FRAIS VERTIKAL 1. TUJUAN PEMBELAJARAN · 2017-09-27 · Alur lurus atau melingkar 6. Segi ... hanya meja universal dapat diputar mendatar dan membentuk sudut 45 0 ... Ragum ini digunakan

FM-UII-AA-FKU-01/R0 UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA

MATERI/BAHAN TRAINING PROSES MANUFAKTUR

Fakultas : Teknologi Industri :

: 20

Modul ke

Jumlah Halaman Jurusan / Program Studi : Teknik Industri

: Proses Manufaktur

: Frais Vertikal

Simulation

Mulai Berlaku : 01/09/2016 Kode Training

Nama Modul`

Pengefraisan bagian muka

(face milling)

Pengefraisan Alur

(Groove milling)

FRAIS VERTIKAL

1. TUJUAN PEMBELAJARAN

a. Mahasiswa dapat memahami prinsip kerja pada Mesin Frais

b. Mahasiswa dapat memahami fungsi dari Mesin Frais

c. Mahasiswa dapat memahami jenis-jenis Mesin Frais

d. Mahasiswa dapat memahami bagian-bagian Mesin Frais

e. Mahasiswa dapat memahami jenis-jenis Pisau Mesin Frais

f. Mahasiswa mampu menentukan kecepatan spindle dan kecepatan penyayatan (feed rate)

g. Mahasiswa mampu mengoperasikan Mesin Frais

2. DASAR TEORI

Mesin frais (milling machine) adalah mesin perkakas yang dalam proses kerja

pemotongannya dengan cara menyayat/memakan benda kerja menggunakan alat potong

bermata banyak yang berputar (multipoint cutter). Mesin termasuk perkakas yang

mempunyai gerakan utama berputar, Pisau freis dipasang pada sumbu arbor, jika arbor mesin

berputar melalui suatu putaran motor listrik maka pisau freis akan berputar, arbor mesin

dapat berputar kekanan atau kekiri sedangkan banyaknya putaran diatur sesuai dengan

kebutuhan. Mesin freis melepaskan logam ketika benda kerja dihantarkan terhadap suatu

pemotongan berputar. Kecuali untuk putaran, pemotong berbentuk bulat tidak mempunyai

gerakan lain.




: 20

Modul ke


: Proses Manufaktur

: Frais Vertikal

Simulation


Nama Modul`

Pengefraisan Bidang

(face milling)

Gambar 1. Macam-macam alat pemotong pada mesin frais

Mesin frais dapat mengerjakan/menyelesaikan permukaan suatu benda kerja dengan

menggunakan pisau sebagai alatnya. Pada mesin frais, pisau terpasang pada arbor dan

diputar oleh spindle. Benda kerja terpasang pada meja dengan bantuan catok (vice) atau

alat bantu lainnya. Meja bergerak vertical (naik-turun), horizontal (maju-mundur dan

kekiri-kekanan). Dengan gerakan ini maka dapat menghasilkan benda-benda seperti

pembuatan:

Bentuk-bentuk pengfraisan diantaranya:

1. Bidang rata datar

2. Bidang rata miring menyudut

3. Bidang siku

4. Bidang sejajar

5. Alur lurus atau melingkar

6. Segi beraturan atau tidak beraturan

7. Pengeboran lubang atau memperbesar lubang

8. Roda gigi lurus, helik, paying, cacing

9. Nok/eksentrik, dll.




: 20

Modul ke


: Proses Manufaktur

: Frais Vertikal

Simulation


Nama Modul`

3. JENIS-JENIS MESIN FRAIS

Jenis-jenisnya terdiri dari mesin frais tiang dan lutut (column-and-knee), mesin frais

hobbing (hobbing machines), mesin frais pengulir (thread machines), mesin pengalur (spline

machines) dan mesin pembuat pasak (key milling machines). Untuk produksi massal biasanya

dipergunakan jenis mesin frais banyak sumbu (multi spindles planer type) dan meja yang

bekerja secara berputar terus-menerus (continuous action-rotary table) serja jenis mesin frais

drum (drum type milling machines).

