MESIN FRAIS HORIZONTAL - industrial.uii.ac.id · Roda gigi lurus, helik, paying, cacing 4. No k/ es ntri , d l. C. JENIS-JENIS MESIN FRAIS Mesin Frais memiliki beberapa jenis .Jenis-jenis

FM-UII-AA-FKU-01/R0

MATERI SISTEM MANUFAKTUR

Fakultas : Teknologi Industri Modul ke :

Jurusan / Program Studi : Teknik Industri Jumlah Halaman : 17

Kode Training : Mulai Berlaku : 08/04/2016

Nama Modul : Mesin Frais Horizontal

UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA

MESIN FRAIS HORIZONTAL

A. TUJUAN PEMBELAJARAN

1. Mahasiswa dapat memahami prinsip kerja pada Mesin Frais Horizontal

2. Mahasiswa dapat memahami fungsi dari Mesin Frais Horizontal

3. Mahasiswa dapat memahami jenis-jenis Mesin Frais Horizontal

4. Mahasiswa dapat memahami Bagian-bagian Mesin Frais Horizontal

5. Mahasiswa dapat memahami Jenis-jenis Pisau Mesin Frais Horizontal

6. Mahasiswa mampu menentukan kecepatan spindle dan kecepatan penyayatan (feed

rate)

7. Mahasiswa mampu mengoperasikan Mesin Frais Horizontal

B. DASAR TEORI

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

pemotongannya dengan menyayat/memakan benda kerja menggunakan alat potong

bermata banyak yang berputar (multipoint cutter).

Tabel 1. Jenis pengefraisan

Mesin frais dapat mengerjakan/menyelesaikan permukaan suatu benda kerja

dengan mempergunakan pisau sebagai alatnya. Pada mesin frais, pisau terpasang pada

arbor dan diputar oleh spindle. Benda kerja terpasang pada meja dengan bantuan catok

Pengefraisan bagian muka

(face milling)

Pengefraisan bagian muka dan sisi

(side and face cutting)

Pengefraisan Pemotongan

(Cutting milling)

FM-UII-AA-FKU-01/R0







(vice) atau alat bantu lainnya. Meja bergerak horizontal (maju-mundur dan kekiri-

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

Bentuk-bentuk pengfraisan diantaranya:

1. Bidang sejajar

2. Segi beraturan atau tidak beraturan

3. Roda gigi lurus, helik, paying, cacing

4. Nok/eksentrik, dll.

C. JENIS-JENIS MESIN FRAIS

Mesin Frais memiliki beberapa jenis .Jenis-jenis tersebut 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).

FM-UII-AA-FKU-01/R0







Secara garis besar mesin frais terdiri dari:

1. Mesin Frais vertical

Gambar 1. Mesin Frais vertical

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 peyetelan spindel dalam bidang vertikal pada setiap

sudut dari vertikal samapi 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 2. Mesin Frais Horizontal

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

FM-UII-AA-FKU-01/R0







vertikal. Mesin yang jenis landasan tetap hanya mempunyai landasan gerakan meja

longitudinal, tetapi mempunyai perlengkapan untuk penyetelan melintang dan vertikal

ada spidalyang memegang arbor pemotong frais.

3. Mesin Frais Universal

Gambar 3. Mesin Frais Universal

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.

FM-UII-AA-FKU-01/R0







D. BAGIAN-BAGIAN MESIN FRAIS HORIZONTAL

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)

Gambar 4. Mesin Frais Horizontal

Keterangan:

Tabel 2. fungsi Bagian Mesin frais Horizontal

Kode Keterangan

A Lengan untuk memindahkan arbor

B Penyokong arbor.

C Tuas, untuk menggerakan meja secara otomatis.

D Nok pembatas, untuk membatasi jarak gerakan otomatis.

FM-UII-AA-FKU-01/R0







Kode Keterangan

E Meja mesin, tempat untuk memasang benda kerja dan perlengkapan

mesin.

F Engkol, untuk menggerakan meja dalam arah memanjang.

G Tuas pengunci meja.

H Baut penyetel, untuk menghilangkan getaran meja.

I Engkol, untuk menggerakan meja dalam arah melintang.

J Engkol, untuk menggerakan lutut dalam arah tegak.

K Tuas untuk mengunci meja.

L Tabung pendukung dengan bang berulir, untuk mengatur tingginya

meja.

M Lutut, tempat untuk kedudukan alas meja.

N Tuas, untuk mengunci sadel.

O Alas meja, tempat kedudukan untuk alas meja.

P Tuas untuk merubah kecepata motor listrik.

