Mesin Frais dan Alat Potong
Pada sesi ini akan dipelajari materi sebagai berikut :
1. Fungsi Mesin Frais 2. Macam - macam Mesin Frais 3. Bagian - bagian Utama Mesin Frais Universal 4. Perlengkapan Mesin Frais 5. Ukuran / Dimensi Mesin Frais 6. Macam - macam Pisau Frais 7. Penggunaan Macam - macam Pisau Frais 8. Macam - macam Alat Potong Pada Mesin Frais (Selain Pisau Frais) 9. Geometri Alat Potong Pisau Frais10. Bahan Pisau Frais
Pengenalan Mesin Frais (Milling Machine)
| Site: |
PKB Online (e-PKB) PPPPTK BMTI |
| Course: |
Pemesinan Frais |
| Book: |
Pengenalan Mesin Frais (Milling Machine) |
| Printed by: |
Hari Kristianto |
| Date: |
Wednesday, 9 September 2015, 6:50 PM |
1 Tujuan Pembelajaran
Setelah mempelajari materi ini, peserta diklat dapat:
- Melalui diskusi, peserta diklat dapat menjelaskan fungsi mesin frais sesuai SOP secara jujur dan tanggung jawab
- Melalui
diskusi, peserta diklat dapat menyebutkan dan menjelaskan macam-macam
mesin frais dan fungsinya sesuai SOP secara jujur dan tanggung jawab
- Melalui
diskusi, peserta diklat dapat menyebutkan dan menjelaskan bagian-bagian
utama mesin frais sesuai SOP secara jujur dan bertanggungjawab
- Melalui
diskusi, peserta diklat dapat menyebutkan dan menjelaskan perlengkapan
mesin frais sesuai SOP secara jujur dan bertanggungjawab
- Melalui diskusi, peserta diklat dapat menjelaskan ukuran mesin frais sesuai SOP secara jujur dan bertanggungjawab
- Melalui diskusi, peserta diklat dapat menggunakan mesin frais sesuai sesuai SOP secara jujur disiplin, dan bertanggungjawab
2 Uraian Materi
Mesin
frais (milling machine) - (Gambar 1.1), adalah salah satu jenis mesin
perkakas, yang digunakan untuk membuat benda kerja menjadi berbagai
komponen mesin, seperti: roda gigi dan gigi rack, dengan ukuran dan
toleransi sesuai tuntutan dan kebutuhan pekerjaan, dengan menggunakan
berbagai kelengkapan dan pisau frais sebagai alat potongnya. Mesin frais
termasuk jenis mesin perkakas yang mempunyai gerak utama berputar
dengan posisi
Gambar 1. 1. Mesin frais (Milling Machine)
2.1 Fungsi Mesin Frais
Dengan
adanya berbagai kemungkinan gerakan meja mesin frais dan menggunakan
teknik tertentu, mesin ini dapat digunakan untuk membentuk berbagai
macam bidang benda kerja/ komponen untuk bentuk umum, diantaranya:
bidang rata/ datar, miring/ menyudut, siku, sejajar, alur lurus/ miring,
dan bentuk khusus segi-segi beraturan atau tidak beraturan. Beberapa
contoh hasil pengefraisan benda kerja bentuk standar, dapat dilihat pada
(Gambar 1.2).
Selain itu, untuk jenis mesin frais universal dengan
kelengkapan dan berbagai jenis serta bentuk alat potongnya, juga dapat
digunakan untuk membuat berbagai macam benda kerja/ komponen mesin
berupa roda gigi (lurus, helik, payung, cacing), nok/ eksentrik dan
ulir scolor (ulir pada bidang datar) dan ulir cacing yang mempunyai
kisar besar. Beberapa contoh hasil pengefraisan roda gigi dan ulir
cacing dapat dilihat pada (Gambar 1.3).
Gambar 1. 2. Beberapa contoh hasil pengefraisan bidang bentuk standar
Gambar 1. 3. Beberapa contoh hasil pengefraisan roda gigi dan ulir cacing
2.2 Macam-Macam Mesin Frais
Mesin
frais berdasarkan posisi spindelnya, dapat dibedakan menjadi mesin
frais tegak (vertical milling machine), mesin frais mendatar (horizontal
milling machine), dan mesin frais universal (universal milling machine)
1) Mesin Frais Tegak/ vertikal (Vertical Milling Machine)
Mesin
frais tegak adalah mesin frais yang memiliki spindel pada posisi tegak/
vertikal. Gerakan mejanya dapat bergerak ke arah memanjang
(longitudinal) dan melintang (cross slide) serta naik turun (Gambar
1.4).
Gambar 1. 4. Mesin frais tegak
Keterangan:
2. Kolom/bodi 8. Lutut/knee
3. Kepala spindel 9. Poros penggrerak naik/turun meja
4. Spindel 10. Handel gerak memanjang
5. Meja/bed 11. Handel ke arah melintang
6. Motor penggerak spindel 12. Handel pengatur naik/ turun spindel
7. Gear box feeding 13. Panel pengoperasian
8. Pendukung lutut/knee 14. Switch on-off motor otomatis
2) Mesin Frais Mendatar/ Horizontal (Plain Horizontal Milling Machine)
Mesin
frais mendatar/ horisontal adalah mesin frais yang kedudukan arbornya
dipasang pada spindel mesin dengan posisi mendatar (Gambar 1.5). Dengan
demikian pemasangan alat potongnya/pisau juga harus pada posisi sumbu
mendatar, sehingga hanya pada saat melakukan pemotongan hanya dapat
menggunakan jenis pisau mantel/helik (plane milling cutter). Gerakan
mejanya dapat bergerak ke arah memanjang (longitudinal) dan melintang
(cross slide) serta naik turun.
