Materi > Bab 1

BAB I

MESIN FRAIS

 

Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari bab ini diharapkan siswa mampu:

1. Memahami mesin frais.
2. Mengetahui dan menggunakan macam-macam mesin frais dan fungsinya.
3. Mengetahui dan menggunakan bagian-bagian utama mesin frais.
4. Mengetahui dan menerapkan fungsi dari perlengkapan mesin frais.
5. Mengetahui dan menggunakan alat kelengkapan untuk pekerjaan di mesin frais.

 

A.   Pengertian

Mesin frais adalah salah satu jenis mesin perkakas yang dapat digunakan untuk mengerjakan suatu bentuk benda kerja dengan mempergunakan pisau frais sebagai alat potongnya. Apabila dilihat dari cara kerjanya, mesin frais termasuk mesin perkakas yang mempunyai gerak utama berputar.

Dapat dikatakan bawasannya proses pemesinan frais adalah proses pemotongan benda kerja dengan alat potong yang berputar. Proses pemesinan frais merupakan proses pemotongan benda kerja yang sangat efektif, karena pisau frais memiliki sisi potong jamak. Permukaan yang dipotong bisa berbentuk bidang rata datar, bidang rata miring menyudut, bidang siku, bidang sejajar, alur lurus atau melingkar, dan segi banyak beraturan maupun yang tidak beraturan. Disamping itu dengan penggunaan peralatan bantu, mesin frais dapat digunakan untuk mengerjakan pembuatan roda gigi (lurus, rack, helik, payung, dan roda gigi cacing), nok/eksentrik, ulir scolor (ulir pada bidang datar), dan ulir cacing yang mempunyai kisar besar dan tidak dapat dikerjakan di mesin bubut.

Dilihat dari cara kerjanya, mesin frais termasuk mesin perkakas yang 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.

Mesin frais mempunyai ukuran standar yang ditentukan oleh beberapa faktor diantaranya panjang langkah/ jarak tempuh meja mesin frais arah memanjang, jarak spindel sampai permukaan meja pada kedudukan paling bawah, dan panjang langkah/ jarak tempuh meja mesin frais arah melintang.

Pada umumnya mesin frais yang dikendalikan secara mekanis (konvensional manual) dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu mesin frais horisontal dan vertikal. Dimana hal yang membedakan dari dua jenis mesin frais tersebut adalah pada bentuk fisik mesin yang disesuaikan dengan jenis pekerjaan pada mesin frais.

Gambar 1. (a) Mesin Frais Vertikal (b) Mesin Frais Horizontal

 

Disebut mesin frais horisontal jika kedudukan sumbu spindel mesin sejajar dengan permukaan meja mesin, dan disebut mesin frais vertikal jika sumbu spindel mesin tegak lurus terhadap permukaan meja mesin. Bagian-bagian utama dan gerakan-gerakan utama dari mesin frais dapat dilihat pada Gambar 2 berikut ini.

Gambar 2. Bagian-bagian dari Mesin (a) Frais Vertikal (b) Frais Horisontal

 

Selain mesin frais vertikal dan horisontal, terdapat mesin frais universal yang dimana penggunannya dapat difungsikan layaknya mesin frais vertikal atau horizontal sesuai dengan jenis pekerjaan.

 

Gambar 3. Mesin Frais Universal

 

 

B.   Fungsi Mesin Frais

Dengan berbagai kemungkinan gerakan meja meja mesin frais, mesin ini dapat digunakan untuk membentuk bidang-bidang diantaranya :

1.    Bidang-bidang rata datar

2.    Bidang-bidang rata miring menyudut

3.    Bidang-bidang siku

4.    Bidang-bidang sejajar

5.    Alur lurus atau melingkar

6.    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 untuk mengerjakan pekerjaan tersebut, yang dilakukan ini di antaranya yaitu:

1.    Roda gigi lurus

2.    Roda gigi helik

3.    Roda gigi payung

4.    Roda gigi cacing

5.    Nok/eksentrik

6.    Ulir scolor (ulir pada bidang datar)

7.    Ulir cacing yang mempunyai kisar besar dan tidak mampu dikerjakan di mesin bubut.

 

C.   Bagian-bagian Utama Mesin Frais dan Fungsinya

Mesin frais kontruksinya berbeda-beda, tetapi pada prinsipnya mesin ini mempunyai beberapa komponen utama, yaitu:

1.    Badan mesin/Collom

Badan mesin ini adalah berdiri tegak dan kokoh karena ia dipakai sebagai patokan dan merupakan dudukan dan rumah dari roda gigi. Selain dari itu juga akan jadi dudukan dari sumbu utama, bahkan untuk jadi dudukan motor dan puli-pulinya itulah ditempatkan. Bagian depan yang dikerjakan secara masinal, adalah bebentuk ekor burung tegak yaitu untuk gerak turun naiknya knee yang membawa sadel dan meja. Pada bagian sebelah atas kolom ini dipasang sumbu utama/spindel untuk dudukan dan membawa arbor sebagai pemegang dari pisau frais itu sendiri, sehingga dapat berputar.

