Disusun Oleh: Dian Putri N., Gibran Raja I. A., Gipari Ramadhan, Hendry Rahmat H., dan Kevin Bagus A. P. MODUL TEKNIK PEMESINAN FRAIS
i KATA PENGANTAR Puji syukur Penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat, taufiq dan hidayah-Nya sehingga Penulis dapat menyelesaikan modul bahan ajar dengan judul “Mesin Frais” dengan baik Modul ini disusun dengan tujuan untuk memberikan pemahaman yang komprehensif tentang pengertian, metode, dan teknik pengefraisan dalam dunia Pendidikan Sekolah Menengah Kejuruan. Pengefraisan merupakan salah satu keterampilan yang sangat penting dalam berbagai industri, termasuk manufaktur, konstruksi, dan teknologi. Dengan memahami prinsip-prinsip dasar pengefraisan, Siswa akan memiliki dasar yang kuat untuk mengembangkan keterampilan yang diperlukan untuk bekerja di berbagai bidang. Modul ini mencakup berbagai aspek pengefraisan, termasuk pengertian dasar, bagian-bagian mesin frais, jenis-jenis pengefraisan, alat dan bahan yang digunakan, serta teknik-teknik pengefraisan yang diperlukan untuk melakukan pengefraisan dengan baik dan benar. Modul ini juga dilengkapi dengan ilustrasi, dan latihan-latihan soal praktis yang akan membantu Siswa memahami dan menguasai materi dengan baik. Terima kasih atas kesempatan ini, dan kami berharap peserta didi dapat menikmati perjalanan belajar ini serta berhasil dalam mengembangkan keterampilan pengefraisan. Malang, 15 Oktober 2023 Penulis
ii DAFTAR ISI KATA PENGANTAR.....................................................................................................i DAFTAR ISI ................................................................................................................ii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................iv DAFTAR TABEL ........................................................................................................ vi BAB I........................................................................................................................... 1 MESIN FRAIS VERTIKAL.......................................................................................... 1 1.1 Pengertian Mesin Frais Vertikal ........................................................................... 3 1.2 Fungsi Mesin Frais Vertikal ................................................................................. 4 1.3 Bagian-bagian Mesin Frais Vertikal ..................................................................... 4 1.4 Kegunaan Mesin Frais Vertikal ............................................................................ 8 1.5 Fungsi Handle Pada Mesin Frais Vertikal............................................................. 9 BAB II........................................................................................................................ 11 PUTARAN MESIN FRAIS......................................................................................... 11 2.1 Mesin Frais Standar........................................................................................... 13 2.2 Fungsi Umum Mesin Frais................................................................................. 13 2.3 Macam-macam Mesin Frais............................................................................... 14 2.4 Penggunaan Mesin Frais Pada Industri............................................................... 19 2.5 Kecepatan Potong (Cutting Speed)..................................................................... 19 2.6 Kecepatan Putaran Mesin (Spindle Machine)..................................................... 20 BAB III....................................................................................................................... 23 ALAT POTONG MESIN FRAIS ................................................................................ 23 3.1 Peran Alat Potong .............................................................................................. 25 3.2 Pengaruh Alat Potong Terhadap Hasil Kerja....................................................... 26 3.3 Jenis Pisau Frais ................................................................................................ 26
iii 3.4 Pengkategorian Alat Potong atau Cutter Mesin Frais ......................................... 35 3.5 Karakteristik Utama Alat Potong atau Pisau Frais .............................................. 37 3.6 Pemilihan Alat Potong (Cutter) Atau Pisau Mesin Frais Yang Tepat................... 39 3.7 Pemasangan Pisau Frais..................................................................................... 41 3.8 Parameter Pemotongan Mesin Frais................................................................... 41 BAB IV ...................................................................................................................... 46 PENJEPIT BENDA KERJA (RAGUM)...................................................................... 46 4.1 Pengertian Penjepit Benda Kerja (Ragum/Tanggem).......................................... 48 4.2 Fungsi Ragum ................................................................................................... 48 4.3 Jenis-jenis Ragum.............................................................................................. 49 4.4 Cara Penggunaan Ragum................................................................................... 52 4.5 Cara Memasang Ragum Pada Mesin Frais......................................................... 53 BAB V........................................................................................................................ 57 MENERAPKAN PROSEDUR TEKNIK PENGEFRAISAN ...................................... 57 5.1 Pengefraisan Balok Segi Empat ......................................................................... 59 5.2 Roda Gigi Lurus dan Cara Pengefraisannya ....................................................... 64 5.2.1 Fungsi Roda Gigi................................................................................... 64 5.2.2 Macam-Macam Roda Gigi..................................................................... 65 5.2.3 Sistem Standar Roda Gigi ...................................................................... 69 5.2.4 Bentuk Gigi Inovolut ............................................................................. 72 5.2.5 Bagian-Bagian Utama Roda Gigi Lurus................................................. 73 5.2.6 Perhitungan Roda Gigi Lurus................................................................. 74 5.2.7 Pengefraisan Roda Gigi Lurus ............................................................... 75 DAFTAR PUSTAKA.................................................................................................. 83
iv DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Bagian-bagian Mesin Frais Vertikal ....................................... 4 Gambar 1.2 Handle Mesin Frais Vertikal .................................................. 9 Gambar 2.1 Mesin Frais Tegak.................................................................. 14 Gambar 2.2 Mesim Frais Horizontal ......................................................... 15 Gambar 2.3 Mesin Frais Universal............................................................ 15 Gambar 2.4 Mesin Milling Copy ............................................................... 16 Gambar 2.5 Mesin Milling Hobbing.......................................................... 17 Gambar 2.6 Mesin Milling Gravier........................................................... 18 Gambar 2.7 Mesin Milling Planer............................................................. 18 Gambar 2.8 Mesin Frais CNC................................................................... 19 Gambar 3.1 Pisau Frais Mantel ................................................................. 27 Gambar 3.2 Pisau Mantel H ...................................................................... 27 Gambar 3.3 Pisau Mantel N ...................................................................... 