Gambar 1. 5 Mesin frais mendatar
Keterangan:
a. Lengan penahan arbor l. Pendukung lutut
b. Tuas otomatis meja memanjang m. Alas bodi
c. Meja (bed machine) n. Switch kontrol gerak arah naik turun
d. Handel penggerak memanjang o. Motor pengerak spindel
e. Tuas pengunci meja mesin p. Dudukan meja/bed machine
f. Handel penggerak meja melintang q. Motor penggerak otomatis
g. Gear box feeding r. Tiang (colom)
h. Tombol ON-OFF motor otomatis s. Spindel mesin
i. Poros pengatur naik-turun meja t. Lengan mesin
j. Switch kontrol engkol gerak arah naik turun u. Arbor
k. Lutut/knee v. Tombol ON-OF spindel
3) Mesin Frais Universal (Universal Milling Machine)
Mesin
frais universal adalah suatu jenis mesin frais yang memiliki kedudukan
arbor yang dapat dipasang pada spindel posisi mendatar dan juga dapat
dipasang pada posisi tegak, karena pada umumnya disediakan spindel
kepala tegak. Dengan demikian pemasangan alat potongnya/pisau dapat
dilakukan pada posisi mendatar dan juga posisi vertikal, sehingga tidak
hanya menggunakan jenis alat potong atau pisau mantel/ helik (plain
milling cutter) saja, akan tetapi juga dapat menggunakan jenis alat
potong frais tegak yang dipasang pada posisi tegak. Selain itu mesin
frais universal memiliki ciri-ciri/ tanda yaitu, mejanya dapat digeser
pada derajat tertentu untuk memfasilitasi pada saat melakukan
pengefraisan helik. Berdasarkan uraian diatas maka, bagian-bagian mesin
frais universal adalah gabungan antara mesin frais horizontal dan
mendatar, hanya ditambah meja mesinnya dapat digeser/ diputar (swivel
bed) sebagaimana ditunjukkan pada (Gambar 1.6). Uraian ini hanya akan
menjelaskan bagian-bagian utamanya saja .

Gambar 1. 6. Mesin frais universal
2.3 Bagian - bagian Utama Mesin Frais Universal
Terdapat
beberapa macam tipe mesin frais universal, prinsipnya mesin frais jenis
ini memiliki kesamaan pada beberapa bagian utama, diantaranya: kolom/
badan mesin (column), lengan mesin (arm), meja mesin (table), dudukan
meja (sadel), lutut (knee), alas/ landasan mesin (base) dll.
a) Badan Mesin/ Collom
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. Pada bagian sebelah atas kolom ini
dipasang sumbu utama/spindel sebagai dudukan dan membawa arbor sebagai
pemegang dari pisau frais untuk dapat berputar. Pada bagian atas juga
dibuat alur ekor burung mendatar yaitu untuk dudukan lengan (arm), dan
arm ini dapat didorong maju ataupun mundur untuk mencapai kedudukan
tertentu (Gambar 1.8).
Gambar 1. 7. Badan mesin/ collom
b) Lengan (Arm)
Posisi
lengan terletak pada bagian paling atas dari badan mesin, dan bawahnya
mempunyai bentuk ekor burung yang pas sebagai pasangan alur ekor burung
pada badan mesin. Lengan ini dapat dikunci dan dilepas untuk kebutuhan
tertentu. Pada lengan ini dapat dipasang dukungan arbor (suport arbor)
yang mempunyai alur ekor burung pas berpasangan denganlengan tadi dan
ia dapat dikunci pada posisi tertentu, sehingga cocok untuk kebutuhan
pekerjaan tertentu.
Untuk beberapa jenis mesin frais, pendukung arbor
ini jumlahnya ada yang satu buah dan ada yang dua buah untuk lebih
kokohnya dukungan terhadap arbor.
Gambar 1. 8. Lengan (Arm)
c) Meja Mesin (Table)
Posisi
meja mesin terletak di atas sadel, bentuknya segi empat panjang dan
mempunyai alur-alur T. Alur T untuk penempatan baut T dan mur yang
berfungsi sebagai pengikat benda atau ragum pada meja. Untuk jenis mesin
tertentu meja ini dapat diatur miring mulai 0 sampai 45 derajat,
miring ke kiri atau ke kanan.
Pergerakan ke kiri atau ke kanan dari
meja ini dilakukan dengan memutar handel sumbu transportir yang
mempunyai kisar tertentu, umumnya 5 atau 6 mm dan ada juga yang
berukuran inchi. Meja ini dapat dikunci terhadap sadel. Pengefraisan
dengan pemakanan menurun/climb milling, pada meja mesin dipasang
backlash eliminator untuk menahan loncatan dari meja karena pemakanan.
Gambar 1. 9. . Meja mesin frais
d) Dudukan Meja (Sadel)
Dududkan
meja bentuknya persegi yaitu mempunyai ukuran lebar sama dengan ukuran
panjangnya, dan sadel ini mempunyai alur ekor burung yang pas
berpasangan dengan lutut , sehingga sadel ini dapat bergerak mundur maju
searah dan sejajar dengan gerakan lengan tadi, jadi sadel ini
gerakannya tidak bisa kearah kiri atau kearah kanan, dan sadel ini dapat
dikunci kepada lutut apabila diperlukan.
Pada bagian atas dari sadel
ini dibuat alur T, dengan tujuan untuk membautkan meja kepada sadel
agar kokoh, dan alur T tersebut melingkar 360o sehingga memungkinkan
meja diputar menurut kebutuhan tertentu, dan penunjukan besarnya derajat
terdapat pada permukaan sadel itu sendiri. Untuk pembalik arah gerakan
otomatis, diatas permukaan sadel itu juga dipasang handel.
Gambar 1. 10. Sadel mesin frais
e) Lutut (Knee)
Lutut
pada mesin frais universal mempunyai dua alur ekor burung yang saling
tegak lurus, yaitu satu alur dipaskan kepada kolom dan satunya lagi
dipaskan kepada sadel itu tadi.
Bagian lutut berbentuk rongga, dan
dalam rongga itulah dipasang roda-roda gigi untuk gerakan otomatis,
mundur maju, naik turun dan kiri kanan dari komponen lainnya. Gerakan
dari lutut ini hanya dua arah yaitu turun dan naik saja, lutut ini juga
dapat dikunci terhadap kolom, agar kokoh pada waktu pengefraisan.