 

Gambar 4. Badan Mesin/Collom

 

Pada bagian atas juga dibuat alur ekor burung mendatar yaitu untuk dudukan lengan, dan arm ini dapat didorong maju ataupun mundur untuk mencapai kedudukan tertentu.

 

2.    Lengan/Arm

Seperti  dikatakan di atas bahwa lengan itu letaknya di bagian paling atas dari badan mesin dan bawahnya mempunyai bentuk ekor burung yang pas kepada 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 kepada lengan tadi dan ia dapat dikunci pada posisi tertentu, sehingga cocok untuk kebutuhan pekerjaan tertentu. Pada beberapa jenis mesin, pendukung arbor ini jumlahnya ada yang satu ada yang dua buah untuk lebih kokohnya dukungan terhadap arbor.

 

Gambar 5. Lengan/Arm

 

3.    Meja mesin frais

Meja ini letaknya adalah di atas sadel, bentuknya segiempat panjang dan mempunyai alur-alur T yang berfungsi untuk penempatan baut dan mur T yang berfungsi sebagai pengikat.Untuk jenis mesin tetentu meja ini dapat diatur 0 samapai 45 derajat, miring ke kiri atau ke kanan. Pergerakan ke kiri atau ke kanan dari meja ini dengan bantuan memutar sumbu transportir yang mempunyai kisar tertentu, yaitu ada yang 5 atau 6 mm ada juga yang berukuran inchi. Apabila perlu meja ini dapat dikunci kepada sadel dan untuk pengefraisan dengan pemakanan menurun/Climb milling, maka pada meja mesin ini dipasang backlash eliminator untuk menahan loncatan dari meja karena pemakanan.

 

Gambar 6. Meja mesin frais

 

4.    Sadel (Dudukan Meja)

Sadel ini bentuknya persegi artinya mempunyai ukuran lebar sama dengan ukuran panjangnya, dan sadel ini mempunyai alur ekor burung yang pas kepada 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, artinya hanya dua arah saja yaitu mundur maju dan sadel ini dapat dikunci kepada lutut apabila diperlukan.

 

Di bagian atas dari sadel ini dibuat alur T melingkar 360 derajat, dengan tujuan untuk membautkan meja kepada sadel agar kokoh, dan alur bentuk melingkar ini yang memungkinkan meja diputar beberapa derajat menurut kebutuhan tertentu. Dan penunjukan besarnya derajat terdapat pada permukaan sadel itu sendiri. Di atas permukaan sadel itu juga dipasang handel pembalik arah gerakan otomatis dari meja.

 

Gambar 7. Sadel/dudukan Meja Mesin Frais

 

5.    Lutut/Knee

Lutut ini adalah mempunyai dua alur ekor burung yang saling tegak lurus, yaitu satu alur dipaskan kepada kolom dan satunya lagi dipaskan kepada sadel itu tadi. Lutut ini berbentuk rongga, dan dalam rongga itulah dipasang roda-roda gigi untuk gerakan otomatis, mundur maju, naik turun dan kiri kanan. Gerakan dari lutut ini hanya dua arah yaitu turun dan naik saja, lutut ini juga dapat dikuncikan kepada kolom, agar kukuh pada waktu pengefraisan.

 

Gambar 8. Lutut/Knee

 

6.    Alas mesin

Alas 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 yasng dikerjakandan berat perlengkapan yang dipakai serta berat dari alas itu sendiri.

Pada alas mesin ini dibuat rongga sebagai bak penampung, yaitu untuk menampung cairan pendingin. Dan pompa air untuk mengalirkan cairan pendingin kepada cutter dan benda kerja,juga dipasang pada alas ini untuk membuat sirkulasi air pendingin itu tadi.

