Teori dasar mesin Frais (milling machine)

       Pada tahun 1940, otomatis dengan menggunakancams, seperti halnya screw mesin danpercekaman chuck otomatis, telah dikembangkandengan baik pada dekade ini. Dengan berakhirnyaperang dunia ke dua, banyak ide tambahanpengembangan mesin servo yang dapatdigunakan di udara. Beberapa ide dimana dalamwktu dekat menggabungkan antara teknologiyang timbul dari digital komputer merubah controlmesin tool sangat drastik. Pengembangan secararinci sangat maju pada setiap decade setelahperang dunia ke dua.Pada tahun 1950, pembuatan numerical control(NC) telah muncul.Pada tahun 1960 dan 1970, NC dikembangkanmenjadi CNC, penyimpanan data dan pemasukanmedia dikembangkan, computer processing powerdan kapasitas memori terus meningkat, danmesin-mesin NC dan CNC berangsur-angsurdirubah dari level perusahaan yang besar ke levelperusahaan yang medium (menengah).

     Pengerjaan logam dalam dunia manufacturing ada beberapa macam, mulai dari pengerjaan panas, pengerjaan dingin hingga pengerjaan logam secara mekanis.

Pengerjaan mekanis logam biasanya digunakan untuk pengerjaan lanjutan maupun pengerjaan finishing, sehingga dalam pengerjaan mekanis dikenal beberapa prinsip pengerjaan, salah satunya adalah pengerjaan perataan permukaan dengan menggunakan mesin Frais atau biasa juga disebut mesinMilling.Mesin milling adalah mesin yang paling mampu melakukan banyak tugas bila dibandingkan dengan mesin perkakas yang lain. Hal ini disebabkan karena selain mampu memesin permukaan datar maupun berlekuk dengan penyelesaian dan ketelitian istimewa, juga berguna untuk menghaluskan atau meratakan benda kerja sesuai dengan dimensi yang dikehendaki.

Mesin milling dapat menghasilkan permukaan bidang rata yang cukup halus, tetapi proses ini membutuhkan pelumas berupa oli yang berguna untukpendingin mata milling agar tidak cepat aus.

Proses milling adalah proses yang menghasilkan chips (beram).Milling menghasilkan permukaan yang datar atau berbentuk profil pada ukuran yang ditentukan dan kehalusan atau kualitas permukaan yang ditentukan.

Mesin frais (Milling machine) Merupakan salah satu mesin konvensional yang mampu mengerjakan suatu benda kerja dalam permukaan datar ,sisi,tegak,miring, bahkan alur rodagigi.Mesin perkakas ini mengerjakan atau menyelesaikan suatu benda kerja dengan menggunakan pisau milling(cutter) . Dengan ini Suatu mesin perkakas yang mengerjakan benda kerja menggunakan pisau atau pahat frais berputar pada poros utama mesin dan benda kerja di hantarkan ke pisau tersebut,baik dalam arah Horizontal,Melintang,maupun Vertikal.

Jenis-jenis Mesin frais
Terdapat beberapa jenis mesin frais. Berdasarkan spindelnya mesin frais dibedakan atas:
1.Mesin frais Vertical
Mesin ini adalah terutama sebuah mesin ruang perkakas yang di konstruksi untuk pekerjaan yang sangat teliti.Penampilannya mirip dengan mesin frais jenis datar.Perbedaan adalah bahwa meja kerjanya dilengkapi gerak ke empat yang memungkinkan meja untuk berputar horizontal.
2.Mesin frais universal
Mesin frais Universal adalah mesin produksi dari konstruksi yang kasar.Bangkunya ini adalah benda cor yang kaku dan berat serta menyangga sebuah meja kerja yang hanya memiliki gerakan longitudinal. Penyetelan vertikal di berikan dalam kepala spindel dan suatu penyetelan lintang di buat dalam pena atau ram spindel.