Gambar 1. 11. Lutut (Knee)
f) Alas/ Landasan Mesin (Base)
Alas/
landasan mesin ini letaknya sama dengan namanya yaitu alas, artinya
bagian paling bawah dari mesin, alas ini berfungsi untuk menumpu seluruh
beban yang ada pada mesin, seperti berat mesin ditambah berat bahan
yang dikerjakan dan berat perlengkapan yang dipakai serta berat dari
alas itu sendiri. Pada alas mesin ini dibuat berongga sebagai bak
penampung, yaitu untuk menampung cairan pendingin. Pompa sirkkulasi air
pendingin untuk mengalirkan cairan pendingin kepada cutter dan benda
kerja, juga dipasang pada alas ini
Gambar 1. 12. Alas/ landasan mesin
2.4 Perlengkapan Mesin Frais
Untuk
menunjang berbagai macam jenis pekerjaan pada proses pengefraisan,
mesin frais dilengkapi beberapa perlengkapan diantaranya :
1) Arbor Mesin Frais
Arbor
adalah salah satu jenis perlengkapan mesin frais yang digunakan sebagai
dudukan atau pengikat alat potong/pisau (mantel, side and face,
slitting saw, dll) yang pemasangannya pada spindel utama dengan posisi
mendatar atau horisontal. Contoh beberapa jenis arbor dapat dilihat
pada (Gambar 1.13) dan pemasangan arbor pada spindel mesin frais dapat
dilihat pada (gambar 1.14).
Gambar 1. 13. Contoh beberapa jenis arbor
Gambar 1. 14 Contoh pemasangan arbor pada spindel mesin frais
2) Arbor Pendek (Stub Arbor)
Stub
arbor adalah salah satu jenis perlengkapan mesin frais yang digunakan
sebagai dudukan atau pengikat alat potong/ pisau (face mill, shell
endmill, side and face mill dll), yang pemasangannya diikatkan/
didudukan pada spindel utama dengan posisi mendatar (horisontal) atau
tegak vertikal. Contoh beberapa jenis stub arbor dapat dilihat pada
(Gambar 1.15) dan pemasangan pisau pada arbor dapat dilihat pada (gambar
1.16).
Gambar 1. 15. Beberapa contoh stub arbor
Gambar 1. 16. Contoh pemasangan pisau pada stub arbor
3) Cekam Kolet (Collet Chuck)
Collet
chuck adalah salah satu perlengkapan jenis mesin frais yang digunakan
sebagai pengikat alat potong/pisau (end mill, slot drill, center drill,
mata bor, dll), yang pemasangannya pada spindel utama atau tegak. Jadi
posisinya dapat dipasang dengan posisi mendatar (horisontal) atau tegak
(vertikal). Alat jenis ini pada umumnya tersedia dalam satu set yang
terdiri dari: kolet, rumah kolet dan kunci C sebagai pengencang dan
pembuka alat potong. Contoh beberapa jenis Collet chuck dapat dilihat
pada (Gambar 1.17) dan pemasangan pisau pada Collet chuck dapat dilihat
pada (gambar 1.18).
Gambar 1. 17. Beberapa contoh collet chuck
Gambar 1. 18. Contoh pemasangan pisau pada collet chuck
4) Adaptor Mesin Frais (Adaptors Milling Machine)
Adaptor
mesin frais atau biasa disebut adaptor, adalah salah satu jenis
perlengkapan mesin frais yang berfungsi sebagai dudukan sekaligus
sebagai pengikat alat potong (cutter) yang akan digunakan untuk proses
pengefraisan. Terdapat dua jenis adaptor yang sering digunakan untuk
proses pengefarisan yaitu, adaptor lubang tirus dan adaptor lubang lurus
(endmil adaptors).
a) Adaptor Lubang Lurus
Adaptor
lubang lurus (Gambar 1.19), digunakan untuk dudukan dan sekaligus sebagi
pengikat alat potong yang akan digunakan untuk proses pengefraisan
diantaranya: mata bor, reamer, endmill dan alat potong lainnya yang
memiliki tangkai lurus. Contoh pemasangan endmill pada adaptor lubang
lurus dapat dilihat pada (Gambar 2.20)
Gambar 1. 19. Adaptor lubang lurus
Gambar 1. 20. Contoh pemasangan endmill pada adaptor lubang lurus
b) Adaptor Lubang Tirus
Adaptor
lubang tirus (Gambar 1.21), digunakan untuk dudukan dan sekaligus
sebagi pengikat alat potong yang akan digunakan untuk proses
pengefraisan diantaranya: mata bor, reamer, endmill dan alat potong
lainnya yang memiliki tangkai tirus
Gambar 1. 21. Adaptor lubang lurus
5) Pembesar Lubang (Boring Head)
Pembesar
lubang (Boring head), adalah salah satu jenis perlengkapan mesin frais
yang berfungsi sebagai pengikat alat potong (flaying cutter) yang akan
digunakan untuk proses pengefraisan yaitu proses memperbesar lubang.
Contoh macam-macam bentuk boring head berikut alat potong (flaying
cutter), dapat dilihat pada (Gambar 1.22) dan contoh penggunaan boring
head pada mesin frais, dapat dilihat pada (Gambar 1.23)
Gambar 1. 22. Contoh macam-macam bentuk boring head berikut alat potongnya (flaying cutter)
Gambar 1. 23. Contoh penggunaan boring head pada mesin frais
6) Ragum Mesin/ Catok Mesin
Benda
kerja yang akan dikerjakan dengan mesin frais harus dijepit dengan kuat
agar posisinya tidak berubah waktu difrais, salah satunya dengan
menggunakan ragum mesin. Berdasarkan gerakannya ragum mesin dibagi
menjadi 3 (tiga) jenis yaitu :
a) Ragum Rata (Vice plate)
Ragum
rata (Gambar 1.24), adalah salah satu jenis pelengkapan mesin frais
yang digunakan untuk menjepit/mengikat benda kerja, yang pemasanganya
sejajar dengan gerakan meja mesin sehingga dapat menghasilkan
pengefraisan yang rata, sejajar dan siku.
Gambar 1. 24. Ragum rata
b) Ragum Putar (Swivel Vice)
Ragum
putar (Gambar 1.25), adalah salah satu jenis pelengkapan mesin frais
yang digunakan untuk menjepit/mengikat benda kerja yang pemasanganya
pada posisi sejajar atau miring dengan gerakan meja mesin, sehingga
dapat menghasilkan pengefraisan yang rata, sejajar, siku atau miring,
yang besar kemiringan sudutnya dapat diatur sesuai dengan tuntutan dan
kebutuhan pekerjaan.
