MESIN FREIS

A. Teori Dasar Mesin Freis (milling machine)

Pada Tahun 1940, otomatis dengan menggunakan cams, seperti halnya screw mesin dan

percekaman chuck otomatis, telah dikembangkan dengan baik pada dekade ini, dengan

berakhirnya perang dunia ke 2.

Definisi mesin freis

Mesin freis merupakan salah satu mesin konvensional yang mampu mengerjakan suatu

benda kerja dalam permukaan sisi datar, tegak, miring, bahkan alur roda gigi. Mesin perkakas ini

mengerjakan atau menyelesaikan suatu benda kerja dengan menggunakan pisau milling (cutter)

pemasukan media dikembangkan, computer processing power dan kapasitas memori terus

meningkat, dan mesin-mesin NC dan CNC berangsur-angsur dirubah dari level perusahaan yang

besar ke level perusahaan yang medium (menengah).

Pengerjaan logam dalam dunia manufacturing ada beberapa macam, mulai dari

pengerjaan panas, pengerjaan dingin, hingga pengerjaan secara mekanis. Pengerjaan mesin

mekanis loagam 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 freis atau biasa juga disebut mesin

milling.

Mesin milling adalah mesin yang paling mampu melakukan banyak tugas bila

dibandingkan dengan mesin perkakas yang lain. Hal ini disebabakan karena selain mampu

memesin permukaan datar maupun berlekuk dengan penyelesaian dan ketelitian yang istimewa,

juga berguna untuk menghaluskan atau meratakan benda kerja sesuai dengan dimensi yang

dikehendaki.

Mesinfrais adalah salah satu jenis mesin perkakas yang mampu melakukan bebagaimacam tugas

dibandingkan dengan mesin perkakas lainya. Permukaan yang datarmaupun yang belekuk, dapat diproses

dengan mesin ini dengan ketelitian yang tinggi,termasuk pemotongan sudut, celah, roda gigi, dan

ceruk juga dapat diproses denganbaik menggunakan mesin ini. Bila alat pemotong dan bornya

dilepas maka dapatdigunakan untuk pahat gurdi, alat pembesar lubang,dan bor. Karena mesin

inidilengkapi mesin penyetel micrometer untuk mengatur gerakan dari mejanya, makalubang dan

pemotongan yang lain dapat diberi jarak secara tepat.

Mengefrais adalah mengerjakan logam dengan mesin yang menggunakan pemotong yang

berputar yang mempnyai sejumlah mata poting.Ada dua jenis pahat freis yang paling banyak

digunakan yaitu : horizontal, pahat freis dipasang pada sumbu utama horizontal.Yang kedua

vertikal pahat freis dipasang pada ujung spindel vertikal.Freis atau milling horizontal merupakan

suatu proses pemakanan benda kerja yang pengerjaannya atau kenyataannya dilakukan dengan

menggunakan pahat yang berputar oleh poros spindel mesin.Pahat freis (milling cutter)termasuk

jenis pahat bersisi potong banyak(multiple point tool).

B. Jenis-Jenis Mesin Freis

Terdapat beberapa jenis mesin freis. Berdasarkan spindelnya, mesin freis dibedakan atas:

1. Mesin freis tegak (Face Milling)

Mesin ini digunakan untuk pekerjaan yang sangat teliti. Ciri-cirinya sumbu putaran pahat

freis muka tegak lurus dengan permukaan benda kerja.

2. Mesin freis datar (slab milling)

Ciri-ciri mesin ini yaitu poros utamanya yang digunakan sebagai pemutar dan pemegang

alat potong pada posisi mendatar dan sumbu putaran pahat freis selubung sejajar dengan

permukaan benda kerja.

3. Mesin Freis Universal

Mesin ini 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

1

longitudinal. Penyetelan vertical diberikan dalam kepala spindel dan suatu penyetelan lintang

dibuat dalam pena atau ram spindel.