                             Bagian-bagian Mesin Frais

            Bagian—bagian mesin frais dapat dilihat pada gambar di bawah ini yaitu:

A.    Lengan untuk kedudukan penyongkong obor

B.     Penyongkong obor

C.     Tunas untuk mengerakan meja secara otomatis

D.    Nok pembatas, untuk membatasi jarak gerakan otomatis meja

E.     Meja mesin, tempat untuk memasang benda kerja dengan perlengkapan mesin

F.      Engkol untuk mengerakan meja dalam arah memanjang

G.    Tuas untuk mengunci meja

H.    Baut menyetel, untuk menghilangkan getaran meja

I.       Engkol untuk menggerakan lutut dalam arah melintang.

J.       Engkol untuk menggerakan lutut dalam arah tegak

K.    Tuas untuk mengunci meja

L.     Tabung pendukung dengan batang ulir, untuk mngatur tingginya meja

M.   Lutut untuk kedudukan alas meja

                       N.    Tuas untuk mnegunci sadel      

          O.    Alas meja, tempat kedudukan untuk meja

          P.      Tuas untuk merubah kecepatan motor listrik

           Q.    Engkol meja

          R.     Tuas untuk menentukan besarnya putaran spindel/pisau frais

          S.      Tuas untuk mengatur angka-angka kecepatan spindel/pisau frais

          T.      Tiang, untuk mengantar turun naiknya meja

          U.    Spindel, untuk memutarkan arbor dan pisau frais

         V.    Tuas untuk menjalankan spindle

D.Macam-Macam Pisau Frais

Ada bermacam-macam pisau pada mesin frais. Berikut ini jenis pisau frais adalah:

1. Pisau silindris, pisau ini digunakan untuk menghasilkan permukaan horizontal dan dapat mengerjakan permukaan yang lebar dan pekerjaan berat.

2. Pisau muka dan sisi, pisau ini memiliki gigi potong di kedua sisinya. Digunakan untuk menghasilkan celah dan ketika digunakan dalam pemasangan untuk menghasilkan permukaan rata, kotak, hexagonal, dll. Untuk ukuran yang besar, gigi dibuat terpisah dan dimasukkan ke dalam badan pisau. Keuntungan ini memungkinkan cutter dapat dicabut dan dipasang jika mengalami kerusakan.

3. Slotting cutter, Pisau ini hanya memilki gigi di bagian kelilingnya dan pisau ini digunakanuntuk pemotongan celah dan alur pasak

4. Metal slitting saw, pisau ini memiliki gigi hanya di bagian keliling saja atau memiliki gigi keduanya di bagian keliling dan sisi sisinya. Digunakan untuk memotong kedalaman celah dan untuk memotong panjang dari material. Ketipisan dari pisau bermacam -macam dari 1 mm – 5 mm dan ketipisan pada bagian tengah lebih tipis dari bagian tepinya. Hal ini untuk mencegah pisau dari terjepit dicelah.

5. Frais ujung, Frais ujung berukuran dari berdiameter 4 mm sampai diameter 40 mm.

6. Shell end mill, Kelopak frais ujung dibuat untuk disesuaikan dibor pendek yang dipasang di poros. Kelopak frais ujung lebih murah untuk diganti daripada frais ujung padat/solid.

7. Frais muka, Pisau ini dibuat untuk mengerjakan pemotongan berat dan juga digunakan untuk menghasilkan permukaan yang datar. Ini lebih akurat daripada cylindrical slab mill/frais slab silindris. Frais muka memiliki gigi di ujung muka dan kelilingnya. Panjang dari gigi di kelilingnya selalu kurang dari separuh diameter dari pisaunya.

8. Tee-slot cutter, Pisau ini digunakan untuk frais celah awal. Suatu celah atau alur harus dibuat pada benda kerja sebelum pisau ini digunakan.

materi mesin bubut

PENGERTIAN MESIN BUBUT

Mesin Bubut adalah suatu Mesin perkakas yang digunakan untuk memotong benda yang diputar. Bubut sendiri merupakan suatu proses pemakanan benda kerja yang sayatannya dilakukan dengan cara memutar benda kerja kemudian dikenakan pada pahat yang digerakkan secara translasi sejajar dengan sumbu putar dari benda kerja. Gerakan putar dari benda kerja disebut gerak potong relatif dan gerakkan translasi dari pahat disebut gerak umpan. Dengan mengatur perbandingan kecepatan rotasi benda kerja dan kecepatan translasi pahat maka akan diperoleh berbagai macam ulir dengan ukuran kisar yang berbeda. Hal ini dapat dilakukan dengan jalan menukar roda gigi translasi yang menghubungkan poros spindel dengan poros ulir.
Roda gigi penukar disediakan secara khusus untuk memenuhi keperluan pembuatan ulir. Jumlah gigi pada masing-masing roda gigi penukar bervariasi besarnya mulai dari jumlah 15 sampai dengan jumlah gigi maksimum 127. Roda gigi penukar dengan jumlah 127 mempunyai kekhususan karena digunakan untuk konversi dari ulir metrik ke ulir inci.