Sesuai dengan keperluannya, mesin frais dibagi dalam 2 golongan besar yaitu, mesin

frais baku dan mesin frais Khusus. Mesin frais baku dibagi lagi menjadi 2 kelompok,

yaitu Mesin frais meja, dan mesin frais lutut dan tiang. Mesin-mesin frais yang tergolong

jenis mesin frais lutut dan tiang diantaranya ialah Mesin frais horizontal, Mesin frais

vertical, dan Mesin frais universal. Pada mesin frais horizontal, meja dari mesinnya hanya

dapat digerakan pada tiga arah yaitu, arah membujur, arah melintang dan arah tegak.

Sedang pada mesin frais tegak letak sumbu utama spindelnya tegak lurus terhadap meja

mesin. Dengan perlengkapan kepala tegak yang dapat diputar-putar, maka kedudukan

spindel sumbu utama dapat dibuat menyudut terhadap meja mesin. Mesin frais jenis ini

banyak digunakan untuk melakukan pekerjaan-pekerjaan yang mempergunakan frais sisi

atau frais jari. Sedang untuk frais universal, meja dari mesin ini pada mesin horizontal

hanya meja universal dapat diputar mendatar dan membentuk sudut 450

kearah tiang

mesin (Sumber: Armico; Bandung. 2000)




: 20

Modul ke


: Proses Manufaktur

: Frais Vertikal

Simulation


Nama Modul`

Secara garis besar mesin frais terdiri dari:

1. Mesin Frais Vertikal

Gambar 2. Mesin Frais Vertikal

Gerakan mejanya sama dengan mesin datar. Biasanya tidak ada gerakan yang

diberikan kepada pemotong kecuali gerakan berputar biasanya. Tetapi, kepala

spindelnya dapat berputar yang memungkinkan penyetelan spindel dalam bidang

vertikal pada setiap sudut dari vertikal sampai horisontal. Mesin ini mempunyai

perjalanan spindel axial yang pendek untuk memudahkan pengfraisan bertingkat.

Beberapa mesin frais vertikal dilengkapi dengan alat putar tambahan atau meja kerja

putar untuk memungkinkan memfrais alur melingkar atau memfrais kontinyu suku

cadang produksi yang kecil. Pemotongnya adalah semua jenis frais ujung.

2. Mesin Frais Horizontal

Gambar 3. Mesin Frais Horizontal




: 20

Modul ke


: Proses Manufaktur

: Frais Vertikal

Simulation


Nama Modul`

Mesin frais mirip dengan mesin tangan, kecuali bahwa kontruksinya lebih

kuat dan dilengkapi dengan mekanisme hantaran daya untuk mengembalikan

gerakan meja. Mesin frais datar dari jenis tiang dan lutut mempunya tiga gerakan,

longitudinal, melintang dan vertikal. Mesin yang jenis landasan tetap hanya

mempunyai landasan gerakan meja longitudinal, tetapi mempunyai perlengkapan

untuk penyetelan melintang dan vertikal ada spidal yang memegang arbor pemotong

frais.

3. Mesin Frais Universal

Gambar 4. Mesin Frais Horizontal

Mesin horisontal adalah terutama sebuah mesin ruang perkakas yang

dikontruksi untuk pekerjaaan sangat teliti. Penampilannya mirip dengan mesin frais

jenis datar. Perbedaannya adalah bahwa meja kerjanya dilengkapi dengan gerakan

keempat yang memungkinkan meja berputar secara horisontal yang dilengkapi

dengan sebuah indeks atau kepala pembagi yang terletak diujung meja. Sifat

berputar pada mesin horizontal memungkinkan memotong spiral, misalnya seperti

yang terdapat pada penggurdi, pemotog frais, nok dan beberapa roda gigi.




: 20

Modul ke


: Proses Manufaktur

: Frais Vertikal

Simulation


Nama Modul`

4. BAGIAN-BAGIAN MESIN FRAIS

Adapun bagian dan kegunaanya, mesin frais horizontal terdiri dari komponen

atau bagian-bagian yang telah diketahui yang akan dijelaskan sebagai berikut: (Sumber:

B.M Amstead,1992)

http:\\www.google.com.