28 Gambar 3.4 Pisau Mantel W .................................................................... 28 Gambar 3.5 Pisau Frais Sudut ................................................................... 29 Gambar 3.6 Pisau Ekor Burung................................................................. 29 Gambar 3.7 Pisau Frais Alur Melingkar .................................................... 29 Gambar 3.8 Pisau Frais Sisi dan Muka ...................................................... 30 Gambar 3.9 Pisau Frais Sisi dan Muka Silang ........................................... 30 Gambar 3.10 Pisau Convex Milling Cutter.................................................. 31 Gambar 3.11 Concave Milling Cutter.......................................................... 31 Gambar 3.12 Corner Rounding Milling Cutter............................................ 31 Gambar 3.13 Pisau Frais Alur T.................................................................. 32 Gambar 3.14 Pisau Frais Jari....................................................................... 32 Gambar 3.15 Pisau Frais Jari Radius........................................................... 33 Gambar 3.16 Pisau Frais Jari Radius Sudut................................................. 33 Gambar 3.17 Pisau Frais Modul Roda Gigi................................................. 33 Gambar 3.18 Pisau Frais Muka ................................................................... 34 Gambar 3.19 Pisau Frais Sisi dan Muka ...................................................... 34 Gambar 3.20 Pisau Frais Gergaji................................................................. 35
v Gambar 3. 21 Bentuk bentuk Pisau Frais...................................................... 35 Gambar 3.22 Pisau Frais............................................................................. 37 Gambar 3.23 Alat Potong............................................................................ 39 Gambar 4.1 Bagian-bagian Ragum............................................................ 48 Gambar 4.2 Ragum Rata ........................................................................... 50 Gambar 4.3 Ragum Putar.......................................................................... 51 Gambar 4.4 Ragum Universal ................................................................... 52 Gambar 4.5 Contoh Memasang Benda Kerja Pada Ragum ........................ 53 Gambar 5.1 Pemasangan Arbor................................................................. 60 Gambar 5.2 Membersihkan Bagian Tirus .................................................. 60 Gambar 5.3 Mengikat Arbor ..................................................................... 60 Gambar 5.4 Pemasangan Cutter dan Kollar............................................... 61 Gambar 5.5 Pemasangan Pendukung Arbor............................................... 61 Gambar 5.6 Pengecekan Kesejajaran Ragum............................................. 62 Gambar 5.7 Pemasangan Benda Kerja....................................................... 62 Gambar 5. 8 Setting Nol Diatas Permukaan Kerja Dengan Kertas .............. 62 Gambar 5.9 Penandaan Kedalaman Pemakanan ........................................ 63 Gambar 5.10 Proses Pemotongan Benda Kerja............................................ 63 Gambar 5.11 Pemutaran Pemakanan........................................................... 64 Gambar 5.12 Proses Pengefraisan Bidang Rata Dengan Shell Endmill Cutter 64 Gambar 5. 13 Roda Gigi Lurus .................................................................... 65 Gambar 5.14 Roda Gigi Helik..................................................................... 66 Gambar 5.15 Roda Gigi Helik Ganda.......................................................... 67 Gambar 5.16 Roda Gigi Rack dan Pinion .................................................... 67 Gambar 5.17 Roda Gigi Cacing .................................................................. 68 Gambar 5.18 Roda Gigi Rack Panjang ........................................................ 68 Gambar 5.19 Gigi Poros Tanpa Poros.......................................................... 76
vi DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Kecepatan Potong Untuk Beberapa Jenis Bahan..................... 20 Tabel 3.1 Kecepatan Potong Pisau Frais Carbide dan HSS. ................... 42 Tabel 3.2 Kecepatan Asutan Per Gigi (Feed Per Tooth)......................... 44 Tabel 5.1 Modul standar JIS B 1701-1973............................................. 70 Tabel 5.2 Modul standar NEN 1630 ...................................................... 70 Tabel 5.3 Modul standar DIN 780 ......................................................... 71 Tabel 5.4 Sistem Modul Dengan Diametral Pitch dan Circular Pitch.... 72 Tabel 5.5 Perhitungan Roda Gigi Lurus................................................. 74 Tabel 5.6 Seri Pisau Roda Gigi.............................................................. 78
1 BAB I MESIN FRAIS VERTIKAL KERANGKA ISI TUJUAN PEMBELAJARAN Setelah mengikuti pembelajaran diharapkan peserta didik dapat: 1. mengetahui kontruksi meşin frais secara umum. 2. membedakan kontruksi meşin frais, 3. menyebutkan furpsi meşin frais secara umum, 4. menyebutkan bagİan-bagİan meşin frais, 5. menjelaskan fumsi dari komponen meşin frais.
2 DESKRIPSI Mesin frais adalah salah satu jenis mesin perkakas yang dapat digunakan untuk mengerjakan suatu bentuk benda kerja dengan mempergunakan pisau frais sebagai alat potongnya. Dilihat dari cara kerjanya, mesin frais termasuk mesin perkakas mempunyai gerak utama berputar. Pisau dipasang pada sumbu/arbor mesin yang didukung dengan alat pendukung arbor jika arbor mesin diputar oleh motor, maka pisau frais ikut berputar.Arbor mesin dapat berputar ke kanan atau ke kiri, sedangkan banyaknya putaran diatur sesuai dengan kebutuhan. Mempelajari bahan ajar ini Anda akan memahami bagian-bagian meşin frais vertikal seperti tuas tuas yang ada pada mesin frais, fungsi fungsi pada bagian meşin frais vertikal, kegunaan mesin frais vertikal. Kata kunci: mesin, frais, vertikal, fungsi, turret, bed.
3 MATERI PEMBAHASAN 1.1 Pengertian Mesin Frais Vertikal Mesin frais vertikal adalah salah satu mesin frais dengan kepala arbornya berposisi tegak / vertikal, mejanya hanya bisa bergerak melintang dan memanjang. Mesin frais vertikal diciptakan untuk melakukan pengerjaan benda yang tidak dapat dilakukan oleh mesin milling horizontal. Mesin ini biasanya digunakan untuk membuat alur T, alur ekor burung, dan alur tanpa ujung (blind spot). Seperti yang diketahui, perbedaan utama antara mesin frais yang vertikal dan horizontal adalah pada poros spindelnya. Namun, pada dasarnya kedua mesin ini memiliki fungsi yang sama, yaitu untuk memotong atau mengebor benda. Hanya saja mesin milling vertikal lebih cocok untuk mengerjakan benda-benda ringan. Mesin frais vertikal adalah mesin yang memiliki spindel dengan poros yang tegak lurus dengan meja kerja. Spindel pada mesin ini bergerak secara vertikal, di sepanjang sumbu Y. Namun bagian-bagian lainnya bergerak pada sumbu X atau bahkan sumbu Z untuk memposisikan benda dengan benar. Mesin milling vertikal merupakan jenis mesin milling yang paling sering digunakan. Mesin milling vertikal sendiri terbagi menjadi 2 jenis, yaitu turret milling dan bed milling. Keduanya memiliki keunggulannya masing-masing serta memiliki sedikit perbedaan pada fungsinya. 1. Turret Mill Turret milling memiliki spindel tetap. Dudukannya bisa bergerak baik secara horizontal maupun vertikal untuk menciptakan potongan yang berbeda-beda. Bisa dibilang mesin jenis ini sangat serbaguna, karena mampu mengerjakan benda dalam 2 arah. Turret mill biasanya dibuat dengan sistem CNC (Computer Numerical Control). Karena memiliki dudukan yang bisa bergerak, turret milling membutuhkan konstruksi yang lebih rumit sehingga mesin ini lebih cocok untuk pengerjaan bendabenda ringan.