Bagian-bagian mesin

Mesin bubut terdiri dari kepala tetap dan meja. Adapun penjelasannya sebagai berikut

Kepala tetap

Kepala tetap adalah bagian dari mesin bubut yang letaknya disebelah kiri mesin, dan bagian inilah yang memutar benda kerja yang didalamnya terdapat transmisi roda gigi. Pada Kepala tetap ini ditempatkan berbagai bagian mesin yang memudahkan kita melakukan pekerjaan. beberapa bagian yang ada di kepala tetap adalah Plat mesin; engkol pengatur pasangan roda gigi;cakra bertingkat; motor penggerak mesin.Pada kepala tetap ini pula kita memasang alat pemegang benda kerja sehingga aman pada saat dikerjakan. Alat pemegang atau penjepit ini disebut Cekam. Cekam ini dibedakan menjadi dua, yaitu Cekam rahang tiga dan cekam rahang empat. Cekam rahang tiga pergerakan rahang penjepitnya adalah serentak sehingga pada saat kita menggerakkan satu kunci penggeraknya, maka ketiga rahang bergerak serentak. Cekam rahang empat, pada saat kita menggerakkan kunci penggeraknya, maka rahang yang bergerak adalah satu persatu.

Kepala lepas

Bagian dari mesin bubut yang letaknya disebelah kanan dari mesin bubut, yang berfungsi untuk menopang benda kerja yang panjang. Pada saat mengerjakan benda berukuran panjang, kemungkinan bengkok sangat besar sehingga harus ditopang pada kedua ujung, yaitu di kepala tetap dan kepala lepas ini.

Alas mesin

Alas mesin berfungsi untuk tempat kedudukan kepal lepas, tempat kedudukan eretan dan tempat kedudukan penyangga diam.

Eretan

Eretan adalah alat yang digunakan untuk melakukan proses pemakanan pada benda kerja dengan cara menggerakkan kekiri dan kekanan sepanjang meja. Eretan utama akan bergerak sepanjang meja sambil membawa eretan lintang dan eretan atas dan dudukan pahat.

Prinsip kerja mesin bubut

Proses pembubutan adalah salah satu proses pemesinan yang mengunakan pahat dengan satu mata potong untuk membuang material dari permukaan benda kerja yang berputar. Pahat bergerak pada arah linier sejajar dengan sumbu putar benda kerja seperti yang terlihat pada gambar. Dengan mekanisme kerja seperti ini, maka Proses bubut memiliki kekhususan untuk membuat benda kerja yang berbentuk silindrik.
Benda kerja di cekan dengan poros spindel dengan bantuan chuck yang memiliki rahang pada salah satu ujungnya. Poros spindel akan memutar benda kerja melalui piringan pembawa sehingga memutar roda gigi pada poros spindel. Melalui roda gigi penghubung, putaran akan disampaikan ke roda gigi poros ulir. Oleh klem berulir, putaran poros ulir tersebut diubah menjadi gerak translasi pada eretan yang membawa pahat. Akibatnya pada benda kerja akan terjadi sayatan yang berbentuk ulir.

Jenis Jenis Pembubutan

Pembubutan tepi (facing)

Pengerjaan benda kerja terhadap tepi penampangnya atau tegak lurus terhadap sumbu benda kerja.

Pembubutan silindris (turning)

Pengerjaan benda kerja dilakukan sepanjang garis sumbunya. Baik pengerjaan tepi maupun pengerjaan silindris posisi dari sisi potong pahtnya harus terletak senter terhadap garis sumbu dan ini berlaku untuk semua proses pemotongan pada mesin bubut.