 

Gambar 9. Alas Mesin Frais

 

D.   Alat Kelengkapan Mesin Frais

1.    Peralatan pemegang/Penjepit pisau frais

No	Nama Alat	Kegunaan
1.	Drill Chuck Arbor	Alat ini dipakai untuk mencekam mata bor, atau tool lain yang berdiameter kecil dan memiliki bentuk tangkai silindris.
2.	Sleeve Arbor a.    For cutter b.    For drill	For Cutter Digunakan untuk mencekam end mill cutter yang memiliki bentuk tangkai tirus.   For Drill Digunakan untuk mencekam twist drill yang memiliki bentuk tangkai tirus.
3.	Collet Arbor	Digunakan untuk mencekam pisau  dengan tangkai silindris, dan didesain untuk dapat mencekam pisau dengan diameter yang bervariasi sesuai dengan kapasitas collet yang sudah ditentukan.
4.	Stub Arbor	Digunakan untuk mencekam face mill, shell end mill cutter, dan beberapa tools lain yang memiliki lubang silindris di tengah, dan tanpa perlu menambahkan ring untuk membantu pencekaman.
5.	Short Arbor	Short arbor ini digunakan untuk mencekam shell end mill  cutter dan beberapa tools lain yang memiliki lubang silindris ditengah, dan biasanya perlu ditambahkan ring untuk membantu proses pencekaman.
6.	Long Arbor	Long Arbor  digunakan sebagai dudukan pisau (slab mill,  side and face mill, slitting saw, dll.) yang dipasang pada spindel utama pada posisi mendatar (horizontal). Long arbor dilengkapi dengan ring-ring yang berfungsi untuk memposisikan kedudukan pisau dan sekaligus untuk menjepit pisau. Pada long arbor terdapat alur pasak.
7.	Side Lock Arbor	Salah satu jenis Arbor yang digunakan untuk mencekam cutter dengan tangkai silindris, dimana prinsip pencekamannya cukup sederhana, yaitu hanya dengan mengencangkan screw yang ada pada arbor, sehingga screw tersebut menekan cutter dan mengikatnya, untuk itu perlu ada bidang rata pada sisi tangkai cutter, agar bisa tercekam dengan baik.
8.	Boring Head Arbor	Digunakan untuk mencekam boring tools, dimana pada boring head biasanya disertai skala yang cukup teliti untuk pembuatan lubang yang memiliki ukuran presisi.

 

2.    Peralatan pemegang/penjepit benda kerja

No.	Nama Alat	Kegunaan
1.	Clamping	Clamping digunakan untuk mencekam material langsung pada meja mesin frais. Dalam hal ini clamp digunakan sebagai pencekam sedangkan Tslot Bolt sebagai pengencangnya.
2.	Angle Plate	Angle plate digunakan sebagai dudukan atau basis dari benda kerja yang dituntut memiliki kesikuan yang teliti,  yang tidak bisa dicekam dengan ragum. Benda kerja yang dipasang pada angle plate, dicekam dengan menggunakan clamp.
3.	V-Blocks	V-blocks digunakan untuk pencekaman batang poros yang akan dikerjakan dengan mesin frais. Batang poros yang pendek biasanya ditempatkan pada sebuah V-blocks saja, tetapi jika batang porosnya panjang, dibutuhkan dua buah V-blocks atau lebih dipasang pada meja mesin. V-blocks dan benda kerja dicekam pada meja mesin frais dengan menggunakan clamp.
4.	Vice Machine a.    Vice Plate b.    Swivel Vice c.    Compound Vice	Vice plate atau ragum rata merupakan alat pencekam benda kerja yang paling sering digunakan dalam proses pemesinan frais.       Swivel vice memiliki kemampuan untuk diubah sudutnya pada satu sudut putar, sehingga mampu digunakan untuk pembuatan sudut pada proses pemesinan frais.     Compound vice ini memiliki lebih dari satu sudut putar, sehingga bisa digunakan untuk pembuatan sudut / profil yang lebih rumit.
5.	Rotary Table	Rotary table digunakan untuk membuat pembagian jarak-jarak lobang, alur radius (melingkar), dan bentuk-bentuk segi banyak.
6.	Deviding Head	Deviding head digunakan untuk membuat segi-segi yang beraturan pada poros benda kerja, maupun untuk membuat alur helik pada pemesinan frais. Deviding head biasanya dilengkapi dengan plat pembagi yang berfungsi untuk membantu pembagian yang tidak dapat dilakukan dengan pembagian langsung. Untuk melakukan pembagian deferensial dan pembuatan alur helik, deviding head dilengkapi juga dengan roda-roda tukar.