4 2. Bed Mill Bed mill memiliki 3 jangkauan gerakan. Yaitu pada dudukannya yang bergerak di sepanjang sumbu Y dan Z, dan spindelnya yang bergerak di sepanjang sumbu X. Fitur tersebut membuat mesin ini mampu melakukan pemotongan dalam berbagai bentuk. Mesin ini sangat cocok digunakan untuk pemotongan benda-benda yang lebih berat. 1.2 Fungsi Mesin Frais Vertikal Mesin frais vertikal berfungsi untuk membentuk atau memotong suatu benda dengan memisahkan partikel-partikel pada benda tersebut dengan alat pemotong. Benda yang diproses biasanya berupa logam, tapi beberapa benda lain seperti plastik juga bisa diproses. Sama seperti mesin milling horizontal, alat pemotong pada mesin milling vertikal juga berupa cakram berbentuk ujung gergaji yang berputar-putar. Hanya saja pada mesin milling vertikal memiliki spindel tetap, sehingga tidak bisa dipasang berbagai alat. 1.3 Bagian-bagian Mesin Frais Vertikal Gambar 1.1 Bagian-bagian Mesin Frais Vertikal
5 1. Alas Mesin (Base) Bagian mesin paling bawah. Berfungsi sebagai pondasi dari mesin milling dan juga sebagai tempat pembuangan coolant yang telah digunakan. Semua beban berada pada alas mesin sehingga harus tahan terhadap tekanan tinggi. Terbuat dari besi cor. 2. Kolom Mesin (Badan Mesin) Kolom mesin berfungsi sebagai penopang atau tempat kedudukan bagian-bagian mesin seperti spindel, tuas-tuas, motor penggerak beserta pulipulinya. Bagian yang berbentuk ekor burung dengan posisi tegak berfungsi untuk geran naik turunnya lutut yang membawa sadel dan meja. Posisi badan mesin berdiri tegak dan kokoh, dipakai sebagai patokan dan merupakan dudukan dan rumah dari roda gigi. Selain itu badan mesin jadi dudukan dari sumbu utama, bahkan untuk tempat atau dudukan motor dan puli-pulinya. Bagian depan yang dikerjakan secara khusus, adalah berbentuk ekor burung dengan posisi tegak untuk gerak turun naiknya lutut yang membawa sadel dan meja. 3. Lutut (Knee) Bagian ini memiliki dua alur ekor burung yang saling tegak lurus. Satu berpasangan dengan kolom mesin dan satu lagi berpasangan dengan sadel. Lutut pada mesin frais terbuat dari besi cor dan hanya bisa digerakkan secara vertikal. Di dalam lutut terdapat berbagai roda gigi yang mengatur gerakan otomatis. Baik itu gerak otomatis ke kanan, kiri, maju atau mundur. Bagian ini juga dapat dikunci dengan kolom agar kokoh saat proses pengefraisan. 4. Sadel (Dudukan Meja) Sadel ini berada diantara lutut dan meja mesin frais. Berbentuk persegi, terbuat dari besi cor dan memiliki alur ekor burung yang berpasangan dengan lutut. Sadel dapat digerakkan secara melintang mendekati kolom (gerakan maju mundur). Dapat juga dikunci ke lutut apa bila dibutuhkan. Di bagian atas sadel dibuat alur T yang melingkar 360° yang berhubungan dengan meja.
6 Sehingga memungkinkan meja diputar atau digeser untuk keperluan tertentu. Besar derajat perputaran meja dapat dilihat pada sadel. Sadel juga dilengkapi handle yang digunakan untuk membalik arah gerakan otomatis. 5. Meja Mesin (Table) Berada di atas sadel dan terbuat dari besi cor. Fungsi utamanya adalah sebagai tempat untuk mengikat benda kerja dalam proses pengefraisan. Berbentuk persegi panjang dan memiliki alur-alur T. Alur T pada meja berfungsi sebagai tempat mur dan baut yang digunakan untuk mengikat benda kerja atau ragum. Pada mesin frais universal, meja ini dapat diputar atau digeser 0-45 derajat. Baik itu ke kiri maupun ke kanan. Meja ini dapat dikunci pada sadel agar tidak bergetar saat proses pengefraisan. Untuk memasang benda kerja dan pisau frais, kita membutuhkan berbagai macam perlengkapan. 6. Lengan (Arm) Berada di atas kolom mesin frais horisontal dan universal. Bagian bawahnya memiliki alur ekor burung yang ujungnya berpasangan dengan bagian paling atas mesin. Ujung yang satunya digunakan sebagai tempat pendukung arbor (support arbor) yang memiliki alur ekor burung pula. Lengan ini dapat dikunci dan dilepas untuk keperluan tertentu. Pendukung arbor juga dapat dikunci dan dilepas pada posisi tertentu, sehingga cocok untuk pekerjaan tertentu. 7. Spildle Spindle merupakan bagian penting dari mesin frais. Berfungsi sebagai tempat penahan alat potong pada mesin frais vertikal dan sebagai tempat arbor pada mesin frais horizontal. Pada proses pengefraisan motor penggerak akan menggerakkan spindle sehingga alat potong berputar. Pada ujung spindle terdapat slot sebagai tempat penahan alat potong. 8. Arbor Arbor merupakan bagian mekanis dari mesin frais. Berfungsi sebagai ekstensi spindle pada mesin frais horizontal. Arbor juga berfungsi sebagai
7 pemegang alat potong (pisau frais) dan berputar sesuai arah pemakanan alat potong. 9. Pisau Frais Pisau frais merupakan alat potong yang digunakan untuk menyayat benda kerja pada proses pengefraisan. Ada berbagai jenis pisau frais yang dapat digunakan dengan bentuk dan fungsi yang berbeda-beda. Sehingga operator bisa lebih efektif dalam membentuk atau memproduksi benda kerja. 10. Support Arbor Berfungsi untuk mendukung arbor agar gerakan arbor bisa stabil. Memiliki alur ekor burung yang berpasangan dengan lengan mesin frais dan lubang yang berpasangan dengan arbor 11. Milling Head Berada di bagian paling atas mesin frais vertikal. Bagian ini terdiri dari spindle, motor penggerak dan mekanisme pengendali lainnya. 12. Ram Ram adalah lengan yang menjorok pada mesin frais vertikal. Ujung dari ram terhubung langsung dengan kolom mesin. Sedangkan ujung yang satunya terhubung dengan milling head. 13. Motor Penggerak Berfungsi mengubah energi listrik menjadi energi mekanik atau memberikan mesin tenaga untuk bergerak. 14. Handle Handle pada mesin frais berfungsi untuk menggerakan meja mesin secara manual. Baik itu secara vertikal maupun horizontal. 15. Tombol Emergency Stop Tombol emergency ini berfungsi untuk menghentikan mesin frais dalam keadaan darurat. Misalnya pada saat penyayatan benda kerja terlalu tebal dan menyebabkan pisau frais macet atau patah. Atau pada saat terjadi kecelakaan kerja. 16. Lampu Penerangan Lampu penerangan pada mesin frais berfungsi untuk memberikan cahaya pada saat proses pengefraisan. Dengan adanya lampu penerangan ini,
8 operator dapat melihat proses pengefraisan dengan lebih jelas. Dan juga operator bisa lebih mudah melakukan pengukuran benda kerja. 17. Sistem Pendingin Sistem pendingin ini berfungsi untuk mengalirkan cairan pendingin atau bromus pada saat proses penyayatan benda kerja. Sistem ini dapat digunakan ketika dibutuhkan saja. Sistem pendingin pada mesin frais terdiri dari beberapa bagian, mulai dari pompa air, selang, dan sistem pembuangan cairan coolant yang berada di alas mesin frais. 18. Sistem Otomatis Meja Mesin Sistem otomatis ini digunakan untuk menggerakkan meja secara otomatis. Kecepatannya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan. 19. Panel Kecepatan Panel ini berfungsi untuk mengatur kecepatan putaran spindle mesin frais. Operator dapat memilih kecepatan untuk proses pengefraisan sesuai dengan kebutuhan. Sehingga pekerjaannya dapat dikerjakan dengan lebih efektif 1.4 Kegunaan Mesin Frais Vertikal Berikut ini adalah kegunaan mesin frais vertikal: 1. Pemotongan Proses ini membuat permukaan yang datar pada benda yang dikerjakan. Facing biasanya juga diperlukan pada benda dengan bentuk yang tidak beraturan untuk memastikan seluruh permukaan memiliki bentuk yang sesuai dan geometris 2. Pembuatan slot dan alur kunci Slot, flat, dan alur kunci bisa dipotong atau dibentuk dengan presisi 3. Pengeboran Jika ada benda yang memerlukan orientasi khusus untuk mengebornya, maka mesin milling vertikal memiliki kemampuan untuk melakukannya dengan akurat
9 1.5 Fungsi Handle Pada Mesin Frais Vertikal Gambar 1.2 Handle Mesin Frais Vertikal Keterangan: 1. I = Tuas Pengatur RPM : sebagai pengatur kecepatan berputarnya alat potong (RPM) 2. J = Eretan Melintang Sumbu Y : sebagai penggerak pahat majumundur ). 3. K = Eretan Memanjang Sumbu X : sebagai penggerak meja mesin arah horizontal ( kanan-kiri ) 4. L = Eretan Tinggi Sumbu Z : untuk menggerakkan meja pada arah naik-turun. 5. M = Bak Penampung Collant : untuk menampung cairan pendingin yang telah selesai digunakan.
