Materi > Bab 2

BAB II

ALAT POTONG MESIN FRAIS

 

Tujuan

Setelah mempelajari materi ini, dengan melalui mengamati, menanya, pengumpulan data, mengasosiasi dan mengkomunikasikan, peserta didik dapat:

1.    Mengetahui dan menjelaskan material pisau frais

2.    Menyebutkan dan menjelaskan macam-macam alat potong

3.    Menjelaskan geometris pisau frais

4.    Mengetahui dan menerapkan penggunaan dari pisau frais sesuai dengan fungsinya

 

A.   Material Pisau Frais

Pisau frais atau gigi pisau frais pada umunya terbuat dari bahan-bahan high speed steel, cemented carbide atau cast alloy.  Pisau frais dapat dibedakan mejadi pisau frais solid dan pisau frais inserted. Tipe solid dibuat dari material solid seperti HSS atau dibuat dari carbon steel, alloy steel, atau HSS dengan gigi cemented carbide yang dibrasing pada bodi pisau.

Pada pisau frais tipe sisipan (inserted), gigi-giginya dibuat dari HSS, cast alloy, atau cemented carbide. Body/tubuh pisau biasanya di          buat dari alloy steel untuk menghemat ongkos. Pisau inserted dapat dilepas apabila telah mengalami kerusakan/tumpul untuk diganti dengan yang baru.

 

Gambar 10. Pisau Frais Tipe Solid

 

Gambar 11. Pisau Frais Tipe Sisipan (Insert)

 

B.   Macam-macam Pisau Frais dan Kegunannya

Berdasarkan bentuknya, pisau frais dapat dibedakan sebagai berikut:

1.  Pisau frais rata (Plan miling cutter)

Pisau frais rata dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu, pisau frais rata untuk pemotongan ringan dan pisau frais rata untuk pemotongan berat.

a.    Pisau frais rata Untuk Pemotongan Ringan (Light Duty Plain Milling Machine).Pisau ini pada umumnya digunakan untuk pekerjaan-pekerjaan ringan Bentuk gigi dari pisau ini pada umunya berupa gigi lurus maupun gigi miring/helik. Gigi helik biasanya mempunyai sudut 25◦. Gigi-gigi helik lebih sesuai untuk pemakanan dengan tenaga yang lebih sedikit mulai awal pemakanan, getaran yang lebih ringan dan mampu menghasilkan permukaan yang lebih halus. Gigi-gigi pisau ini pada umumnya kecil dengan pitch kecil pula. Pisau ini didesain untuk pemotongan ringan dengan kecepatan sedang.

 

Gambar 12. Pisau Frais Lurus (Plan Milling Cutter)

 

b.    Pisau frais rata untuk Pemotongan Kasar/Berat (Heavy Duty Plain Millimg Cutter)   Pisau ini dibuat dengan ukuran lebih besar dan lebar dengan jumlah gigi yang lebih kecil daripada light duty plain milling. Untuk pisau frais dengan diameter 3” biasanya terdiri dari 8 gigi dan untuk diameter 4” biasanya 10 gigi. Sudut kemiringan gigi pisau antara 25^o - 45^o.Pisau ini didesain untuk pekerjaan–pekerjaan kasar (berat).

 

Gambar 13. Pisau Lurus Untuk Pemotongan Kasar/Berat

 

2.  Pisau Sisi (Side Milling Cutter)

Side Millling Cutter sama dengan Plain Milling Cutter namun pada salah satu sisi atau kedua sisi terdapat mata potong/mata pisau. Dengan pisau ini dapat dilakukan pemakanan pada sisi muka dan pada kedua sisi samping. Berikut acam-macam pisau sisi (side milling cutter) antara lain:

a.       Pisau sisi lurus (Plain side milling cutter) dengan sisi lurus pada sisi muka dan kedua sisi sampingnya.

b.      Pisau setengah sisi (half side milling cutter) mempunyai gigi helik pada sisi muka dan gigi pemotong pada satu sisi samping. Pisau tipe ini dianjurkan untuk pengefraisan permukaan kasar dan pengfraisan pada satu sisi saja.

c.       Pisau Staggered (Staggered tooth side milling cutter) pisau ini dianjurkan untuk pemotongan kasar dan alur atau slotting.