Q Engkol meja

R Tuas untuk mengatur angka kecepatan spindle dan pisau frais.

S Tiang untuk mengatur turun-naiknya meja.

T Spindle, untuk memutar arbor dan pisau frais.

U Tuas untuk menjalankan mesin

FM-UII-AA-FKU-01/R0







E. JENIS MATA PAHAT/PISAU

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.

1. Pisau Mantel

Gambar 5. Pisau Mantel

Pisau jenis ini dipakai pada mesin frais horizontal. Biasanya digunakan untuk

pemakanan permukaan kasar (Roughing) dan lebar.

2. Pisau Alur

Gambar 6. Pisau Alur

Pisau alur berfungsi untuk mebuat alur pada bidang permukaan benda kerja. Jenis

pisau ini ada beberapa macam yang penggunaanya disesuaikan dengan kebutuhan.

3. Pisau Modul

Gambar 7. Pisau Roda gigi

Pisau modul ini digunakan untuk membuat roda gigi sesuai jenis dan jumlah gigi

yang dinginkan

FM-UII-AA-FKU-01/R0







4. Pisau Radius Cekung

Gambar 8. Pisau radius cekung

Pisau jenis ini digunakan untuk membuat benda kerja yang bentuknya memiliki

radius dalam (cekung)

5. Pisau Radius Cembung

Gambar 9. Pisau Radius cekung

Pisau jenis ini digunakan untuk membuat benda kerja yang bentuknya memiliki

radius Luar (cembung)

6. Pisau Alur T

Gambar 10. Pisau Alur T

Pisau jenis ini hanya digunakan untuk untuk membuat alur berbentuk “T” seperti

halnya pada meja mesin frais.

FM-UII-AA-FKU-01/R0







7. Pisau sudut

Gambar 11.Pisau sudut

Pisau jenis ini digunakan untuk membuat alur berbentuk sudut yang hasilnya sesuai

dengan sudut pisau yang digunakan. Pisau jenis ini memilki sudut-sudut yang berbeda

diantaranya: 30°, 45°,50°, 60°, 70° dan 80°.

8. Pisau Frais muka sisi

Gambar 12. Pisau Frais muka sisi

Jenis pisau ini memiliki mata sayat muka dan disisi, dapat digunakan untuk

mengefrais rata dan bertingkat.

9. Pisau Frais penggasaran

Gambar 13. Pisau frais penggasaran

Pisau jenis ini mempunyai satu ciri khas yang berbeda sisinya berbentuk alur helik

yang dapat digunakan untuk menyayat benda kerja dari sisi potong cutter, Sehingga

cutter ini mampu melakukan penyayatan yang cukup besar.

FM-UII-AA-FKU-01/R0







10. Pisau Frais Penggasaran

Gambar 14. Pisau frais penggasaran

Pisau frais jenis ini digunakan untuk memotong atau membelah benda kerja.

Selain itu juga dapat digunakan untuk membuat alur yang memilki ukuran lebar kecil.

F. POSISI PISAU FRAIS HORIZONTAL

Mesin frais horizontal posisi pisau nya sebagai berikut:

Gambar 15. Pisau Frais pada mesin frais horizontal

G. METODE PEMOTONGAN PADA MESIN FRAIS

1. Pemotongan searah Benda Kerja

Yang dimaksud pemotongan searah adalah pemotongan yang datangnya benda

kerja searah dengan putaran sisi potong cutter. Pada pemotongan ini hasilnya kurang

baik karena meja (benda kerja) cenderung tertarik oleh cutter.

Gambar 16. Pemotongan searah benda kerja

FM-UII-AA-FKU-01/R0







2. Pemotongan Berlawanan Arah Benda Kerja

Yang dimaksud pemotongan berlawanan arah adalah pemotongan yang datangnya

benda kerja berlawanan dengan arah putaran sisi potong cutter. Pada pemotongan ini

hasilnya dapat maksimal karena meja (benda kerja) tidak tertarik oleh cutter.

Gambar 17. Pemotongan berlawanan benda kerja

H. PENGOPRASIAN MESIN FRAIS DAN ALAT KESELAMATAN KERJA

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).

FM-UII-AA-FKU-01/R0







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

menghidupkan mesin. Setiap mesin mempunyai bagian sendiri-sendiri yang digunakan

untuk menghidupkan mesin, sebagai contoh pada mesin frais. Untuk menghidupkan kita

harus mengaktifkan saklar aliran listrik kemudian kita menekan swit “on” untuk

mengalirkan arus listrik, sedangkan untuk mematikan kita cukup menekan swit “off”

maka dengan demikian putaran mesin akan berhenti. Sedangkan pada mesin Bridge port

peletakan handle-hanle untuk menghidupkan mesin tidak sama dengan mesin. Tetapi

pada prinsipnya cara menghidupkan sama dengan mesin.