10 RANGKUMAN Mesin frais vertikal adalah alat kerja yang berarbor vertikal dengan pisau frais yang berputar untuk mengerjakan benda kerjanya. Gerakan meja kerjanya hanya 2 arah yaitu memotong dan memanjang ada 19 bagian pada mesin frais vertikal yaitu alas mesin (base), kolom mesin (badan mesin), lutut (knee), sadel (dudukan meja), meja mesin (table), lengan (arm), spindle, arbor, pisau frais, support arbor (pendukung arbor), milling head,ram,motor penggerak,handle,tombol emergency stop,lampu penerangan,sistem pendingin,sistem otomatis meja mesin,panel kecepatan.Umumnya kegunaan mesin frais vertikal untuk milling dan mengerjakan benda kerja yang tidak memiliki blind spot. LATIHAN 1. Sebutkan ada berapa tuas pada mesin frais vertikal! 2. Benda apa saja yang dapat di kerjakan menggunakan mesin frais vertikal?
11 BAB II PUTARAN MESIN FRAIS KERANGKA ISI TUJUAN PEMBELAJARAN Setelah mengikuti pembelajaran diharapkan peserta didik dapat: 1. mengklasifikasi Memahami mesin mesin frais untuk jenis pekerjaan tertentu yang disyaratkan, 2. mengidentifikasi mesin frais untuk jenis pekerjaan tertentu yang disyaratkan, 3. menjelaskan kecepatan putar mesin frais untuk berbagai kecepatan potong bahan, 4. mampu dan trampil mengatur kecepatan putar mesin frais untuk berbagai kecepatan potong bahan. KERANGKA ISI
12 DESKRIPSI Modul ini merupakan tahap lanjutan dari materi yang telah diajarkan sebelumnya, terutama dalam konteks kompetensi "Melakukan Pekerjaan dengan Mesin Frais". Kompetensi "Mengefrais" yang kompleks ini merupakan kemampuan terakhir yang harus dimiliki siswa sebelum mereka dapat dianggap lulus. Setelah menyelesaikan modul ini, diharapkan mahasiswa akan memiliki kemampuan untuk memahami dan menggunakan berbagai alat bantu, termasuk proses pencekaman, pemasangan pahat, menggiling roda gigi rack, menggiling roda gigi helik, dan melakukan pembagian dengan kepala pembagi. Kemampuan dalam kompetensi "Mengefrais" yang kompleks ini tetap sangat penting di dunia industri, baik untuk penggunaan langsung dalam praktek maupun sebagai dasar untuk mengoperasikan mesin berbasis komputer, seperti mesin CNC. Kata kunci: Mesin, frais, pemotongan, pengeboran, putaran.
13 MATERI PEMBAHASAN 2.1 Mesin Frais Standar Mesin frais adalah salah satu jenis mesin perkakas yang dapat digunakan untukmengerjakan suatu bentuk benda kerja dengan mempergunakan pisau frais sebagai alat potongnya. Dilihat dari cara kerjanya, mesin frais termasuk mesin perkakas yang mempunyaigerak utama Berputar. Pisau dipasang pada sumbu/arbor mesin yang didukung dengan alat pendukung arbor. Jika arbor mesin diputar oleh motor, maka pisau frais ikut berputar. Arbormesin dapat berputar ke kanan atau ke kiri, sedangkan banyaknya putaran diatur sesuai dengankebutuhan. 2.2 Fungsi Umum Mesin Frais Dengan berbagai kemungkinan gerakan meja meja mesin frais, mesin ini dapat digunakanuntuk membentuk bidang-bidang diantaranya: a. Bidang-bidang rata datar b. Bidang-bidang rata miring menyudut c. Bidang-bidang siku d. Bidang-bidang sejajar e. Alur lurus atau melingkar f. Segi-segi beraturan atau tidak Selain benda kerja tersebut diatas, ada beberapa bentuk benda-benda lain yang memang lebih banyak dipakai, benda ini sebenarnya bergantung kepada bentuk pisaunya dan gerakan-gerakan yang diberikan kepada benda tersebut dan juga peralatan yang dipergunakan untukmengerjakan pekerjaan tersebut, yang dilakukan ini di antaranya yaitu: 1. Roda gigi lurus 2. Roda gigi helik 3. Roda gigi paying 4. Roda gigi cacing 5. Nok/eksentrik 6. Ulir scolor (ulir pada bidang datar)
14 7. Ulir cacing yang mempunyai kisar besar dan tidak mampu dikerjakan di mesin bubut. 2.3 Macam-macam Mesin Frais Macam-macam mesin frais dapat dibedakan menjadi beberapa jenis, diantaranya: 1. Mesin Frais Tegak (Vertikal) Mesin frais tegak adalah suatu mesin frais yang arbornya tegak (vertikal) sepertigambar, sedang mejanya dapat bergerak ke arah: a) Memanjang atau longitudinal. b) Melintang atau cross slide dan naik turun. Gambar 2.1 Mesin Frais Tegak 2. Mesin Frais Mendatar (Horizontal) Mesin frais horizontal, dibedakan lagi menurut fungsinya yaitu: a) Mesin frais sederhana (Plain milling machine) b) Mesin frais universal (Universal milling machine) Mesin frais mendatar/horisontal adalah suatu mesin frais yang arbornya mendatar sepertigambar, sedang mejanya dapat bergerak ke arah:
15 1. Memanjang atau longitudinal. 2. Melintang atau cross slide dan naik turun. Gambar 2.2 Mesim Frais Horizontal 3. Mesin Frais Universal Mesin frais universal adalah suatu mesin frais dengan kedudukan arbornya mendatardan gerakan mejanya dapat kearah memanjang atau longitudinal, melintang atau cross slide, naik turundan dapat diputar membuat sudut tertentu terhadap body mesin. Gambar 2.3 Mesin Frais Universal
16 Dan tipe mesin frais lain yang banyak digunakan di industri berdasarkan fungsi penggunaannya, antara lain: 1. Mesin frais copy (Copy milling machine) 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: 1) Head yang pertama berfungsi untuk mengikuti bentukan masternya. 2) Head yang kedua berfungsi memotong benda kerja sesuai bentukan Antara head yang pertama dan kedua dihubungkan dengan menggunakan sistem hidrolik. Sistem referensi pada waktu proses pengerjaan adalah sebagai berikut: 1) Sistem menuju satu arah, yaitu tekanan guide pada head pertama ke arah master adalah 1 arah. 2) Sistem menuju 1 titik, yaitu tekanan guide tertuju pada satu titik dari master. Gambar 2.4 Mesin Milling Copy
17 2. Mesin frais hobbing Merupakan mesin milling yang digunakan untuk membuat roda gigi atau gear dansejenisnya (sprocket). Alat potong yang digunakan juga spesifik, yaitu membentuk profilroda gigi (Evolvente) dengan ukuran yang presisi Gambar 2.5 Mesin Milling Hobbing 3. Mesin frais tusuk atau stick Mesin milling tusuk atau stick biasanya digunakan untuk membuat alur pasak pada lubang yang berpasangan dengan poros, membuat roda gigi dalam dan lain-lain. 4. Mesin frais gravier Merupakan mesin yang digunakan untuk membuat gambar atau tulisan dengan ukuran yang dapat diatur sesuai keinginan dengan skala tertentu.