Pembubutan alur (grooving)

Pembubutan yang di lakukan di antara dua permukaan.

Pembubutan tirus (chempering)

Adapun caranya sebagai berikut : • Dengan memutar compound rest • Dengan menggeser sumbu tail stock • Dengan menggunakan taper attachment.

Pembubutan ulir (threading)

Bentuk ulir didapat dengan cara menggerinda pahat menjadi bentuk yang sesuai dengan menggunakan referensi mal ulir (thread gauge). Atau bisa juga menggunakan pahat tertentu ukurannya yangsudah di jual di pasaran, biasanya untuk ulir-ulir standar.

Drilling

Membuat lubang awal pada benda kerja

Boring

Memperbesar lubang pad benda kerja.

Kartel (knurling)

Membuat profil atau grif pegangan pada benda kerja seperti pada pegangan tang,obeng agar tidak licin.

Reaming

Memperhalus lubang pada benda kerja. Hal ini dilakukan untuk hasil pembubutan dalam atau pengeboran di atas mesin bubut. Pada tingkatan tertentu dibutuhkan kehalusan sesuai ketentuan. Untuk kegiatan tersebut dipergunakan alat Reamer. Benda berlubang yang akan dihaluskan dikepit pada cekam kepala tetap, sementara reamer dipasang pada hower dan dijepit di senter kepala lepas. Pada saat proses penghalusan, posisi kepala lepas didekatkan sehingga reamer dapat masuk ke lubang benda kerja. Selanjutnya, mesin dinyalakan dan putaran reamer digerakkan memasuki lubang sehingga geriginya bergesek dengan dinding lubang. Pada saat itulah terjadi proses penghalusan dinding lubang.

Jenis-jenis Mesin Bubut

Jenis mesin bubut pada garis besarnya diklasifikasikan dalam empat kelompok, yaitu:

Mesin bubut ringan

Mesin bubut ini dimaksudkan untuk latihan dan pekerjaan ringan. Bentuk peralatannya kecil dan sederhana. Dipergunakan untuk mengerjakan benda-benda kerja yang berukuran kecil. Mesin ini terbagi atas mesin bubut bangku dan model lantai, konstruksinya merupakan gambaran mesin bubut bangku dan model lantai, konstruksinya merupakan gambaran mesin bubut yang besar dan berat.

Mesin bubut sedang (medium lathe)

Konstruksi mesin ini lebih cermat dan dilengkapi dengan penggabungan peralatan khusus. Oleh karena itu mesin ini digunakan untuk pekerjaan yang lebih banyak variasinya dan lebih teliti. Fungsi utama adalah untuk menghasilkan atau memperbaiki perkakas secara produksi.

Mesin bubut standar (Standard Lathe)

Mesin ini dibuat lebih berat, daya kudanya lebih besar daripada yang dikerjakan mesin bubut ringan dan mesin ini merupakan standar dalam pembuatan mesin-mesin bubut pada umumnya.

Mesin bubut meja panjang (Long Bed Lathe)

Mesin ini termasuk mesin bubut industri yang digunakan untuk mengerjakan pekerjaan-pekerjaan panjang dan besar, bahan roda gigi dan lainnya.

Jenis lain mesin bubut secara prinsip

Mesin bubut centre lathe

Mesin bubut ini dirancang utnuk berbagai macam bentuk dan yang paling umum digunakan, cara kerjanya benda kerja dipegang (dicekam) pada poros spindle dengan bantuan chuck yang memiliki rahang pada salah satu ujungnya, yaitu pada pusat sumbu putarnya, sementara ujung lainnya dapat ditumpu dengan center lain.

Mesin Bubut Sabuk

Poros spindel akan memutar benda kerja melalui piringan pembawa sehingga memutar roda gigi yang digerakkan sabuk atau puli pada poros spindel. Melalui roda gigi penghubung, putaran akan disampaikan ke roda gigi poros ulir. Oleh klem berulir, putaran poros ulir tersebut diubah menjadi gerak translasi pada eretan yang membawa pahat. Akibatnya pada benda kerja akan terjadi sayatan yang berbentuk ulir.