2. Alat Keselamatan Kerja

Alat keselamatan kerja harus sesuai dengan syarat utama yang harus dimiliki oleh

tiap-tiap alat tersebut. Antara lain :

a) Pakaian kerja

Tidak merasa panas jika dipakai.

Tidak mengganggu gerakan tubuh.

b) Sepatu kerja

Tidak licin waktu dipakai

Mampu melindungi kaki dari chip yang jatuh dan benda-benda yang lain.

Alas kaki tidak mudah rusak karena berinteraksi dengan minyak pelumas.

c) Kaca mata

Tidak menggu penglihatan jika dipakai.

Mempunyai lubang sirkulasi udara.

3. 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).

Kemampuan mesin menghasilkan panjang sayatan tiap menit disebut kecepatan potong

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

FM-UII-AA-FKU-01/R0







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 table dibawah

ini :

Tabel 3. kecepatan potong 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

FM-UII-AA-FKU-01/R0







b. Kecepatan spindle

Keterangan :

n : kecepatan putar spindle (rpm)

Vc : kecepatan potong (m/menit)

: 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.

FM-UII-AA-FKU-01/R0







c. Menghitung jumlah sisi

a. Dividing Head

Dividing head adalah peralatan mesin frais yang terdiri dari 2 bagian utama yaitu :

roda gigi cacing dan ulir cacing. Perbandingan antara jumlah gigi cacing dengan ulir

cacing nya disebut ratio. Ratio dividing head ada dua jenis 1 : 40 dan 1 : 60.

Gambar 18. Dividing Head

Dividing head paling banyak dipakai adalah 1 : 40.Posisi kedudukan dividing head

dapat diputar 900 sehingga dividing head juga dapat berfungsi sebagai rotary table. Dalam

pelaksanaannya untuk membuat segi-segi ke-n, jika tidak dapat digunakan pembagian

langsung, pembagiannya ini menggunakan bantuan plat pembagi.

Rumus Pembagi sisi menggunakan Dividing Head :

Z

iNc

sisijumlahz

ratioiketerangan

Contoh :

Jika kita akan membentuk suatu benda segi 7 beraturan. Karena angka 7 adalah

bilangan prima maka hal ini tidak dapat dibagi langsung, melainkan harus menggunakan

bantuan plat pembagi. Yang mana penghitungan putaran engkolnya dapat dihitung

dengan rumus :

FM-UII-AA-FKU-01/R0







21

155

7

55

7

40

Z

iNc

sisijumlahz

ratioiketerangan

maka dengan demikian untuk membentuk benda tersebut setiap satu permukaan

harus diputar 5 putaran tambah 15 lubang pada sektor 25.

b. Rotary table.

Rotary table adalah suatu alat yang digunakan untuk membagi jarak suatu bentuk

benda dalam satuan derajat sampai ketelitian detik.

Misal :

Jika kita membuat suatu sprocket dengan jumlah gigi 27, maka jarak antara gigi

yang satu dengan sebelahnya adalah :

Jawab :

"'0

0

0

8,581913

27

360

360

z

Nc

jadi jarak antara gigi yang satu denganyang sebelahnya membentuk sudut 130 19’ 58,8”

FM-UII-AA-FKU-01/R0







REFERENSI

Van Terheidjen dan Harun, 1981, Alat-alat Perkakas I, Bina cipta, Bandung

C. Van Terheidjen dan Harun, 1983, Alat-alat Perkakas III, Bina cipta, Bandung.

Chapman WAJ, 1979, Workshop Tecnology part 1, Butler and Tunner Ltd.

Drs. Daryanto, 1987, Alat Perkakas Bengkel, Bina Aksara, Malang.

Gerling, 1965, All About Machine Tools, Willey eastern, New Delhi.

J.E.St Amand, J.W Oswald S.F Krar,1983, Machine Tools Operation, McGraw Hill

Book Company, New York.

Lascoe, Nelson, Porter, 1973, Machine Operation and Set up, American Technical

Publishers, New York.

Rochim T, 1993, Teori dan Teknologi Proses Pemesinan, HEDS, Jakarta.

Documents

MESIN FRAIS HORIZONTAL - industrial.uii.ac.id · Roda gigi lurus, helik, paying, cacing 4. No k/ es ntri , d l. C. JENIS-JENIS MESIN FRAIS Mesin Frais memiliki beberapa jenis .Jenis-jenis