Ragum jenis ini bentuknya hampir sama dengan
ragum rata, akan tetapi untuk dapat menghasilkan pengefraisan bidang
miring pada bagaian bawahnya terdapat alas yang dapat digeser atau
diputar dari posisi 0º sampai dengan 3600.
Gambar 1. 25. Ragum rata putar
c) Ragum Universal (Universal Vice)
Ragum
univesal (Gambar 1.26), mempunyai tiga posisi garis sumbu sehingga
posisinya dapat diatur pada tiga posisi yaitu: mendatar, tegak dan
miring. Ragum jenis ini dapat digunakan untuk membuat benda kerja
permukaan rata, sejajar, siku atau miring satu sudut, dua sudut atau
bahkan tiga sudut.
Gambar 1. 26. Ragum universal
7) Meja Putar (Rorary Table)
Meja
putar (Rotary Table) adalah salah satu jenis perlengkapan mesin frais
yang digunakan untuk membentuk lingkaran/ radius, membagi jarak-jarak
lubang/alur, dan membagi bidang segi banyak beraturan atau tidak
beraturan dengan nilai sudut tertentu dalam satu keliling lingkaran
pada pusat sumbu. Terdapat beberapa jenis meja putar diantaranya: meja
putar horisontal (horizontal rotary table), meja putar horisontal/
vertikal (horizontal/ vertical rotary table), dan meja putar universal
miring (universal tilting rotary table).
Dari ketiga jenis meja putar
yang ada, penetapan jenis yang akan digunakan tergantung dari tuntutan
dan kebutuhan pekerjaaan. Posisi menempatkan atau meletakkan pada meja
mesin masing-masing jenis caranya berbeda-beda.
• Meja Putar Horisontal (Horizontal Rotary Table)
Meja
putar horisontal (Gambar 1.27), pada saat digunakan diletakkan pada
meja mesin frais pada posisi horisontal/mendatar. Untuk mendapatkan
hasil pembagian sudut yang sepusat, pemasangan benda kerja posisi titik
sumbunya harus sepusat dengan titik sumbu meja putar.

Gambar 1. 27. Meja putar horisontal
• Meja Putar Horisontal/ Vertikal (Horizontal/Vertical Rotary Table)
Meja
putar horisontal/ vertikal (Gambar 1.28), dalam menggunakannya
diletakkan pada meja mesin frais pada posisi horisontal/mendatar dan
tegak/vertikal. Sebagaimana meja putar horisontal, untuk mendapatkan
hasil pembagian sudut yang sepusat, pemasangan benda kerja posisi titik
sumbunya juga harus sepusat dengan titik sumbu meja putar.
Gambar 1. 28. Meja putar horisontal/ vertikal
• Meja Putar Universal Miring (Universal Tilting Rotary Table)
Meja
putar universal miring (Gambar 1.29), dalam menggunakannya diletakkan
pada meja mesin frais pada posisi horisontal/mendatar dan
tegak/vertikal.dengan sudut tertentu, yaitu dengan mengatur kemiringan
mejanya sesuai tuntutan dan kebutuhan pekerjaan. Sebagaimana meja putar
jenis lainnya, untuk mendapatkan hasil pembagian sudut yang sepusat,
pemasangan benda kerja posisi titik sumbunya juga harus sepusat dengan
titik sumbu meja putar.
Gambar 1. 29. Meja putar universal miring
8) Kepala Pembagi (Dividing Head)
Kepala
pembagi (dividing head) adalah salah satu perlengkapan mesin frais
yang digunakan untuk membentuk lingkaran/radius, membagi jarak-jarak
lubang/alur, dan membagi bidang segi banyak beraturan atau tidak
beraturan dengan jumlah tertentu dalam satu keliling lingkaran pada
pusat sumbu. Terdapat beberapa jenis kepala pembagi diantaranya: kepala
pembagi dengan alur V, kepala pembagi dengan pelat pembagi, kepala
pembagi dengan penggerak roda cacing dan ulir cacing, kepala pembagi
dengan roda gigi cacing yang dilengkapi dengan piring pembagi, kepala
pembagi universal.
a) Kepala Pembagi Dengan Pelat Beralur
Kepala
pembagi dengan pelat beralur V, konstruksi alurnya terletak
disekeliling diameter luar pelat sehingga jumlah alur yang tersedia
jumlahnya terbatas (Gambar 1.30). Jenis kepala pembagi ini digunakan
untuk proses pembagian langsung, dengan pengertian proses pembagiannya
dapat dilakukan secara langsung dengan cara membagi jumlah alur yang
terdapat pada pelat yang terpasang pada kepala pembagi dengan angka
kelipatannya. Misalnya pelat beralur V yang terpasang pada kepala
pembagi berjumlah 24, pembagian yang dapat dilakukan adalah: 2, 4, 6, 8,
12 dan 24 bagian.

Gambar 1. 30. Kepala pembagi dengan pelat beralur V
b) Kepala Pembagi Dengan Pelat Berlubang
Kepala
pembagi dengan pelat berlubang, konstruksi lubangnya terletak pada
permukaan pelat dengan diameter relatif kecil sehingga jumlah lubang
yang tersedia lebih banyak jika dibandingkan dengan pelat beralur V dan
tersedia beberapa tingkat keliling lingkaran berlubang dengan jumlah
yang berbeda-beda (Gambar 1.31).
Kepala pembagi jenis ini, pada
prinsipnya memiliki fungsi yang sama dengan kepala pembagi dengan pelat
beralur V yaitu digunakan untuk proses pembagian langsung, dengan
pengertian proses pembagiannya dapat dilakukan secara langsung dengan
cara membagi jumlah lubang yang terdapat pada pelat dengan angka
kelipatannya. Misalnya pada permukaan pelat berlubang yang terpasang
pada kepala pembagi tersedia empat tingkat lingkaran yaitu: lingkaran
pertama berjumlah 18 lubang, lingkaran kedua berjumlah 40 lubang,
lingkaran ketiga berjumlah 60 lubang dan pada lingkaran keempat
berjumlah 80 lubang, maka dapat melakukan pembagian keliling lingkaran
sebagai berikut:
• Pada lingkaran pertama berjumlah 18 lubang, dapat membagi keliling lingkaran berjumlah 2, 6, 9. dan 18 bagian
• Pada lingkaran kedua berjumlah 40 lubang, dapat membagi keliling lingkaran berjumlah 2, 4, 5, 8, 10, 29 dan 40 bagian
•
Pada lingkaran ketiga berjumlah 60 lubang, dapat membagi keliling
lingkaran sebanyak 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30, dan 60 bagian
• Pada lingkaran keempat berjumlah 80 lubang, dapat membagi keliling lingkaran sebanyak 2, 4, 8, 10, 12, 20, 40, dan 80 bagian.