18 Gambar 2.6 Mesin Milling Gravier 5. Mesin frais planer Merupakan mesin yang biasa digunakan untuk memotong permukaan (face cutting) dengan benda kerja yang besar dan berat. Gambar 2.7 Mesin Milling Planer 6. Mesin frais CNC Merupakan mesin yang digunakan untuk mengerjakan benda kerja dengan bentukan–bentukan yang lebih komplek. Merupakan pengganti mesin milling copy dan gravier. Semua control menggunakan sistem electronic yang komplek (rumit). Dibutuhkan operator yang ahlidalam menjalankan mesin ini. Harga mesin CNC ini sangat mahal.
19 Gambar 2.8 Mesin Frais CNC 2.4 Penggunaan Mesin Frais Pada Industri Mesin ini sangat berguna bagi para pekerja industri, bengkel dan otomotif. Mesin frais adalah salah satu jenis mesin perkakas yang digunakan untuk mengerjakan peralatan mesinyang terbuat dari logam dengan gerakan utama mesin ini adalah alat potongnya yang berputar, berbeda dengan mesin bubut yang gerakan berputarnya di benda. Berikut ini jenis-jenis pekerjaan yang bisa dikerjakan menggunakan mesin frais, yaitu : 1. Benda logam dengan permukaan datar dan rata. 2. Benda logam dengan permukaan siku dan sejajar. 3. Benda logam berbentuk persegi. 4. Benda logam dengan permukaan bersudut. 5. Benda logam beralur dan berbentuk. 6. Roda gigi. 2.5 Kecepatan Potong (Cutting Speed) Pada saat proses pengefraisan berlangsung, cutter berputar memotong benda kerja yang diam dan menghasilkan potongan atau sayatan yang menyerupai chip, serpihan-serpihantersebut dapat juga berbentuk seperti serbuk (tergantung dari bahan). Kemampuan mesin menghasilkan panjang sayatan tiap menit disebut kecepatan potong (sayat), yang diberi symbolCs (Cutting Speed). Apabila ukuran
20 diameter alat potong dan kecepatan putaran mesindiketahui, maka untuk mencari kecepatan pemotong rumusnya adalah: Cs = π. d. n (m/menit) Keterangan: Cs = Cutting Speed (m/menit) d = Diameter Cutter (mm) n = Putaran Spindle (Rpm) π = Konstanta (3,14) Pada prinsipnya kecepatan pemotongan suatu material tidak dapat dihitung secaramatematis. Karena setiap material memiliki kecepatan potong sendiri-sendiri berdasarkankarakteristiknya dan harga kecepatan potong dari tiap material ini dapat dilihat didalam tableyang terdapat didalam buku atau referensi. Untuk lebih jelasnya mengenai harga kecepatan potong dari tiap material dapat dilihat pada tabel dibawah ini. Tabel 2.1 Kecepatan Potong Untuk Beberapa Jenis Bahan. 2.6 Kecepatan Putaran Mesin (Spindle Machine) Sebagaimana telah dijelaskan pada materi mesin bubut, yang dimaksud kecepatanPutaran Mesin adalah, kemampuan kecepatan putaran mesin dalam satu
21 menit. Dalam hal inimengingat nilai kecepatan potong untuk setiap jenis bahan sudah ditetapkan secara baku, makakomponen yang bisa diatur dalam proses penyayatan adalah putaran mesin/benda kerja. Dengan demikian rumus untuk menghitung putaran adalah
22 RANGKUMAN Mesin frais adalah mesin perkakas yang digunakan untuk menghilangkan material dari sebuah benda kerja dengan menggunakan pahat yang berputar. Mesin ini digunakan untuk berbagai jenis pekerjaan seperti menghaluskan permukaan, membuat alur, membentuk profil, dan banyak lagi. Pahat yang digunakan dapat bervariasi sesuai dengan pekerjaan yang diinginkan, dan mesin frais dapat digunakan dalam berbagai industri. Proses frais membutuhkan pengetahuan tentang kecepatan potong, jenis pahat, dan pergerakan benda kerja yang tepat untuk menghasilkan hasil yang akurat dan berkualitas. Dan Setiap jenis pekerjaan frais membutuhkan pengetahuan tentang pemilihan pahat yang tepat, kecepatan potong yang sesuai, dan pergerakan benda kerja yang akurat. Selain itu, mesin frais dapat digunakan dalam berbagai industri, termasuk manufaktur, permesinan, otomotif, dan banyak lagi untuk berbagai aplikasi pengolahan material. LATIHAN 1. Sebutkan macam mesin frais horizontal berdasarkan fungsinya! 2. Jelaskan ada sistem apa saja pada mesin milling copy?
23 BAB III ALAT POTONG MESIN FRAIS KERANGKA ISI TUJUAN PEMBELAJARAN Setelah mengikuti pembelajaran diharapkan peserta didik dapat: 1. Menjelaskan macam-macam alat potong mesin frais, 2. Mengidentifikasi alat potong mesin frais sesuai dengan jenis pekerjaan, 3. Menjelaskan macam-macam alat potong pada sesuai keperluannya, 4. Prosedur penggunaan alat potong sesuai keperluannya / SOP, dan 5. Parameter pemotongan mesin frais. KERANGKA ISI
24 DESKRIPSI Mesin frais memiliki berbagai jenis alat potong atau pisau frais yang dapat digunakan. Pemilihan pisau frais akan berpengaruh terhadap profil dan bidang hasil pengefraisan. Pisau frais memiliki desain dan geometri khusus yang disesuaikan dengan jenis material yang akan dipotong, profil yang akan dibuat, serta kecepatan dan pemakanan yang digunakan. Bab alat potong mesin frais berisikan informasi tentang jenis-jenis alat potong yang tersedia, pemilihan alat potong yang sesuai dengan bahan dan bentuk benda kerja, serta teknik penggunaannya. Bab ini memiliki keterkaitan yang erat dengan bab sebelumnya tentang kecepatan putaran mesin frais, berisikan informasi kecepatan potong. Mempelajari bahan ajar ini Anda akan memahami jenis jenis alat potong pada meşin frais. fungsi fungsi dari alat potong pada meşin frais, mengetahui cara pemasangan alat potong mesin frais. Kata kunci: Alat, potong, mesin, pisau, frais, parameter
25 MATERI PEMBAHASAN 3.1 Peran Alat Potong Alat potong dalam proses mesin frais memiliki peran sentral sebagai komponen kunci yang menentukan hasil akhir dari pemesinan. Fungsi utama alat potong adalah untuk menghilangkan material dari benda kerja dan membentuk permukaan serta profil yang diinginkan. Alat potong, yang biasanya berupa mata frais atau pisau frais, memiliki desain dan geometri khusus yang disesuaikan dengan jenis material yang akan dipotong, profil yang akan dibuat, serta kecepatan dan pemakanan yang digunakan. Berikut adalah beberapa peran penting dari alat potong dalam mesin frais: 1. Pemotongan Material Fungsi utama alat potong adalah untuk memotong atau menghapus material dari benda kerja. Ini menciptakan bentuk, profil, atau permukaan yang diinginkan. 2. Penghasilan Permukaan Alat potong membentuk permukaan benda kerja saat melalui proses pemotongan. Geometri dan kondisi alat potong akan memengaruhi hasil akhir permukaan, seperti kekasaran atau kehalusan. 3. Pemrosesan Detail Alat potong memungkinkan pembuatan detail-detail kompleks pada benda kerja, seperti alur, lobang, dan tumpuan. Keakuratan alat potong sangat penting untuk mencapai dimensi yang tepat. 4. Penciptaan Profil Alat potong dapat diprogram atau disesuaikan untuk menghasilkan profil yang berbeda, seperti profil datar, lengkungan, sudut, dan berbagai bentuk khusus. 5. Pengontrolan Toleransi Alat potong yang tepat dapat membantu mencapai toleransi yang ketat pada dimensi dan bentuk benda kerja.