Gambar 5. Bagian Mesin Frais Vertikal

1) Ragum (catok)

Benda kerja yang akan dikerjakan dengan mesin frais harus dijepit dengan kuat agar

posisinya tidak berubah waktu difrais. Berdasarkan gerakannya ragum dibagi menjadi

3 jenis yaitu :

a. Ragum biasa

Ragum ini digunakan untuk menjepit benda kerja yang bentuknya sederhana dan

biasanya hanya digunakan untuk mengefrais bidang datar saja.

http://www.google.com/




: 20

Modul ke


: Proses Manufaktur

: Frais Vertikal

Simulation


Nama Modul`

Gambar 6. Ragum Biasa

b. Ragum berputar

Ragum ini digunakan untuk menjepit benda kerja yang harus membentuk sudut

terhadap spindle. Bentuk ragum ini sama dengan ragum biasa tetapi pada bagaian

bawahnya terdapat alas yang dapat diputar 3600

Gambar 7. Ragum putar

c. Ragum universal

Ragum ini mempunyai dua sumbu perputaran, sehingga dapat diatur letaknya

secara datar dan tegak.




: 20

Modul ke


: Proses Manufaktur

: Frais Vertikal

Simulation


Nama Modul`

Gambar 8. Ragum universal

2) Head

Merupakan tempat mekanisme motor penggerak terpasang untuk menggerakkan

spindel.

3) Spindel

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

4) 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.




: 20

Modul ke


: Proses Manufaktur

: Frais Vertikal

Simulation


Nama Modul`

Gambar 9. Arbor

5) Arbor support

Merupakan bagian dimana mata potong dan arbor terpasang.

6) Column

Column berfungsi untuk menyokong dan menuntun knee saat bergerak vertikal.

7) Knee

Merupakan bagian yang terpasang pada column, tempat mekanisme (transmisi

penggerak) pengaturan pemakanan (feed) dan menopang saddle.

8) 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.

9) Crossfeed handwheel

Crossfeed handwhell digunakan untuk menggerakkan meja (bed) secara horisontal di

depan column.

10) Base

Merupakan landasan mesin yang terletak menyatu dengan lantai. Base juga berfungsi

sebagai reservoir (penampung fluida pendingin).

http://4.bp.blogspot.com/-l1g0npEMsPo/U32u4V9-keI/AAAAAAAAAMM/2V8zjxaeijw/s1600/4.jpg




: 20

Modul ke


: Proses Manufaktur

: Frais Vertikal

Simulation


Nama Modul`

11) 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.

5. JENIS-JENIS PISAU FRAIS

Pisau mesin frais/Cutter mesin frais baik horisontal maupun vertical memiliki banyak

sekali jenis dan bentuknya. Pemilihan pisau frais berdasarkan pada bentuk benda kerja, serta

mudah atau kompleksnya benda kerja yang akan dibuat.

Gambar 10. Pisau Jari

Ukuran pisau jenis ini sangat bervariasi mulai ukuran kecil sampai ukuran besar,

biasanya dipakai untuk membuat alur pada bidang datar atau pasak dan jenis pisau ini pada

umumnya

6. POSISI PISAU FRAIS PADA MESIN

Posisi pemasangan pemasangan pisau untuk mesin frais tegak (vertical).

Gambar 11. Pisau Frais pada mesin frais tegak (vertical).




: 20

Modul ke


: Proses Manufaktur

: Frais Vertikal

Simulation


Nama Modul`

7. METODE PEMOTONGAN PADA MESIN FRAIS

Proses frais dapat dikalsifikasikan dalam tiga jenis. Klasifikasi ini berdasarkan jenis

pisau, arah penyayatan, dan posisi relatif pisau terhadap kerja.

http://harisyahptm.blogspot.co.id/2014/05/mesin-frais.html

Gambar 12. Tiga klasifikasi proses frais:

a. Frais periperal (slab milling)

b. Frais muka (face milling)

c. Frais jari (end milling)

Berikut merupakan penjelasan dari ketiga klasifikasi proses frais vertikal:

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.