Gambar 1. 31. Kepala pembagi dengan pelat berlubang
c) Kepala Pembagi Semi Universal (Semi Universal Diving Head)
Kepala
pembagi semi universal memiliki konstruksi dan sistem kerja yang
berbeda dengan jenis kepala pembagi dengan pelat beralur V dan kepala
pembagi dengan pelat berlubang, yaitu pembagiannya menggunakan sistem
perbandingan putaran antara roda gigi cacing dan ulir cacing (Gambar
1.32). Perbandingannya pada umumnya 40:1, dengan pengertian 40 putaran
ulir cacing menghasilkan satu putaran sepindel kepala pembagi.
Kepala
pembagi jenis ini, selain dilengkapi dengan roda gigi cacing dan ulir
cacing, juga sudah tersedia piring pembagi yang berfungsi untuk
mendukung sistem pembagian sederhana, yaitu suatu cara pembagian yang
dapat menghasilkan nilai tidak hanya kelipatannya saja. Namun demikian
karena masih tetap tersedia pelat pembagi beralur/ berlubang yang
terpasang pada kepala pembagi, maka masih tetap dapat melakukan
pembagian langsung untuk jumlah atau nilai tertentu.
Kepala pembagi
semi universal pada umumnya terdapat beberapa piring pembagi yang
memiliki jumlah lubang yang berbeda-beda, sehingga dalam melakukan
pembagian dapat memilih piring pembagi yang jumlah lubangnya sesuai
kebutuhan hasil pembagian. Untuk mempermudah mengetahui berapa jumlah
lubang yang ada pada satu lingkaran piring pembagi, biasanya pada setiap
keliling lingkarannya sudah ditandai dengan angka sesuai jumlah lubang
yang terdapat pada satu lingkaran tersebut (Gambar 1.33).

Gambar 1. 32. Kepala pembagi semi universal
Gambar 1. 33. Piring pembagi
d) Kepala Pembagi Univesal (Universal Diving Head)
Kepala
pembagi universal memiliki konstruksi sedikit berbeda dengan jenis
kepala pembagi semi universal, yaitu sudah dilengkapi dengan beberapa
alat kelengkapan untuk mendukung melakukan pembagian sudut atau
diferensial yaitu: lengan, roda gigi, poros dudukan dan poros roda gigi,
dan kelengkapan lainnya (Gambar 1.34). Perlengkapan tersebut berfungsi
untuk menghubungkan gerakan putar antara ulir transportir penggerak meja
mesin dan kepala pembagi, sehingga dengan melakukan beberapa
perhitungan dapat melakukan pembagian sudut atau diferensial.
Namun
demikian, dengan beberapa fasilitasnya kepala pembagi jenis ini masih
tetap dapat digunakan untuk pembagian langsung dan sederhana.
Gambar 1. 34. Kepala pembagi dan kelengkapannya
9) Kepala lepas
Kepala
lepas adalah salah satu perlengkapan mesin frais yang digunakan untuk
menyangga benda kerja yang dikerjakan dengan menggunakan pengikat kepala
pembagi (dividing head). Sehingga waktu dilakukan penyayatan, benda
kerja tidak bergetar dan terangkat atau tertekan ke bawah yang dapat
merubah posisi kesepusatan sumbu senternya. Alat ini pada saat
digunakan, harus terpasang senter tetap sebagaimana terlihat pada gambar
(Gambar 1.35).
Gambar 1. 35. Kepala lepas
1. Penjepit/Klem Mesin (Clamping Machine)
Klem
mesin adalah salah satu perlengkapan mesin frais yang digunakan untuk
memegang/ menjepit benda kerja yang tidak dapat dijepit pada ragum,
yang umumnya benda panjang atau lebar. Penjepitan dilakukan langsung
pada benda kerja yang diletakkan di atas meja mesin (untuk yang slindris
diletakkan pada alur meja), jika benda kerja memilki ukuran lebih lebar
atau panjang dari pada meja mesin, ditempatkan sesuai dengan kemampuan
langkah kerja sehubungan dengan jangkauan pisau fraisnya. Beberapa
contoh bentuk klem mesin dapat dilihat pada (Gambar 1.36) dan contoh
penggunaannya dapat dilihat pada (Gambar 1.37).
Gambar 1. 36. Klem mesin
Gambar 1. 37. Contoh penggunaan klem mesin
2.5 Ukuran/ Dimensi Mesin Frais
Ukuran utama sebuah mesin frais ditentukan oleh beberapa faktor diantaranya:
•
Panjang langkah/ jarak tempuh meja mesin frais arah memanjang
•
Panjang langkah/ jarak tempuh meja mesin frais arah melintang
•
Jarak spindel sampai dengan permukaan meja pada kedudukan paling bawah
•
Jarak sumbu spindel sampai dengan kolom mesin
Untuk
pembelian mesin frais yang baru data spesifikasi lainnya harus lengkap,
karena apabila tidak lengkap secara keseluruhan bisa saja mesin mesin
frais yang dibeli tidak memiliki spesifikasi yang standar atau tidak
sesuai dengan yang diharapkan. Contoh data spesifikasi mesin frais dari
salah satu pabrikan mesin frais secara lengkap, dapat dilihat pada
(Tabel 1.1).
Tabel 1. 1. Contoh data spesifikasi mesin frais
Macam-macam Alat Potong pada Mesin Frais
| Site: |
PKB Online (e-PKB) PPPPTK BMTI |
| Course: |
Pemesinan Frais |
| Book: |
Macam-macam Alat Potong pada Mesin Frais |
| Printed by: |
Hari Kristianto |
| Date: |
Wednesday, 9 September 2015, 6:53 PM |
1 Tujuan Pembelajaran
Setelah mempelajari materi ini, peserta diklat dapat:
- Melalui
diskusi, peserta diklat dapat menjelaskan fungsi macam-macam alat
potong yang dipergunakan pada mesin frais sesuai SOP secara jujur dan
tanggung jawab.