Gambar 1, a).mesin freis horizontal. b). mesin freis vertical

C. Bagian - Bagian Mesin Freis

Bagian – bagian mesin freis yaitu:

a.      Lengan untuk kedudukan penyongkong obor

b.      penyokong obor

c.       Tunas untuk menggerakkan meja secara otomatis

d.      Nok pembatas, untuk membatasi jarak gerakan otomatis meja

e.      Meja Mesin, tempat untuk memasangbenda kerja dengan perlengkapan mesin

f.        engkol untuk menggerakkan meja dalam arah memanjang

g.      tuas untuk mengunci meja

2

h.      Baut penyetel, untuk menghilangkan meja

i.        Engkol untuk menggerakkan lutut dalam arah melintang

j.        Engkol untuk menggerakkan lutut dalam arah tegak

k.       Tabung pendukung dengan batang ulir, untuk mengatur tingginya meja

l.        Lutut untuk kedudukan alas meja

m.    Tuas untuk merubah kecepatan motor listrik

n.      Tuas untuk mengunci sadel

o.      Alas meja, tempat kedudukan untuk meja

p.      Engkol meja

q.      Tuas untuk menentukan besarnya putaran spindel/pisau freis

r.       Tuas untuk mengatur turun naiknya meja

s.       Spindel untuk memutarkan arbor dan pisau freis

t.        Tuas untuk menjalankan spindel

D. Macam – Macam Pahat Freis

Ada bermacam – macam pahat pada mesin freis. Berikut ini jenis pahat freis adalah:

1.   Pahat Silindris

Pahat ini digunakan untuk menghasilkan permukaan horizontal dan dapat mengerjakan

permukaan yang lebar dan pekerjaan berat

2.   Pahat Muka dan Sisi

Pahat ini memiliki gigi potong di kedua sisinya digunakan untuk menghasilkan celah dan

ketika digunakan dalam pemsangan untuk menghasilkan permukaan rata, kotak, hexadiagonal,

dan lain-lain.Untuk ukuran yang besar, gigi dibuat terpisah dan dimasukkan kedalam badan

pahat.Keuntungan ini memungkinkan cutter dapat dicabut dan dipasang jika mengalami

kerusakan.

3.   Slotting Cutter

Pahat ini hanya memiliki gigi di bagian kelilingnya dan pahat ini digunakan untuk

pemotongan celah dan alur pasak

4.   Metal Slitting Saw

3

Pahat ini memiliki gigi hanya di bagian keliling saja, atau memiliki gigi keduanya di

bagian keliiling dan sisinya saja.Digunakan untuk memotong kedalaman celah dan untuk

pemotongan panjang dari material. Ketipisan pahat bermacam macam, dari 1mm – 5mm, dan

ketipisan pada bagian tengah lebih tipis dari bagian tepinya, hal ini untuk mencegah pahat untuk

terjepit di celah.

5.   Freis Ujung

Biasanya berukuran dari diameter 4mm – 40 mm

6.   Shell and Mill

Kelopak ujung freis dibuat untuk disesuaikan di bar pendek yang dipasang di bagian

poros.Kelopak freis ujung lebih mudah untuk diganti dari pada freis ujung padat atau solid.

7.   Freis Muka

Pahat ini dibuat untuk mengerjakan pemotongan berat dan juga digunakan untuk

menghasilkan permukaan yang datar.Ini lebih akurat dari pada Sylindrical Slab Mill atau Freis

Slab Silindris.Freis muka memiliki gigi diujung muka dan kelilingnya.panjang dari gigi

dikelilingnya selalu kurang dari separuh diameter dari pisaunya.

8.   Tee Slot Cutter

Pahat ini digunakan untuk freis celah awal, suatu celah atau alur harus dibuat pada benda

kerja sebelum pahat digunakan.

4

Gambar 2. Macam macam pahat freis

Prinsip Kerja Mesin Freis

1.1. Cara Kerja Mesin Freis (Milling Machine)

Pengerjaan yang terjadi dimesin freis horizontal.Benda kerja dijepit di suatu ragum mesin

atau peralatan khusus atau dijepit di meeja mesin freis.Pemotongan dikerjakan oleh pemakanan

benda kerja di bawah suatu pahat yang berputar.

Tenaga untuk pemotongan berasal dari energy listrik yang diubah menjadi gerak utama

oleh sebuah motor listrik, selanjutnya gerakan utama tersebut akan diteruskan melalui suatu

transmisi untuk menghasilkan gerakan putar pada spindel mesin milling.

5

Adapun langkah – langkah sebelum melakukan pengefreisan, yaitu:

1.   Mempersiapkan semua peralatan yang dibutuhkan dan benda kerja

2.   Mengukur benda kerja dengan menggunakan caliper dan menghaluskan sedikit permukaanya

dengan menggunakan kikir.