: 20

Modul ke


: Proses Manufaktur

: Frais Vertikal

Simulation


Nama Modul`

8. PENGOPERASIAN MESIN FRAIS

1. Langkah-langkah pengoperasian Mesin Frais

Pengoperasian mesin frais pada dasarnya sama dengan pengoperasian mesin

perkakas lainnya. Mesin frais digunakan untuk membuat benda-benda kerja dengan

berbagai bentuk tertentu dengan jalan penyayatan.

Dari berbagai mesin perkakas yang ada, mesin fraislah yang mampu digunakan

untuk membuat berbagai macam bentuk komponen. Oleh sebab itu diperlukan

langkah-langkah sistematis yang perlu dipertimbangkan sebelum mengoperasikan

mesin frais. Langkah-langkah tersebut antara lain :

a. Mempelajari gambar kerja untuk menentukan langkah kerja yang efektif dan

efesien.

b. Menentukan karakteristik bahan yang akan dikerjakan untuk menentukan jenis

cutter dan median pendingin yang akan digunakan.

c. Menetapkan kualitas hasil penyayatan yang diinginkan.

d. Menentukan geometri cutter yang digunakan

e. Menentukan alat bantu yang dibutuhkan didalam proses.

f. Menentukan roda-roda gigi pengganti apabila dikehendaki adanya pengerjaan-

pengerjaan khusus.

g. Menentukan parameter-parameter pemotongan yang berpengaruh dalam prosese

pengerjaan (kecepatan potong, kecepatan sayat, kedalaman pemakanan, waktu

pemotongan dll).

Untuk melaksanakan langkah-langkah diatas, kita terlebih dulu harus dapat

menghidupkan mesin. Berikut merupakan langkah-langkah penggunaan mesin frais

vertikal:

1) Pertama, aktifkan saklar aliran listrik kemudian putar ke kanan sekali guna

menghidupkan mesin frais vertikal.




: 20

Modul ke


: Proses Manufaktur

: Frais Vertikal

Simulation


Nama Modul`

Gambar 13. Tombol on/off

2) Renggangkan atau atur posisi ragum sesuai dengan benda yang akan diletakkan.

Hal ini berfungsi untuk menjepit benda agar tidak berubah posisi ketika

melakukan proses frais.

Gambar 14. Posisi ragum membuka




: 20

Modul ke


: Proses Manufaktur

: Frais Vertikal

Simulation


Nama Modul`

3) Apabila benda sudah dijepitkan dengan menggunakan ragum, kemudian turunkan

bagian spindle hingga kencang untuk menghindari adanya cacat dalam melakukan

frais.

Gambar 15. Penurunan spindle




: 20

Modul ke


: Proses Manufaktur

: Frais Vertikal

Simulation


Nama Modul`

4) Setelah itu putar bagian penurunan kasar untuk mengunci bagian spindle yang

mengenai benda yang akan di frais.

Gambar 16. Penurunan kasar

5) Putarlah bagian pengunci untuk mengunci mata pisau agar tidak bergerak ketika

melakukan proses frais.




: 20

Modul ke


: Proses Manufaktur

: Frais Vertikal

Simulation


Nama Modul`

Gambar 17. Pengunci

6) Putar bagian table transverse handle untuk melakukan proses frais dengan gerakan

horizontal.

Gambar 18. Table transverse handle

7) Putarlah bagian table cross-transverse handle untuk melakukan proses frais

dengan gerakan vertikal.




: 20

Modul ke


: Proses Manufaktur

: Frais Vertikal

Simulation


Nama Modul`

Gambar 19. Table cross-transverse handle

8) Apabila proses fraising sudah selesai maka kendurkan semua part-part alat yang

telah digunakan kemudian putar tombol off.

Gambar 20. Tombol off/on

2. Menentukan kecepatan penyayatan dan putaran spindle

a. Kecepatan Penyayatan

Pada saat proses pengefraisan berlangsung, cutter berputar memotong benda kerja

yang diam dan menghasilkan potongan atau sayatan yang menyerupai chip, serpihan-

serpihan tersebut dapat juga berbentuk seperti serbuk (tergantung dari bahan).