- Melalui diskusi, peserta diklat dapat
menganalisis geometris alat potong pada mesin frais sesuai SOP secara
jujur, disiplin, dan bertanggungjawab.
- Melalui diskusi, peserta
diklat dapat menentukan jenis alat potong untuk proses pengefraisan
sesuai SOP secara jujur dan bertanggungjawab.
- Melalui
demonstrasi, peserta diklat dapat menggunakan alat potong untuk proses
pengefraisan sesuai SOP secara jujur, disiplin dan bertanggungjawab
2 Uraian Materi
Dalam
melakukan proses pengefraisan sebuah benda kerja, terdapat berbagai
macam/ jenis alat potong yang dapat digunakan untuk proses pemotongan.
Bentuk/ profil sebuah benda kerja atau komponen, dan bidang hasil
pengefraisan, sangat dipengaruhi oleh jenis alat potong yang digunakan.
Pada
materi ini akan dibahas tentang alat potong pisau frais (milling
cutter) dan jenis alat potong lainnya yang sering digunakan untuk proses
pengefraisan. Contoh berbagai jenis alat potong yang digunakan proses
pengefraisan, dapat dilihat pada (Gambar 2.1).
Gambar 2. 1. Contoh berbagai jenis alat potong
yang digunakan pada proses pengefraisan
2.1 Macam-macam Pisau Frais
Adapun macam-macam pisau frais yang sering digunakan pada proses pengefraisan adalah sebagai berikut:
1) Pisau Frais Mantel (Plain Milling Cutter/ Helical Milling Cutter)
Pisau
frais mantel pada umumnya digunakan untuk mengefrais bidang yang lebar
dan rata. Pisau jenis memiliki arah mata sayat/ heliknya terbagi menjadi
dua yaitu, pisau frais mantel helik kanan dan pisau frais mantel helik
kiri. Disebut helik kanan karena arah mata sayatnya mengarah kekanan
(Gambar 2.2) dan disebut helik kiri karena arah mata sayatnya mengarah
kekiri (Gambar 2.3).
Gambar 2. 2. Pisau frais mantel (plain milling cutter) helik kanan
Gambar 2. 3. Pisau frais mantel (plain milling cutter) helik kiri
Jenis
pisau frais mantel/ pisau frais helik, terdapat beberapa type yang
memilki fungsi berbeda-beda. Beberapa tipe pisau frais mantel dan
fungsinya, dapat dilihat pada (Tabel 2.1)
Tabel 2. 1. Type pisau mantel dan fungsinya
2) Pisau Frais Sudut (Angle Milling Cutter)
Pisau
frais sudut pada umumnya memiliki sudut 30o, 45o , 60o dan 90o.
Sedangkan apabila dilihat dari sisi sudutnya, ada yang memilki sudut
tunggal (single angle milling cutter) - (Gambar 2.4) dan ada yang
memilki sudut ganda (double angle milling cutter) - (Gambar 2.5). Pisau
frais jenis ini berfungsi untuk membuat alur yang memiliki sudut sesuai
dengan sudut pisau yang digunakan.
Gambar 2. 4. Pisau frais sudut tunggal
Gambar 2. 5. Pisau frais sudut ganda
3) Pisau Frais Ekor Burung (Dove Tail Milling Cutter)
Pisau
frais ekor burung (Gambar 2.6), pada umumnya memiliki sudut sebesar:
30o, 45o dan 60o. Pisau jenis ini digunakan untuk mengefrais alur
berbentuk ekor burung yang sebelumnya dilakukan pembuatan alur terlebih
dahulu dengan pisau jari.
Gambar 2. 6. Pisau frais ekor burung
4) Pisau frais Alur Melingkar (Woodruff Keyseat Milling Cutter)
Pisau
frais alur melingkar (Gambar 2.7), digunakan untuk mengefrais alur
pasak pada poros yang berbentuk bulan sabit, yang letak alurnya tidak
terletak pada ujung porosnya.
Gambar 2. 7. Pisau frais alur melingkar
5) Pisau Frais Sisi dan Muka (Side and Face Milling Cutter)
Pisau
sisi dan muka (Gambar 2.8), memiliki mata sayat pada sisi muka dan
samping, digunakan untuk mengefrais alur pada permukaan benda kerja.
Gambar 2. 8. Pisau sisi dan muka
6) Pisau Frais Sisi dan Muka Gigi Silang (Staggered Tooth Side and Face Miiling Cutter).
Pisau
frais sisi dan muka gigi silang (Gambar 2.9), memiliki mata sayat pada
sisi muka dan samping bersilang, digunakan untuk mengefrais alur pada
permukaan benda kerja. Perbedaan dengan pisau frais sisi dan muka adalah
pemakanannya lebih ringan, karena pemotongannya mata sayatnya
bergantian.
Gambar 2. 9. Pisau frais sisi dan muka gigi silang
7) Pisau Frais Bentuk (Form Milling Cutter)
Pisau
frais bentuk, berfungsi untuk membuat permukaan bidang bagian luar
berbentuk radius. Untuk membentuk permukaan radius pada bidang bagian
luar berbentuk cekung, disebut (convex milling cutter) - (gambar 2.10)
dan untuk membentuk permukaan radius pada bidang bagian luar berbentuk
cekung, disebut (concave milling cutter) - (gambar 2.11).
Selain
itu pisau frais bentuk jenis lainya adalah, pisau frais bentuk yang
berfungsi untuk membuat sisi pada sudut bidang berbentuk radius keluar/
cembung, disebut (corner rounding milling cutter) - (gambar 2.12)
Gambar 2. 10. Convex milling cutter
Gambar 2. 11. Concave milling cutter
Gambar 2. 12. Corner rounding milling cutter
8) Pisau Frais Alur T (T Slot Milling Cutter)
Pisau
frais alur T, digunakan untuk mengefrais alur berbentuk T. sebagaimana
bentuk alur T pada meja mesin frais, mesin skrap dan mesin lainnya.
Contoh hasil pengefraisan alur T, diantaranya digunakan pada Alur T meja
mesin frais, sekrap, bor, gerinda alat, eretan atas pada mesin bubut,
blok siku beralur dll. Macam-macam bentuk pisau alur T dapat dilihat
pada (Gambar 2.13).