26 3.2 Pengaruh Alat Potong Terhadap Hasil Kerja Penggunaan alat potong yang tepat memiliki pengaruh signifikan terhadap hasil kerja dalam proses mesin frais. Berikut adalah beberapa pengaruh kunci dari alat potong terhadap hasil peesinan: 1. Kualitas Permukaan Geometri, kondisi, dan tajamnya alat potong akan memengaruhi kekasaran dan kehalusan permukaan hasil kerja. Alat potong yang tumpul atau aus dapat menghasilkan permukaan yang kasar dan tidak diinginkan. 2. Dimensi yang Akurat Pemilihan alat potong yang sesuai dan pengaturan yang tepat akan membantu mencapai dimensi yang akurat sesuai dengan spesifikasi desain. 3. Toleransi dan Ketelitian Alat potong yang tepat akan membantu dalam mencapai toleransi yang ketat dan ketelitian yang tinggi pada hasil pemesinan. 4. Efisiensi Pemesinan Alat potong yang baik akan meminimalkan waktu pemesinan, energi yang digunakan, dan kerusakan benda kerja. 5. Umur Alat Potong Kualitas dan perawatan alat potong akan memengaruhi umur alat potong, yang pada gilirannya dapat mempengaruhi biaya produksi dan waktu henti mesin. Dengan memahami peran dan pengaruh alat potong dalam proses mesin frais, para operator dapat memilih alat potong yang tepat, mengatur parameter pemesinan dengan benar, dan merawat alat potong secara efektif untuk mencapai hasil kerja yang optimal. 3.3 Jenis Pisau Frais Dalam proses pengefraisan, ada banyak sekali jenis-jenis pisau frais yang dapat digunakan. Masing-masing pisau frais memiliki bentuk dan fungsi yang berbeda beda.
27 6. Pisau Frais Mantel (plain milling cutter/ helical milling cutter) Gambar 3.1 Pisau Frais Mantel Pisau frais jenis ini digunakan untuk mengefrais bidang yang lebar dan rata. Menurut arah mata sayatnya, pisau ini terbagi menjadi dua jenis. Yaitu pisau frais mantel helix kanan dan helix kiri. Arah pemakanan benda kerja disesuaikan dengan arah mata potongnya, yaitu berlawanan dengan arah mata potong. Menurut tingkat kekerasan benda kerja yang akan difrais, pisau ini terbagi menjadi tiga jenis. yaitu : 1. Pisau Mantel H (keras) Gambar 3.2 Pisau Mantel H
28 Pisau yang memiliki sudut potong 81° dan jarak antar gigi pisau dekat. Jenis pisau ini digunakan untuk pengefraisan baja karbon sedang. a. Pisau Mantel N (sedang) Gambar 3.3 Pisau Mantel N Pisau yang memiliki sudut potong 73° dan jarak antar gigi pisau sedang. Jenis pisau ini digunakan untuk pengefraisan baja karbon rendah atau baja lunak. 1. Pisau Mantel W (Lunak) Gambar 3.4 Pisau Mantel W Pisau yang memiliki sudut 69° dan jarak antar gigi pisau jarang. Jenis pisau ini digunakan untuk pengefraisan logam non ferro. 7. Pisau Frais Sudut (Angle Milling Cutter)
29 Gambar 3.5 Pisau Frais Sudut Pisau frais sudut umumnya memiliki sudut 30°, 45°, 60° dan 90°. Sedangkan menurut jumlah sisi sudutnya, ada yang memiliki sudut tunggal (single angle milling cutter) dan sudut ganda (double angle milling cutter). Pisau frais jenis ini digunakan untuk membuat alur yang memiliki sudut sesuai dengan sudut pisau yang digunakan. 8. Pisau Ekor Burung (Dove Tail Milling Cutter) Gambar 3.6 Pisau Ekor Burung Pisau frais yang digunakan untuk membuat profil menyerupai ekor burung. Umumnya memiliki sudut 30°, 45° dan 60°. Sebelum menggunakan pisau ini, sebelumnya dilakukan pembuatan alur dengan pisau jari. 9. Pisau Frais Alur Melingkar (Woodruff Keyseat Milling Cutter) Gambar 3.7 Pisau Frais Alur Melingkar
30 Pisau frais ini digunakan untuk mengefrais alur pasak (berbentuk bulan sabit) pada poros. Letak alurnya tidak terletak pada ujung porosnya. 10. Pisau Frais Sisi dan Muka (Side and Face Milling Cutter) Gambar 3.8 Pisau Frais Sisi dan Muka Pisau frais yang memiliki mata sayat pada sisi muka dan samping. Digunakan untuk mengefrais alur pada permukaan benda kerja. 11. Pisau Frais Sisi dan Muka Gigi Silang (Staggered Tooth Side and Face Milling Cutter) Gambar 3.9 Pisau Frais Sisi dan Muka Silang Pisau frais yang memiliki mata sayat pada sisi muka dan samping bersilang. Fungsinya sama dengan pisau frais sisi dan muka, perbedaannya adalah pemakanannya lebih ringan. Karena pemotongan mata sayatnya bergantian. 12. Convex Milling Cutter
31 Gambar 3.10 Pisau Convex Milling Cutter Pisau frais yang digunakan untuk membuat alur radius (alur cekung). 13. Concave Milling Cutter Gambar 3.11 Concave Milling Cutter Pisau frais yang berfungsi untuk membuat bentuk radius menonjol keluar (alur cembung). 14. Corner Rounding Milling Cutter Gambar 3.12 Corner Rounding Milling Cutter
32 Pisau frais yang berfungsi untuk membuat bentuk alur cembung pada bagian sisi benda kerja. 15. Pisau Frais Alur T (T Slot Milling Cutter) Gambar 3.13 Pisau Frais Alur T Pisau frais yang digunakan untuk membentuk alur T. Contohnya seperti pada meja mesin frais, sekrap, bor, dan eretan atas pada mesin bubut. 16. Pisau Frais Jari (Endmill Cutter) Gambar 3.14 Pisau Frais Jari Pisau frais yang digunakan untuk membuat alur tembus atau bertingkat dan mengefrais rata untuk bidang yang lebarnya relatif kecil. Menurut bentuk tangkainya, pisau frais jari memiliki 3 jenis, yaitu pisau jari tangkai lurus, pisau jari tangkai bertingkat, dan pisau jari tangkai tirus. 17. Pisau Frais Jari Radius (Bull Nose Endmill Cutter)
33 Gambar 3.15 Pisau Frais Jari Radius Pisau frais yang digunakan untuk membuat alur pada permukaan bidang berbentuk radius ke dalam (cekung). 18. Pisau Frais Jari Radius Sudut (Corner Rounding Endmill Cutter) Gambar 3.16 Pisau Frais Jari Radius Sudut Pisau frais yang digunakan untuk membuat sisi pada sudut bidang berbentuk radius keluar (cembung) 19. Pisau Frais Modul Roda Gigi (Gear Milling Cutter) Gambar 3.17 Pisau Frais Modul Roda Gigi