3.   Mengatur putaran spindel yang sesuai untuk jenis benda kerja

4.   Menempatkaan benda kerja yang akan di freis pada meja kerja

5. Mencari titik permukaan/titik nol dan kemudian melakukan pemakanan untuk masing –

masing sisi.

6.   Mengatur ketebalan pemakanan

7.   Mencatat waktu yang diperlukan untuk satu pemakanan

8.   Mencatat keadaan akhir benda kerja

1.2. Jenis – Jenis Pengerjaan Mesin Freis

1.   Menfreis Datar

Pengerjaan yang dilakukan untuk membuat datar permukaan benda kerja

2.   Menfreis Sudut

Pengerjaan yang dilakukan untuk membentuk sudut dengan kemiringan tertentu pada benda

kerja

3.   Menfreis Alur

Bentuk atau ukuran pahat freis yang digunakan untuk menfreis alur adalah tergantuk dari bentuk

alur itu.

4.   Menfreis Alur T

Menfreis alur T adalah pengerjaan dasar menfreis untuk membentuk alur T atau langkah

pertamanya yaitu benda kerja dijalankan dengan alur kemudian alur T nya digunakan freis Alur

T

5.   Menfreis Ekor Burung

Pengerjaan datar menfreis untuk membentuk alur atau celah ekor burung

6

1.3. Teknik pengefreisan

Teknik pengefreisan tergantung dari jenis mesin freis dan posisi alat potong. Ada 2

macam teknik pengefreisan, yaitu:

1.   Pengefreisan Sisi

Sisi mata potong sejajar dengan permukaan bidang benda kerja.Teknik ini menggunakan mesin

freis datar.

2.   Pengefreisan Muka

Sisi mata potong tegak lurus terhadap bidang permukaan benda kerja.Pahat freis mempunyai

mata potong sisi dan muka yang keduanya dapat melakukan pemotongan secara

bersamaan.Pengefreisan ini menggunakan mesin freis tegak.

1.4. Kecepatan Potong dan Pemakanan

Kecepatan potongpada mesin freis dapat didefinisikan sebagai panjangnya geram yang

terpotong oleh satu mata potong pisau freis dalam satu menit. Kecepatan potong untuk tiap – tiap

bahan tidak sama. Makin keras bahan, makin kecil harga kecepatan potongnya dan juga

sebaliknya.Kecepatan potong dalam pengefreisan ditentukan berdasarkan harga kecepatan

potong menurut bahan dan diameter pisau freis. Jika pahat freis mempunyai diameter 100 mm,

maka satu putaran penuh menempuh jarak p x d = 3,14 x 100 = 314 mm. jarak ini disebut jarak

keliling yang ditempuh mata freis. Bila Pahat freis berputar n putaran dalam satu menit, maka

jarak yang ditempuh oleh mata potong pahat freis menjadi p x d x n. Jarak yang ditempuh mata

pahat dalam satu menit disebut juga dengan kecepatan potong (V).

Perhitungan

1.1. Perhitungan Deviding Head

Deviding Head adalah satu bagian yang penting dalam proses freis, terutama untuk

pembuatan segi beraturan dan roda gigi. Di dalalm kepala pembagi, terdapat roda gigi cacing

7

dengan perbandingan 1:40, sehingga jika kita memutarkan 40 kali, maka benda kerja akan

berputar 1 kali penuh.

Untuk pembagian yang lebih presisi, misalnya pembuatan roda gigi, maka di bantu plat

pembagi dengan jumlah lubang seperti yang ada dalam table di bawah ini.

Tabel1.1 Plat Pembagi

PLATE PEMBAGI

BROWN AND SHARPE

Plate 1 15 – 16 – 17 – 18 – 19 – 20

Plate 2 21 – 23 – 27 – 29 – 31 – 33

Plate 3 37 – 39 – 41 – 43 – 47 – 49

CINCINNATI STANDARD PLATE

One Side 24 – 25 – 28 – 30 – 34 – 37 – 38 – 39 – 41 – 42 – 43

Other Side 46 – 47 – 49 – 51 – 53 – 54 – 57 – 58 – 59 – 62 - 66

1.2. Perhitungan Pembuatan Roda Gigi Lurus

Roda Gigi digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran tanpa selip, untuk

memindahkan daya dari poros-poros yang sejajar bias digunakan roda gigi lurus. Bentuk / Lajur

gigi ini sejajar dengan sumbunya. Profil gigi bias berbentuk melalui penggambaran evolvente

dengan sudut tekan a = 20 dan cycloid sebuah roda gigi mempunyai bagian bagian tertentu.