Gambar 2. 13. Pisau frais alur T
9) Pisau Frais Jari (Endmill Cutter)
Pisau
jari digunakan untuk membuat alur tembus atau betingkat dan mengefrais
rata untuk bidang yang lebarnya relatif kecil. Pisau frais jenis ini
bentuk tangkainya terdapat tiga macam yaitu, pisau jari tangkai lurus
(Gambar 2.14a), pisau jari tangkai bertingkat (Gambar 2.14b), dan pisau
jari tangkai tirus (Gambar 2.14c).
Gambar 2. 14. Macam-macam pisau jari
Jika
dilihat dari besar sudut helik dan jumlah mata sayatnya, pisau frais
jari terdapat beberapa macam yang masing-masing memilki fungsi yang
berbeda-beda. Macam-macam pisau jari dilihat dari besar sudut helik dan
jumlah mata sayatnya dapat dilihat pada (Tabel 2.2).
Tabel 2. 2. Macam-macam pisau jari dilihat dari besar sudut helik dan jumlah mata sayatnya
10) Pisau Frais Jari Radius (Bull Noze Endmill Cutter)
Pisau
frais jari radius (Bull Noze Endmill Cutter) - (Gambar 2.15), digunakan
untuk membuat alur pada permukaan bidang berbentuk radius kedalam/
cekung
Gambar 2. 15. Pisau frais jari radius
11) Pisau Frais Jari Radius Sudut (Corner Rounding Endmill Cutter)
Pisau
frais jari radius sudut (corner rounding endmill cutter) - (Gambar
2.16), digunakan untuk membuat sisi pada sudut bidang berbentuk radius
keluar/ cembung.
Gambar 2. 16. Pisau frais jari radius sudut
12) Pisau Frais Roda Gigi (Gear milling Cutter)
Pisau
frais roda gigi (Gambar 2.17), digunakan untuk pembuatan bemacam-macam
jenis roda gigi dan gigi rack. Pisau jenis ini ada dua macam yaitu,
pisau frais roda gigi untuk sistem modul (mm) dan Dp (diameter pitch).
Gambar 2. 17. Pisau frais roda gigi
13) Pisau Frais Muka (Face Mill Cutter)
Pisau
frais muka (face mill Cutter), digunakan untuk mengefrais pada bidang
permukaan rata dan luas/ lebar. Pisau frais jenis ini, pemasangan mata
pisaunya (insert tip) diikatkan pada badan (bodi) dengan cara dilas atau
dibaut. Jenis mata pisau yang umum digunakan terbuat dari bahan
cementit carbide. Contoh beberapa pisau frais muka, dapat dilihat pada
(Gambar 2.18).
Gambar 2. 18. Contoh beberapa pisau frais muka
14) Pisau Frais Sisi dan Muka (Shell Endmil Cutter)
Pisau
frais sisi dan muka, digunakan untuk pemakanan bagian samping dan muka,
sehingga dapat digunakan untuk mengefrais bidang siku. Pisau jenis ini
ada 2 (dua) macam yaitu, untuk pemakanan ringan/ finising (Gambar 2.19a)
dan untuk pemakanan berat/ pengasaran (Gambar 2.19b).
Gambar 2. 19. Pisau frais sisi dan muka
15) Pisau Frais Gergaji (Slitting Saw)
Pisau
frais gergaji, adalah salah satu alat potong pada mesin frais yang
digunakan untuk memotong atau membelah benda kerja yang memiliki ukuran
ketebalan tidak terlalu besar (tipis).
Jika dilihat dari mata
sayatnya, jenis pisau frais ini ada tiga jenis yaitu: pisau frais
gergaji mata sayat biasa/ polos (slitting saw - plain tooth), pisau
frais gergaji mata sayat sisi lurus (slitting saw - straight side
tooth), dan pisau frais gergaji mata sayat sisi bersilang (slitting saw -
staggered tooth) - (Gambar 2.20).
Gambar 2. 20. Pisau frais gergaji (slitting saw)
2.2 Penggunaan Macam-macam Pisau Frais
Penggunaan
pisau frais tergantung dari jenis pekerjaan yang akan dilakukan
pengefraisan. Ilustrasi penggunaan pisau frais sesuai fungsinya, dapat
dilihat pada (Tabel 2.3).
Tabel 2. 3. Ilustrasi penggunaan pisau frais sesuai fungsinya

2.3 Macam-macam Alat Potong Pada Mesin Frais (Selain Pisau Frais)
Selain
pisau frais, jenis alat potong lain yang sering digunakan pada proses
pengefraisan adalah, bor senter (centre drill), mata bor (twist drill),
konterbor (counterbore), kontersink (countersink) dan rimer (reamer).
Ilustrasi penggunaan dari beberapa alat potong tersebut, dapat dilihat
pada (Tabel 2.4).
Tabel 2. 4. Ilustrasi penggunaan alat potong pada mesin frais (selain pisau frais)
2.4 Geometri Alat potong Pisau Frais
Pisau
frais terdiri dari beberapa nama bagian termasuk geometrinya. Yang
dimaksud dengan geometri alat potong pada pisau frais adalah, sudut
potong/ baji dan sudut-sudut kebebasan lainnya yang terdapat pada mata
sayat pisau frais. Contoh bagian-bagian dan geometri pisau frais jari
(endmill cutter), dapat dilihat pada (Gambar 2.21) dan contoh
bagian-bagian dan geometri pisau frais sisi dan muka (side and face
cutter), dapat dilihat pada (Gambar 2.22)
Gambar 2. 21. Contoh bagian-bagian dan geometri pisau frais jari (endmill cutter)
Gambar 2. 22. Contoh bagian-bagian dan geometri pisau frais sisi dan muka (side and face cutter)
Untuk
mendapatkan hasil pengefraisan yang baik dan pisau fraisnya tidak aus,
tahan lama (awet), perlu ditentukan besaran sudut bebas pisau terhadap
jenis material. Jadi pengasahan sudut bebas pisau perlu
mempertimbangkan jenis bahan/ material yang akan di frais. Besaran
sudut-sudut kebebasan untuk jenis pisau frais HSS, dapat dilihat pada
(Gambar 2.23).