34 Pisau frais yang digunakan untuk membuat roda gigi atau gigi rack. Ada dua macam jenis pisau roda gigi, yaitu pisau roda gigi untuk sistem modul (mm) dan Dp (diameter pitch). 20. Pisau Frais Muka (Face Mill Cutter) Gambar 3.18 Pisau Frais Muka Pisau frais yang digunakan untuk mengefrais pada bidang permukaan rata dan luas). Mata potong pada pisau frais ini dipasang dengan cara diikatkan pada badan (body) dengan cara dilas atau dibaut. Umumnya mata pisau ini terbuat dari cermented carbide. 21. Pisau Frais Sisi dan Muka (Shell Endmill Cutter) Gambar 3.19 Pisau Frais Sisi dan Muka Pisau frais yang digunakan untuk pemakanan bagian samping dan muka, sehingga digunakan untuk mengefrais bidang siku. Pisau ini memiliki 2 macam, yaitu untuk pemakanan ringan dan pemakanan berat. 22. Pisau Frais Gergaji (Slitting Saw)
35 Gambar 3.20 Pisau Frais Gergaji Pisau frais yang digunakan untuk membelah benda kerja yang tipis. Pisau ini memiliki tiga jenis, yaitu pisau frais dengan mata sayat polos, dengan mata sayat sisi lurus, dan dengan mata sayat sisi bersilang. 3.4 Pengkategorian Alat Potong atau Cutter Mesin Frais Gambar 3. 21 Bentuk bentuk Pisau Frais Uraian diatas kita telah memahai macam macam alat potong mesin frais berikut kegunaannya, lebih dari itu, pisau sebagai alat bantu mesin frais ini secara umum dapat kita bagai menjadi beberapa kategori, antara lain sebagai berikut: a. Pemisahan Berdasarkan Bentuk Fisik 1) Pisau frais silindris
36 Ini adalah jenis alat potong yang paling umum. Alat potong ini memiliki bentuk seperti silinder dan digunakan untuk berbagai jenis pemotongan, termasuk pemotongan datar dan alur. 2) Pisau frais bola Juga dikenal sebagai “end mill”, alat potong ini memiliki ujung yang bulat atau setengah bulat. Ini digunakan untuk membuat lubang atau alur berbentuk bulat atau kontur lengkung. 3) Pisau frais sudut Alat potong ini memiliki gigi di sisi dan ujungnya, biasanya dengan sudut yang berbeda-beda. Digunakan untuk memotong alur sudut atau pemotongan pada permukaan miring. b. Pemisahan Berdasarkan Bahan dan Tujuan Penggunaan 1) Alat potong karbida Alat potong ini terbuat dari paduan karbida yang keras dan tahan aus. Cocok untuk pemotongan pada material keras seperti logam, termasuk pemesinan berkecepatan tinggi. 2) Alat potong HSS (High-Speed Steel) Alat potong ini terbuat dari baja tahan karat dan cocok untuk berbagai aplikasi pemotongan, baik pada material keras maupun lunak. Mereka lebih tahan terhadap panas dibandingkan dengan baja biasa. 3) Alat potong keramik Terbuat dari bahan keramik yang sangat keras dan tahan panas. Cocok untuk pemotongan pada material yang sulit diusik dan tahan aus. 4) Alat potong PCD (Polycrystalline Diamond) Alat potong ini memiliki potongan berlian sintetis yang sangat keras. Digunakan untuk pemotongan pada material yang sangat keras seperti paduan logam, komposit, dan keramik.
37 c. Pemisahan berdasarkan geometri potong 1) Pemotong bergerak lurus Alat potong ini memiliki gigi yang terletak pada sumbu alat potong dan digunakan untuk pemotongan datar atau alur lurus. 2) Pemotong bergerak melingkar Alat potong ini memiliki gigi yang mengelilingi seluruh permukaan alat dan digunakan untuk pemotongan melingkar, seperti pembuatan lubang bulat atau alur melingkar. Setiap jenis alat potong memiliki karakteristik yang unik dan cocok untuk aplikasi tertentu. Pemilihan alat potong yang tepat sangat penting untuk mencapai hasil pemesinan yang optimal, efisien, dan berkualitas tinggi. 3.5 Karakteristik Utama Alat Potong atau Pisau Frais Gambar 3.22 Pisau Frais Berikut ini adalah karakteristik utama alat potong dalam mesin frais: a. Keuletan dan Kekerasan Keuletan dan kekerasan adalah dua karakteristik penting dalam alat potong yang saling berhubungan dan harus seimbang. Keuletan mengacu pada kemampuan alat potong untuk menahan tekanan dan dampak potong tanpa retak atau patah. Kekerasan, di sisi lain, mengacu pada kemampuan alat
38 potong untuk mengatasi aus dan deformasi selama pemotongan. Keseimbangan yang baik antara keuletan dan kekerasan penting untuk menghindari kerusakan alat potong dan memaksimalkan umur pemakaian. b. Toleransi Geometri Toleransi geometri mengacu pada ketepatan dimensi dan bentuk alat potong. Keakuratan geometri alat potong adalah faktor penting dalam mencapai hasil pemesinan yang akurat dan berkualitas tinggi. Toleransi geometri yang buruk dapat menghasilkan dimensi yang tidak sesuai, permukaan yang kasar, atau bentuk yang tidak diinginkan pada benda kerja. Oleh karena itu, alat potong harus diproduksi dengan toleransi yang ketat dan dijaga dengan baik selama penggunaan. c. Sifat Termal Sifat termal alat potong mencakup kemampuan alat potong untuk mengatasi panas yang dihasilkan selama pemotongan. Selama proses mesin frais, panas yang dihasilkan dapat mempengaruhi umur alat potong dan kualitas permukaan hasil kerja. Alat potong yang memiliki konduktivitas termal yang baik dapat membantu mengurangi panas berlebih dan mencegah aus yang cepat. Selain itu, alat potong yang tahan terhadap panas ekstrem dapat digunakan dalam pemotongan berkecepatan tinggi atau pemesinan yang intensif. Karakteristik-karakteristik ini harus dipertimbangkan dengan cermat saat memilih jenis alat potong yang sesuai untuk jenis material yang akan dipotong dan tujuan pemotongan. Kualitas dan karakteristik alat potong akan berdampak langsung pada hasil pemesinan, keefektifan pemakaian, serta biaya operasional dan perawatan dalam jangka panjang.
