bentuk sudut yang dibuat.

19

Apabila bentuk benda kerja silindris, maka untuk memegang benda

kerja digunakan kepala pembagi (dividing head). Kepala pembagi (Gambar

27.) ini biasanya digunakan untuk memegang benda kerja silindris, terutama

untuk keperluan :

1. Membuat segi banyak

2. Membuat alur pasak

3. Membuat roda gigi (lurus, helix, payung)

4. Membuat roda gigi cacing.

Gambar 26. (a) Ragum sederhana (plain vise), (b) Ragum universal yang biasa

digunakan pada ruang alat.

Gambar 27. Meja yang dapat diatur sudutnya dalam beberapa arah, digunakan

untuk alat bantu pengerjaan benda kerja yang memiliki sudut lebih dari satu arah.

Gambar 28. Kepala pembagi (dividing head) untuk membuat segi banyak, roda

gigi, atau helix.

20

Ragum biasa yang dipasang langsung pada meja Mesin Frais hanya

dapat digunakan untuk mengerjakan benda kerja lurus atau bertingkat dengan

bidang datar atau tegak lurus. Apabila benda kerja yang dibuat ada bentuk

sudutnya, maka ragum diletakkan pada meja yang dapat diatur sudutnya

(identik dengan meja sinus). Meja tersebut (Gambar 27), diikat pada meja

Mesin Frais.

Alat bantu pemegang benda kerja di Mesin Frais yang lain yaitu

meja putar (rotary table). Meja putar, (Gambar 29) ini diletakkan di atas meja

Mesin Frais, kemudian ragum atau cekam rahang tiga bisa diletakkan di

atasnya. Dengan bantuan meja putar ini proses penyayatan bidang-bidang

benda kerja bisa lebih cepat, karena untuk menyayat sisisisi benda kerja tidak

usah melepas benda kerja, cukup memutar handle meja putar dengan sudut

yang dikekendaki. Selain itu dengan meja putar ini bisa dibuat bentuk

melingkar, baik satu lingkaran penuh (360o) atau kurang dari 360o.

Benda kerja yang dikerjakan di Mesin Frais tidak hanya benda kerja

yang bentuknya teratur. Benda kerja yang berbentuk plat lebar, piringan

dengan diameter besar dan tipis, dan benda hasil tuangan sulit dicekam

dengan ragum. Untuk keperluan pemegangan benda kerja seperti itu, maka

benda kerja bisa langsung diletakkan di meja Mesin Frais kemudian diikat

dengan menggunakan bantuan klem (clamp). Berbagai bentuk klem dan baut

pengikatnya biasanya digunakan untuk satu benda kerja yang relatif besar.

Gambar 29. (a) Meja putar (rotary table) yang bisa digunakan untuk Mesin Frais

vertical maupun horizontal, (b) Meja putar yang dapat diatur sudutnya.

Selain pemegang benda kerja, pada Mesin Frais juga ada beberapa

macam asesoris yang berguna untuk membantu pengaturan Mesin Frais,

maupun penempatan benda kerja. Asesoris tersebut misalnya (a) parallel

21

yang berguna untuk meninggikan posisi benda kerja pada ragum, (b) line

finder untuk membantu mencari posisi garis pinggir benda kerja, (c) line

finder dipasang pada kolet, (d) edge finder yang digunakan untuk mencari

posisi pojok benda kerja, (e) pembatas ragum (vise stop) yang berguna untuk

batas peletakan benda kerja di ragum, (f) pembatas ragum, (g) blok V untuk

membantu memegang benda kerja berbentuk silindris, dan (h) klem (clamp)

untuk membantu memegang benda kerja. Gambar perlengkapan Mesin Frais

tersebut dapat dilihat pada Gambar 30.

Gambar 30. Berbagai macam asesoris yang digunakan pada Mesin Frais.

22

L. Pekerjaan mengefrais

Pada mesin frais, umumnya terdapat tiga kemungkinan gerakan

meja, yaitu gerakan horisontal, gerakan menyilang, dan geraka vertikal.

Tetapi pada beberapa meja juga memiliki geraka putar, sehingga juga

memiliki beberapa proses pengerjaan terhadap benda kerja.

Gerakan mesin frais ada dua, yaitu :

1. Gerakan potong dilakukan oleh pahat yang berputar dan bergerak.

2. Gerakan makan dilakukan oleh benda kerja yang bergerak terhadap

pahat yang berputar.