Mesin bubut vertical turning and boring milling

Mesin ini bekerja secara otomatis, pada pembuatan benda kerja yang dibubut dari tangan, pekerjaan yang tidak dilakukan secara otomatis hanyalah pemasangan batang-batang yang baru dan menyalurkan produk-produk yang telah dikerjakan, oleh sebab itu satu pekerja dapat mengawasi beberapa buah mesin otomatis dengan mudah.

Mesin bubut facing lathe

Sebuah mesin bubut terutama digunakan untuk membubut benda kerja berbentuk piringan yang besar. Benda-benda kerjanya dikencangkan dengan cakar-cakar yang dapat disetting pada sebuah pelat penyeting yang besar, tidak terdapat kepala lepas.

Mesin Bubut Turret

Mesin bubut turret mempunyai ciri khusus terutama menyesuaikan terhadap produksi. “Ketrampilan pekerja” dibuat pada mesin ini sehingga memungkinkan bagi operator yang tidak berpengalaman untuk memproduksi kembali suku cadang yang identik. Kebalikannya, pembubut mesin memerlukan operator yang sangat terampil dan mengambil waktu yang lebih lama untuk memproduksi kembali beberapa suku cadang yang dimensinya sama.
Karakteristik utama dari mesin bubut jenis ini adalah bahwa pahat untuk operasi berurutan dapat disetting dalam kesiagaan untuk penggunaaan dalam urutan yang sesuai. Meskipun diperlukan keterampilan yang sangat tinggi untuk mengunci dan mengatur pahat dengan tepat tapi satu kali sudah benar maka hanya sedikit keterampilan untuk mengoperasikannya dan banyak suku cadang dapat diproduksi sebelum pensettingan dilakukan atau diperlukan kembali.

Mesin bubut Turret Jenis Sadel

Mempunyai turret yang dipasangkan langsung pada sadel yang bergerak maju mundur dengan turret
Mesin bubut turret vertikal=== Mesin bubut vertikal adalah sebuah mesin yang mirip Freis pengebor vertikal, tetapi memiliki karakteristik pengaturan turret untuk memegang pahat. Terdiri atas pencekam atau meja putar dalam kedudukan horizontal, dengan turret yang dipasangkan diatas rel penyilang sebagai tambahan, terdapat paling tidak satu kepala samping yang dilengkapi dengan turret bujur sangkar untuk memegang pahat.
Semua pahat yang dipasangkan pada turret atau kepala samping mempunyai perangkat penghenti masing-masing, sehingga panjang pemotongan dapat sama dalam daur mesin yang berurutan. Pengaruhnya adalah sama seperti bubut turret yang berdiri pada ujung kepala tetap. Dan mempunyai segala ciri yang diperlukan untuk memudahkan pemuat, pemegang dan pemesinan dari suku cadang yang diameternya besar dan berat. Pada mesin ini hanya dilakukan pekerjaan pencekaman.

 

PERLENGKAPAN MESIN BUBUT

Mesin bubut mempunyai beberapa perlengkapan yang perlu kita ketahui. Diantaranya sebagai berikut :
1. Cekam (Chuck)

Fungsi dari cekam adalah untuk menjepit benda kerja. Cekam pada mesin bubut mempunyai 2 bentuk yang berbeda sesuai dengan fungsinya, yaitu cekam rahang tiga digunakan menjepit benda-benda silindris serta cekam rahang empat digunakan untuk menjepit benda non silindris contohnya benda yang berbentuk segiempat dll. Berikut gambar cekam rahang tiga dan cekam rahang empat.

Cekam rahang tiga

2. Penyangga

Penyangga digunakan untuk membantu menyangga benda kerja pada saat proses membubut bila yang dibubut adalah benda yang panjang. Bagian yang bersentuhan langsung dengan benda kerja terbuat dari kuningan sehingga tidak merusak benda kerja pada saat digunakan. Penyangga ada dua macam yaitu : penyangga tetap (steady rest) dan penyangga jalan (follow rest). Dibawah ini gambar dari penyangga tetap dan penyangga jalan.