39 3.6 Pemilihan Alat Potong (Cutter) Atau Pisau Mesin Frais Yang Tepat Gambar 3.23 Alat Potong Berikut ini adalah penjelasan terkait dengan pemilihan jenis pisau potong mesin frais tersebut. 1. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pemilihan Pemilihan jenis pisau potong mesin frais yang tepat sangat penting untuk mencapai hasil pemesinan yang optimal. Ada beberapa faktor yang harus dipertimbangkan saat memilih jenis pisau potong tersebut, yaitu: a. Jenis Material Kerja Jenis material yang akan dipotong adalah faktor kritis dalam pemilihan pisau potong. Beberapa material, seperti baja keras atau logam tahan karat, memerlukan pisau potong yang lebih tahan aus dan keras, seperti alat potong karbida atau PCD. Untuk material yang lebih lunak, seperti aluminium, pisau potong HSS bisa lebih cocok. b. Kondisi Pemesinan Pemilihan pisau potong juga dipengaruhi oleh kondisi pemesinan, termasuk kecepatan putar, pemakanan, dan kedalaman potong. Pemotongan berkecepatan tinggi atau pemesinan berat mungkin memerlukan jenis pisau potong yang lebih tahan terhadap panas dan aus. c. Tujuan Pemesinan
40 Tujuan pemotongan adalah pemotongan kasar, finishing, pembuatan alur, atau profil tertentu. Pemilihan jenis pisau potong akan disesuaikan dengan tujuan pemotongan tersebut. d. Ketelitian dan Toleransi Pemotongan yang memerlukan ketelitian tinggi dan toleransi yang ketat membutuhkan pisau potong dengan geometri yang akurat dan tajam. e. Perawatan dan Biaya Beberapa jenis pisau potong mungkin memerlukan perawatan yang lebih intensif atau memiliki biaya lebih tinggi. Pertimbangkan juga faktor biaya dalam memilih jenis pisau potong yang tepat. 2. Menyesuaikan Alat Potong dengan Material Kerja a. Alat Potong Karbida Cocok untuk material keras seperti baja paduan, logam tahan panas, dan komposit. Alat potong karbida tahan terhadap panas dan aus, dan umumnya memiliki umur pemakaian yang lebih lama. b. Alat Potong HSS (High-Speed Steel) Cocok untuk berbagai jenis material, termasuk baja ringan, aluminium, dan plastik. Alat potong HSS tahan terhadap panas dan memiliki fleksibilitas yang baik. c. Alat Potong Keramik Cocok untuk material yang sangat keras dan tahan aus, seperti keramik, kaca, dan material abrasi lainnya. Alat potong keramik memiliki ketahanan yang sangat baik terhadap panas. d. Alat Potong PCD (Polycrystalline Diamond)
41 Ideal untuk material super keras seperti komposit dan paduan aluminium-silikon. PCD adalah bahan yang sangat keras dan tahan aus. Pemilihan jenis pisau potong yang tepat harus mempertimbangkan faktorfaktor di atas, serta tujuan pemotongan dan kondisi pemesinan. Konsultasi dengan teknisi mesin atau produsen cutter mesin frais juga dapat membantu dalam memilih alat potong yang paling sesuai dengan kebutuhan. 3.7 Pemasangan Pisau Frais 1. Persiapan. Siapkan peralatan sebagai berikut: a. Pisau muka, Pisau jari 4 sisi, Pisau jari 2 sisi, Pisau alur, dan Mata bor b. Tabel data pisau frais c. Benda kerja d. Kunci ragum e. Kain pembersih (lap) 2. Keselamatan Kerja a. Pada saat memasang pisau, hati-hati terhadap ketajaman pisau. b. Jangan meletakkan pisau frais bertumpuk dengan pisau lain atau benda keras lainnya c. Bersihkan pemegang pisau (arbor), dudukan arbor pada poros utama dari beram dan kotoran lain sebelum dipasang. 3. Langkah Kerja Memasang Pisau Frais a. Siapkan peralatan yang akan digunakan b. Siapkan pisau yang akan dipasang, dan bersihkan pemegang dan dudukan pemegang pisau dengan kain lap c. Pasang pisau pada dudukannya di poros utama mesin freis CNC d. Cek putaran pisau dengan memutarkan sumbu utama e. Ukur selisih panjang pisau dibandingkan dengan pisau referensi f. Catat hasil pengukuran dalam tabel data pisau frais. 3.8 Parameter Pemotongan Mesin Frais Parameter pemotongan adalah syarat-syarat teknis yang berkaitan dengan pemotongan material. Efektivitas dan efisiensi merupakan dua hal yang dibutukan
42 dalam proses produksi untuk mencapai keuntungan yang maksimal. Efektivitas dan efisiensi ini sangat dipengaruhi oleh parameter pemotongan. Parameter pemotongan mesin frais diantaranya adalah kecepatan potong (cutting speed), kecepatan putar (speed), kecepatan asutan (feed rate) dan kedalaman penyayatan (defth of cut). a. Kecepatan Potong (Cutting Speed/Cs) Kecepatan potong yaitu panjang lintasan sisi potong yang dihasilkan dalam satu menit. Pada mesin frais,kecepatan potong adalah jumlah keliling pisau mesin frais yang menyayat benda kerja selama satu menit. Semakin banyak putaran pisau frais dalam satu menit maka keliling pisau yang dihasilkan akan semakin panjang. Material yang disayat dalam satu menit akan semakin banyak jika kecepatan potongnya tinggi tetapi pisau frais akan menerima beban yang sangat tinggi karena harus menyayat benda kerja sebanyak - banyaknya. Sementara jika kecepatan potong pisau frais terlalu rendah maka pengefraisan akan tidak efisien karena benda kerja yang tersayat hanya sedikit. Maka diperlukan batas kecepatan potong pisau frais yang bergantung pada bahan pisau frais dan bahan material yang disayatnya. Semakin lunak bahan yang disayat dan semakin keras pisau frais yang digunakan maka semakin besar keccepatan potongnya, begitupun sebaliknya. Berikut adalah tabel batas kecepatan potong yang diizinkan untuk pisau frais carbide dan HSS (Hight Speed Steel). Tabel 3.1 Kecepatan Potong Pisau Frais Carbide dan HSS. Secara matematis, kecepatan potong dapat ditulis dalam rumus berikut: Cs = . . 1000
43 Keterangan: Cs = Cutting Speed atau Kecepatan Potong (meter/menit) D = Diameter Pisau Frais (mm) N = Speed atau Kecepatan Putar (Rotary Per Minute/rpm) 1000 = Konversi dari mm ke meter b. Kecepatan Asutan (Feed Rate) Kecepatan asutan (feed rate) yaitu panjang gerakan benda kerja yang diumpankan ke putaran pisau per satuan waktu atau per satu kali putaran pisau. Jadi, kecepatan asutan adalah panjang benda kerja yang tersayat oleh pisau frais setiap satu putaran pisau frais. Dalam proses pengefraisan terdapat dua jenis asutan yaitu up milling dan down milling. Up milling yaitu asutan yang berlawanan dengan putaran pisau dan down milling yaitu asutan yang searah dengan putaran pisau. Kecepatan asutan mesin frais dapat dihitung dengan rumus berikut: F = n x f x N Keterangan: F = Kecepatan Asutan n = Putaran Spindel (rpm) N = Jumlah Flute/sisi potong / gigi alat potong f = Kecepatan potong per sisi potong/gigi