Sesuai dengan pahat yang digunakan, maka ada dua macam cara

mengefrais, yaitu :

1. Mengefrais datar (slab milling) dengan sumber putar pahat frais

selubung sejajar permukaan benda kerja. Ada dua macam cara

mengefrais datar, yaitu :

a. Mengefrais naik atau pemakanan ke atas (up cut milling)

pemotongan dilakukan oleh gigi pahat yang bergerak ke atas, di

mana arah dan tekanan pemotongan belawanan arah dengan

gerakan benda kerja. Penyayatan dimulai dari gerakan tipis ke

gerakan mtebal. Umumnya digunakan sebagai proses

penghalusan (finishing)

b. Mengefrais turun atau pemakanan kebawah (down cut milling)

pemotongan dilakukan oleh gigi pahat yang bergerak keatas, di

mana arah pemotongan berlawanan arah dengan gerakan benda

kerja. Penyayatan dimulai dari gerakan tebal ke gerakan tipis.

Umumnya digunakan sebagai proses pengasaran (pekerjaan

dengan kecepatan menghasilkan geram tinggi).

2. Mengefrais tegak (face milling) dengan sumbu putar pahat

frais muka tegak lurus permukaan benda kerja.

:

23

Gambar 31. Gambar skematis proses frais tegak dan mendatar

Di dalam suatu pengerjaan, gigi – gigi suatu pisau frais dapat risak. Pisau

frais yang tumpul akan menghasilkan permukaan benda kerja yang tidak bersih

dan ukuran yang tidak teliti, sehingga pisau frais perlu diasah. Pisau frais

digerinda pada bagia permukaan bebasnya. Sebagai contoh pada waktu

pengerjaan pisau frais ditekan ke penyangga gigi dengan tangan, tangan yang lain

menggerakan meja pada pisau yang diasah sepanjang roda gerinda, satu demi satu

gigi – gigi giasah dengan kasar, kemudian digerinda halus. Batu gerinda

berbentuk cawang. Oleh karena itu, hanya satu sisi dari batu gerinda yang harus

miring terhadap sumbu pisau yang diasah kira – kira 3o. Agar didapatkan sudut

bebas yang baik, penyangga gigi di letakkan di bawah pusat pisau dengan suatu

jarak tertentu.

Gambar 32. Mengasah Pisau Frais

Cara pemasangan benda kerja

Untuk memasang benda kerja pada mesin frais ada 4 cara, yaitu :

1. Benda kerja diikatkan pada ragum yang dipasang dengan baut pada meja

mesin.

24

2. Benda kerja langsung diikatkan pada meja mesin

3. Benda kerja dipasang pada alat spesial yang nantinya dapat diikatkan

pada ragum atau langsung diikatkan pada meja mesin.

4. Benda kerja diikatkan pada pelat cekam atau di antar dua senter seperti

pada mesin bubut.

M. Parameter proses pengefraisan

1. Feed

Ukuran feed dapat dihitung dengan satuan feet tiap putaran, yang

besarnya tergantung pada bahan apa yang akan disayat oleh tiap gigi pisau

frais.

Putaran yang diperlukan dapat dihitung dari kecepatan potong :

a. Feed tiap putaran = feed tiap gigi x jumlah gigi

b. Jarak pergeseran tiap menit = feed tiap putaran x RPM

c. Waktu pengefraisan = panjang benda kerja/jarak pergeseran tiap

menit.

2. Kecepatan potong (cutting speed)

Kecepatan potong tergantung dari :

a. Keadaan pisau : putaran pisau jari yang kecil harus lebih cepat, dan

sebaliknya pisau yang diameternya besar akan berputar lebih lambat.

b. Kekerasan bahan : macam bahan yang akan dipotong berlainan, maka

cutting speed-nya juga berbeda.

25

Putaran per menit (RPM) pisau frais akan berputar menurut besar

kecilnya diameter pisau, misalnya pisau yang diameternya kecil lebih

cepat putarannya daripada pisau frais yang besar.

3. Waktu pengefraisan

4. Kecepatan penghasilan geram (metal removal rate)

Tabel Parameter pemotongan proses pengefraisan

Contoh :

1. Mesin frais dengan putaran 120 put/menit digunakan untuk

mengefrais besi tuang dengan pisau yang memiliki 20 gigi.

26

Hitunglah waktu yang diperlukan untuk pengefraisan sepanjang 8 inch?

27

Jawab :

a. Feed tiap putaran = 0,015 x 20 =0,30 inch

b. Jarak pergeseran tiap menit = 0,30 x 120 = 36 inch

c. Waktu pengefraisan = 8 inch/30 = 0,267 menit =16 detik

Mengefrais untuk pekerjaan akhir biasanya digunakan feed 0,30 s/d

0,050 inch tiap putaran pisau, dan ini juga masih tergantung keadaan

bahan yang difrais. Pada pemotongan akhir tidak ada getaran antara

benda kerja dan pisau.

2. Berapakah putaran pisau frais HSS yang berdiameter 6 inch dengan 20

gigi yang digunakan untuk mengefrais baja linak ?

Jawab

Dari tabel cutting speed, feed pisau frais HSS untuk mengefrais baja

lunak = 80 feet per menit.

Keliling pisau = π x D = 3,14 x 6 inch= 18,84 inch = 1,5 ft.