8

giginya, sering disingkat modul. Bila maka . Penyebutan modul harus diikuti

dengan satuannya, misalkan suatu roda gigi mempunyai modul 3 satuannya mm, jadi M = 3 mm.

Berikut dapat dilihat ukuran modul berdasarkan DIN 760.

Tabel 3.2 Ukuran Modul Berdasarkan DIN 760

NoModul

(mm)No

Modul

(mm)No

Modul

(mm)No

Modul

(mm)

1 0,3 15 2,75 29 10 43 27

2 0,4 16 3 30 11 44 30

3 0,5 17 3,25 31 12 45 33

4 0,6 18 3,5 32 13 46 36

5 0,7 19 3,75 33 14 47 39

6 0,8 20 4 34 15 48 42

7 0,9 21 4,5 35 16 49 45

8 1 22 5 36 17 50 50

9 1,25 23 5,5 37 18 51 55

10 1,5 24 6 38 19 52 60

11 1,75 25 6,5 39 20 53 65

12 2 26 7 40 22 54 70

13 2,25 27 8 41 23 55 75

9

14 2,5 28 9 42 24

Nomor Pahat Freis Untuk Roda Gigi

Antara

1

2

3

4

5

6

7

8

12 – 13 Gigi

14 – 16 Gigi

17 – 20 Gigi

26 – 34 Gigi

35 – 54 Gigi

55 – 134 Gigi

135 – Batang Gigi

135 – Batang Gigi

Elemen Pemesinan Mesin Freis

Proses Freis adalah jenis proses pemesinan dengan proses pemotongan menggunakan

mesin freis dan produk yang dihasilkan dengan penampang segiempat. Pahat freis mempunyai

empat mata potong jamak dengan jumlah mata potong sama dengan jumlah gigi freis. Pahat freis

terdapat dua jenis, yaitu : pahat freis selubung (slab milling cutter) dan pahat freis muka atau

tegak(facemillingcutter).

Proses freis dapat dibedakan menjadi dua cara, yaitu :

10

Proses freis datar (slab milling)

yaitu sumbu putaran pahat freis selubung sejajar dengan permukaan benda kerja.

Proses fries tegak (face milling)

yaitu sumbu putaran pahat freis muka tegak lurus dengan permukaan benda kerja

Proses freis naik dan turun untuk proses freis datar

Proses freis naik (up milling)      Proses freis turun (down milling)

Proses freis naik dan turun untuk proses freis tegak

Perbandingan antara proses freis naik dan freis turun adalah sebagai berikut :

1.      Proses Freis Naik

gaya potong yang terjadi lebih kecil, tetapi pahat freis lebih cepat aus karena mata potongnya

lebih banyak menggesek benda kerja pada saat mulai memotong dan permukaan benda kerja

lebih kasar.

2.      Proses Freis Turun

pahat freis tidak cepat aus, dan hasil permukaan benda kerja lebih halus serta hasilnya lebih

produktif, tetapi dapat menimbulkan getaran pada mesin apabila sistem kompensasi

keterlambatan gerak balik (back lash compensator) tidak begitu baik.

11

Gambar Mesin Milling

12

13

14

15

16

a)   Mesin Freis Horizontal ( Datar)

Proses Freis Datar (Slab Milling) yaitu sumbu putaran pahat Freis selubung sejajar dengan

permukaan benda kerja

b)  Mesin Freis Vertikal (Tegak)

Proses freis tegak (Face Milling) yaitu sumbu putaran pahat freis muka tegak lurus dengan

permukaan benda kerja.

Perbandingan antara proses freis naik dengan freis turun adalah sebagai berikut :

         Proses freis naik

17

Gaya potong yang terjadi lebih kecil, tetapi pahat frais lebih cepat aus karena mata potongnya

lebih banyak menggesek benda kerja lebih keras

         Proses Freis Turun

Pahat freis tidak cepat aus, dan hasil permukaan benda kerja lebih halus serta hasilnya lebih

produktif, tetapi dapat menimbulkan getaran pada mesin apabila sistem kompensasi

keterlambatan gerak balik (back last compensator) tidak begitu baik.

18

19