Gambar Penyangga Tetap (Steady Rest)

Gambar Penyangga Berjalan (Follow Rest)

3. Senter

Senter digunakan untuk menopang/menahan ujung dari benda kerja ketika dibubut agar benda kerja yang dibubut tidak goyang serta bengkok. Sebelum dipasang pada senter, benda kerja harus dilubangi terlebih dahulu dengan center drill sebagai tempat masuknya ujung senter. Senter ada dua macam, yaitu senter mati dan senter putar. Senter mati ujungnya tidak dapat berputar sehingga gaya geseknya lebih besar, sedangkan senter putar dapat berputar mengikuti putaran dari benda kerja. Berikut ini gambar dari senter mati dan senter putar :

Gambar Senter Mati dan senter putar

  Pekerjaan yang dapat dilakukan pada mesin bubut

 

a)  Membubut muka

Membubut permukaan hendaklah diperhatikan beberapa hal berikut ini :
* jangan terlalu panjang keluar benda kerja terikat pada cekam
*pahat harus setinggi senter
*gerakan pahat maju mulai dari sumbu benda kerja dengan putaran benda kerja searah jarum jam atau gerakan pahat maju menuju sumbu benda kerja dengan putaran benda kerja berlawanan arah jarum jam (putaran mesin harus berlawanan dengan arah mata sayat alat potong).

Gambar 1 Bubut Muka

b)  Membubut lurus
Pekerjaan membubut lurus untuk jenis pekerjaan yang panjangnya relatif pendek, dapat dilakukan dengan pencekaman langsung.Untuk pekerjaan membubut lurus yang dituntut hasil kesepusatan yang presisi, maka pembubutannya harus dilakukan diantara dua senter.
Sedangkan pekerjaan membubut lurus untuk benda yang panjang dan berdiameter kecil maka harus diperhatikan beberapa hal berikut ini :
o  benda kerja didukung dengan dua buah senter
o  gunakan penyangga, plat pembawa dan pembawa bila benda kerjanya panjang.
o  pahat harus setinggi senter
o  pilih besarnya kecepatan putaran menggunakan rumus atau menggunakan tabel
o  setel posisi pahat menyentuh benda kerja dan set dial ukur pada eretan melintang pada posisi 0
o  setel posisi pahat pada batas ujung maksimum awal langkah pada dial eretan memanjang posisi 0
o  pengukuran sebaiknya menggunakan alat ukur mesin itu sendiri
o  gunakan pahat yang mempunyai sudut potong yang tepat
o  jalankan mesin dan perhatikan besarnya pemakanan serta hasil penyayatannya.

c) Membubut tirus (konis)
Membubut tirus serupa dengan membubut lurus hanya bedanya gerakan pahat disetel mengikuti sudut tirus yang dikehendaki pada eretan atas, atau penggeseran kepala lepas atau dengan alat Bantu taper attachment (perlengakapan tirus). Jenis pahatnyapun serupa yang digunakan dalam membubut lurus. Penyetelan peralatan eretan atas, atau penggeseran kepala lepas atau dengan alat bantu taper attachment pada saat membubut tirus tergantung pada sudut ketirusan benda kerja yang akan dikerjakan. Pembubutan tirus dapat dilkukan dengan beberapa cara diantaranya :
Dengan penggeseran eretan atas.
Pembubutan tirus dengan penggeseran eretan atas, dapat dilakukan dengan mengatur/menggeser eretan atas sesuai besaran derajat yang dikehendaki. Dalam hal ini pergeseran eretan atas dari posisi sejajar dengan senter mesin digeser/diputar sebesar sudut yang dikehendaki.
Pembubutan tirus dengan cara ini hanya terbatas pada panjang titik tertentu (relatif pendek), sebab tergantung pada besar kecilnya eretan atas yang dapat digeserkan. Kelebihan pembubutan tirus dengan cara ini dapat melakukan pembuatan tirus dalam dan luar, juga bentuk‐bentuk tirus yang besar, sedangkan kekurangannya adalah tidak dapat dikerjakan secara otomatis, jadi selalu dilakukan dengan tangan.

Gambar 2 Pembubutan Tirus dengan Pergeseran Eretan Atas

Pembubutan tirus dengan penggeseran eretan dapat dihitung dengan rumus:

Gambar 3 Rumus Pergeseran Eretan Atas

D = diameter besar ketirusan

d = diameter kecil ketirusan

l = panjang ketirusan

α = sudut pergeseran eretan atas