Gambar 2. 23. Besaran sudut-sudut kebebasan untuk jenis pisau frais HSS
2.5 Bahan Pisau Frais
Terdapat
empat jenis bahan yang umum digunakan untuk membuat pisau frais yaitu:
Baja karbon, Baja Kecepatan Tinggi (High Speed Steel/ HSS) Paduan Cor
Non Ferro dan Karbida (Comented Carbides). Dari keempat jenis bahan
pisau frais tersebut yang sering digunakan pada proses pengefraisan
adalah dari jenis bahan, Baja Kecepatan tinggi (HSS) dan karbida
(Comented Carbides).
1) Baja karbon
Yang
termasuk didalam kelompok baja karbon adalah High Carbon Steel (HCS)
dan Carbon Tool Steels (CTS). Baja jenis ini menggandung karbon yang
relative tinggi (0,7% - 1,4% C) dengan prosentase unsur lain relatif
rendah yaitu Mn, W dan Cr masing-masing 2%, sehingga mampu memiliki
kekerasan permukaan yang cukup tinggi. Dengan proses perlakuan panas
pada suhu tertentu, strukur bahan akan bertransformasi menjadi martensit
dengan hasil kekerasan antara 500 ÷ 1000 HV.
Karena mertensitik
akan melunak pada temperature sekitar 250%C, maka baja karbon jenis ini
hanya dapat digunakan pada kecepatan potong yang rendah (10 m/menit) dan
hanya dapat digunakan untuk memotong logam yang lunak atau memotong
kayu
2) Baja Kecepatan Tinggi (High Speed Steel - HSS)
Pada
sekitar tahun 1898, ditemukan jenis baja paduan tinggi dengan unsur
paduan Crom (Cr) dan Tungsten/ Wolfram (W) dengan melalui proses
penuangan (molten metallurgy) selanjutnya dilakukan pengerolan atau
penempaan dibentuk menjadi batang segi empat atau silinder. Pada
kondisi masih bahan mentah (raw material), baja tersebut diproses secara
pemesinan menjadi berbagai bentuk jenis pisau frais. Setelah proses
perlakukan panas dilaksanakan, kekerasannya akan menjadi cukup tinggi
sehingga dapat digunakan untuk kecepatan potong yang tinggi yaitu
sampai dengan tiga kali kecepatan potong pahat CTS.
Baja
Kecepatan Tinggi (High Speed Steel - HSS) apabila dilihat dari
komposisinya dapat dibagai menjadi dua yaitu, Baja Kecepatan Tinggi
(High Speed Steel - HSS) konventional dan Baja Kecepatan Tinggi (High
Speed Steel - HSS) spesial.
•
Baja Kecepatan Tinggi (HSS) Konvesional, terbagi menjadi dua yaitu: Molibdenum HSS dan Tungsten HSS
•
Baja
Kecepatan Tinggi Konvesional (HSS) Spesial, terbagi menjadi enam
yaitu: Cobalt Added HSS, High Vanadium HSS, High Hardess Co HSS, Cast
HSS, Powdered HSS dan Coated HSS
3) Paduan Cor Non ferro
Sifat-sifat
paduan cor nonferro adalah diantara sifat yang dimiliki HSS dan Karbida
(Cemented Carbide), sehingga didalam penggunaannya memiliki
karakteristik tersendiri karena karbida terlalu rapuh dan HSS mempunyai
ketahanan panas (hot hardness) dan ketahanan aus (wear resistance) yang
terlalu rendah. Jenis material ini dibentuk dengan cara dituang menjadi
bentuk-bentuk yang tertentu, misalnya tool bit (sisipan) yang kemudian
diasah menurut geometri yang dibutuhkan.
Baja paduan non ferro terdiri dari empat macam elemen/ unsur utama diantaranya:
•
Cobalt (Co):
Unsur cobalt, berfungsi sebagai pelarut bagi unsure-unsur lainnya.
•
Chrom (Cr):
Unsur chrom (10% s.d 35%), berfungsi sebagai pembetuk karbida
•
Tungsten/ Wolfram (W):
Unsur tungsten/ wolfram (10% s.d 25%), berfungsi sebagai pembentuk karbida dan menaikan karbida secara menyeluruh.
•
Carbon (C):
Apabila
terdapat unsur karbon (1%) akan menghasilkan jenis baja yang masih
relaitif lunak, dan apabila terdapat unsur karbon (3%) akan menghasilkan
jenis yang relatif keras serta tahan aus.
4) Karbida (Carbida)
Jenis
karbida yang “disemen” (Comented Carbides) merupakan bahan pisau frais
yang dibuat dengan cara menyinter (sintering) serbuk karbida (Nitrida,
Oksida) dengan bahan pengikat yang umumnya dari Cobalt (Co). Dengan cara
carburizing masing-masing bahan dasar (serbuk) Tungsten (Wolfram,W)
Tintanium (Ti), Tantalum (Ta) dibuat menjadi karbida yang kemudian
digiling (ball mill) dan disaring. Salah satu atau campuran serbuk
karbida tersebut kemudian dicampur dengan bahan pengikat (Co) dan
dicetak tekan dengan memakai bahan pelumas (lilin). Setelah itu
dilakukan presintering (1000º C) pemanasan mula untuk menguapkan bahan
pelumas dan kemudian sintering (1600º C), sehingga bentuk keeping
(sisipan) sebagai hasil proses cetak tekan (Cold atau HIP) akan menyusut
menjadi sekitar 80% dari volume semula.
Hot Hardness Carbida yang
disemen (diikat) ini hanya akan menurun bila terjadi pelunakan elemen
pengikat. Semakin besar prosentase pengikat (Co) maka kekerasannya
menurun dan sebaliknya keuletannya membaik. Terdapat tiga jenis utama
pisau frais karbida sisipan, yaitu:
•
Karbida Tungsten:
Karbida tungsten merupakan jenis pahat karbida untuk memotong besi tuang.
•
Karbida Tungsten Paduan:
Karbida tungsten paduan merupakan jenis karbida untuk pememotongan baja.
•
Karbida lapis:
Karbida
lapis yang merupakan jenis karbida tungsten yang di lapis (satu atau
beberapa lapisan) karbida, nitride, atau oksida lain yang lebih rapuh
tetapi ketahanan terhadap panasnya (hot hardness) tinggi.