: 20

Modul ke


: Proses Manufaktur

: Frais Vertikal

Simulation


Nama Modul`

menit

MnDCs

1000

..

Kemampuan mesin menghasilkan panjang sayatan tiap menit disebut kecepatan

potong (sayat), yang diberi symbol Cs (Cutting Speed).

Jika cutter mempunyai ukuran diameter (mm) spindle dengan putaran (RPM), maka

kecepatan pemotonganya dapat dihitung dengan rumus :

Dimana :

Cs : Kecepatan potong (m/menit)

n : Putaran spindle utama (RPM)

D : Diameter cutter (mm)

1/1000 : didapat dari 1 mm = 1/1000 m

Pada prinsipnya kecepatan pemotongan suatu material tidak dapat dihitung secara

matetatis. Karena setiap material memiliki kecepatan potong sendiri-sendiri

berdasarkan karakteristiknya dan harga kecepatan potong dari tiap material ini dapat

dilihat didalam tabel yang terdapat didalam buku atau referensi. Sehingga rumus diatas

hanya digunakan untuk menghitung kecepatan putar spindle utama mesin frais. Untuk

lebih jelasnya mengenai harga kecepatan potong dari tiap material dapat anda lihat pada

tabel dibawah ini :




: 20

Modul ke


: Proses Manufaktur

: Frais Vertikal

Simulation


Nama Modul`

RPMD

Vcn

.

1000.

Tabel 2. Kecepatan Potong Untuk Beberapa Jenis Bahan.

Bahan

Cutter HSS Cutter Karbida

Halus kasar Halus kasar

Baja Perkakas 75 - 100 25 - 45

185 - 230

110 -

140

Baja Karbon Rendah 70 - 90 25 - 40 170 - 215 90 – 120

Baja karbon Menengah 60 - 85 20 - 40 140 - 185 75 – 110

Besi Cor Kelabu 40 - 45 25 - 30 110 - 140 60 - 75

Kuningan 85 - 110 45 - 70 185 - 215

120 -

150

Alumunium 70 - 110 30 - 45 140 - 215 60 - 90

a. Kecepatan spindle

Kecepatan spindle utama dapat dihitung apabila kecepatan penyayatan telah

diketahui. Untuk itu langkah pertama yang harus dilakukan untuk menghitung

kecepatan spindle adalah melihat harga kecepastan potong dari bahan yang akan

kita sayat pada table/referensinya. Kecepatan putar sumbu utama dapat dihitung

dengan rumus :




: 20

Modul ke


: Proses Manufaktur

: Frais Vertikal

Simulation


Nama Modul`

Keterangan :

n : kecepatan putar spindle (rpm)

Vc : kecepatan potong (m/menit)

a. : konstanta (3,14)

D : diameter cutter (mm)

1000 : diperoleh dari 1m = 1000 mm.

Contoh :

Jika kita akan mengefrais benda kerja dari bahan alumunium dengan diameter cutter 10 mm.

hitunglah kecepatan putar sumbu utama mesin ?

Jawaban:

Kecepatan potong alumunium dapat dilihat pada table 2 misal kita ambil 30 m/menit. Maka

kecepatanya adalah:

rpm

D

Vcn

955

10.14,3

1000.30

.

1000.

jika pada mesin tidak terdapat kecepatan 955 rpm maka dicari kecepatan dibawahnya yaitu

950 rpm.

Catatan :

Jika jumlah putaran sumbu utama tiap menit tidak ada yang cocok dengan jumlah putaran

yang ada pada tabel mesin maka sebaiknya dipilih jumlah putaran yang lebih rendah dari

perhitungan teoritis tersebut.

Documents

FRAIS VERTIKAL 1. TUJUAN PEMBELAJARAN · 2017-09-27 · Alur lurus atau melingkar 6. Segi ... hanya meja universal dapat diputar mendatar dan membentuk sudut 45 0 ... Ragum ini digunakan