= = 80 RPM

3. Mesin frais dengan pisau silinder berdiameter D = 2 inch dengan

jumlah gigi lurus n = 20 buah digunakan untuk mengefrais material

balok baja lunak dengan panjang 15 inch dan lebar 6 inch. Pemakanan

diatur f1=0.015 inch/gigi dengan kedalaman pemotongan d= 1/8 inch.

Pisau frais yang digunakan lebih lebar daripada balok yang difrais.

Jika putaran spidel N = 130 rpm, hitunglah kecepatan penghasilan

geram (MRR) dan waktu pemesinan!

Jawab :

Kecepatan penghasilan geram (MRR)

f = f1.N.n = 0.015 x 130 x 20 = 39 inch/menit

MRR = w.d.f = 6 x 1/8 x 20 = 15 inch3/menit

Waktu pemesinan (untuk D>d)

= = 0,5 inch

28

= (15 + 0,5)/39 = 39,75 detik

N. Penghitungan

1. Kepala pembagi (dividing head)

Kebanyakan roda cacing yang terdapat pada kepala pembagi bergigi 40 dan

poros cacing berulir tunggal. Misalnya poros cacing diputar sekali, maka

benda kerja (roda cacing) berputar 1/40 kali. Dengan kata lain, untuk satu

putaran roda cacing, kita harus memutar poros cacing sebanyak 40 putaran.

Untuk pengefreisan suatu benda, maka banyaknya putaran engkol pembagi

untuk satu bagian sama dengan banyaknya putaran engkol pembagi untuk

satu putaran penuh benda kerja di bagi dengan jumlah bagian yang akan

dibuat.

Gambar 33. Penampang Kepala Pembagi

29

Contoh :

a. Hendak difrais benda kerja dalam 10 bagian yang sama, dengan roda

cacing pada kepala pembagi 40 gigi. Berapa banyaknya putaran engkol

pembagi untuk tiap bagiannya ?

Banyaknya putaran engkol = = 4 kali putaran

Supaya engkol pembagi dapat berputar dengan benar, maka dipasang suatu

keping pembagi dengan lubang – lubang yang jaraknya sama di lingkaran

yang mempunyai satu titik pusatnya. Umumnya mesin frais memiliki keeping

pembagi yang berlubang.

Keping I : 15 – 16 – 17 – 18 – 19 – 20

Keping II : 21 – 23 – 27 – 29 – 31 – 33

Keping III : 37 – 39 – 41 – 43 – 47 – 49

Untuk mesin frais Hero (di bengkel bagian logam), keping pembagiannya:

Keping I : 20 – 27 – 31 – 37 – 41 – 43 – 49 – 53

Keping II : 23 – 29 – 33 – 39 – 42 – 47 – 51 – 57

Untuk mesin frais Sajo, keping pembagian :

Keping I : 38 – 42 – 47 – 49 – 53 – 59 – 77 – 87 – 93 – 111 – 119

Keping II : 30 – 41 – 43 – 48 – 51 – 57 – 69 – 81 – 91 – 99 – 117

Untuk contoh 2, kita memutar engkol pembagi 3 putaran disesuaikan dengan

adanya keping pembagi, sehingga engkol pembagi diputar sebanyak 3 kali

putaran ditambah putaran atau 5 bagian (6 lubang) untuk keping I dengan

lubang 15.

2. Mengefrais roda gigi biasa

Untuk mengefrais roda gigi, roda dijepit pada sumbu yang sebelumnya telah

dibubut dan telah dijepit pada sumbu kecil dengan tidak melepaskannya

sebelum difrais. Untuk mengefrais gigi – gigi, sumbu kecil dengan roda itu

dipasang di antara senter – senter kepala pembagi dan kepala lepas. Pada

30

sumbu utama dipasang roda gigi ulir (roda cacing/worm wheel) yang

biasanya mempunyai 40 gigi dan terdiri dari dua bagian. Roda cacing

digerakkan oleh sumbu batang berulir (cacing) yang dipasangi tangkai untuk

memutarkan cacing tersebut, di depan tangkai dipasang pelat pembagi (index

plate) dengan roda gigi payung. Roda gigi payung digerakkan oleh as

pembantu dengan roda gigi yang sama. Pelat pembagi dapat ikut berputar

atau berhenti oleh suatu pal (index crank). Saat sumbu cacing berputar satu

putaran, maka index crank berputar satu putaran juga. Index crank pada

sumbu cacing berputar di sepanjang index plate yang diam.

Contoh :

a. Sebuah roda gigi dengan 20 gigi akan difrais. Worm wheel dengan 40

gigi. Hitunglah banyaknya putaran engkol kecil untuk mengefrais tiap

lekuk gigi!

Jawab :

Jumlah putaran index crank = = 2 putaran

Index crank diputar 2 kali untuk mengefrais tiap lekuk gigi.