Gambar 14. Macam-macam Pisau Sisi (Side Milling Cutter)

 

3.  Pisau potong/Gergaji (Metal Slitting Saw)

Pisau ini didesain untuk operasi pemotongan benda kerja dan pembuatan alur sempit dan dalam (narrow slot). Untuk pemotongan yang dalam diperlukan kelonggaran (clearance) samping yang mencukupi. Terdapat beberapa macam pisau gergaji antara lain:

a.       Pisau gergaji rata (Plain metal seltting saw). Merupakan pisau yang paling tipis dengan sisi rata dan pada sisi sampingnya dibuat tirus masuk. Hal ini digunakan untuk mencegah terjadinya tekanan pada sisi pisau. Gigi-gigi pisau harus tajam dan mempunyai jumlah yang lebih banyak daripada pisau muka lurus (plain milling cutter). Namun demikian kecepatan pemakanan (feed) harus lebih rendah (biasanya 1/8 hingga ¼ dari feed yang digunakan pada pisau lurus. Pisau gergaji lurus biasanyan dibuat dengan ketebalan 1/32 inch sampai dengan 3/16 inch dengan diameter 2 ½“ sampai 8 “.

b.      Pisau Potong dengan Gigi  Samping (Metal Slitting Saw with Side  Teeth) Pisau ini mempunyai bentuk sama dengan pisau sisi. Pada sisi samping diberi kelonggaran untuk beram dan untuk melindungi atau mencegah pisau dari tekanan dan jepitan sewaktu pengoperasian. Pisau ini biasanya dibuat dengan tebal 1/16 inch sampai 3/16 inch dan diameter dari 2 ½“ sampai 8“. Pisau jenis ini dianjurkan untuk membuat alur yang dalam dan proses pemotongan.

c.       Pisau Potong Staggered (Stanggered Tooth Metal Slitting Saw) Pisau ini mempunyai bentuk yang sama pisau staggered. Pisau ini dianjurkan untuk pemotongan selebar 3/16 inchi dan selebihnya, dan bisa pula untuk pemotongan yang lebih tajam. Biasanya pisau ini mempunyai lebar3/16 inchi hingga ¼ Inchi dengan diameter 3” sampai 8”.

d.      Pisau Alur Sekrup (Screw Sloting Cutter) adalah pisau potong khusus yang didesain untuk memotong alur dalam kepala baut. Pisau ini juga dapat digunakan untuk pemotongan ringan seperti pemotongan tube copper, ring piston dan benda sejenisnya. Pisau ini mempunyai fine feeds. Pada sisi pisau ini dibuat lengkung lurus san sejajar. Pisau ini mempunyai lebar 0,020”-0,182” dan diameter maksimal 2 ¾ inchi.

Gambar 15. Macam-macam Pisau potong (Metal slitting saw): a. Pisau potong lurus, b. Pisau potong staggered dan pisau potong dengan gigi samping, dan c. Pisau alur sekrup

 

4.  Pisau Sudut (Angular Milling Cutter)

Pisau sudut digunakan untuk pemotongan sudut seperti pemotongan alur V, ekor burung, serrations dan gigi reamer. Terdapat dua macam pisau sudut yaitu:

a.    Pisau sudut tunggal. Pisau ini mempunyai satu sisi permukaan sudut. Pisau ini digunakan pada pembuatan alur ekor burung, nothes pada roda ratchet dan operasional sejenis. Sudut pisau ini pada umumnya antara 45^o – 60^o.

b.    Pisau sudut ganda digunakan untuk pembuatan alur V. Pisau ini mempunyai bentuk sisi V dan biasanya dibuat dengan sudut 45^o, 60^o, atau 90^o.

 

Gambar 16. Pisau Sudut (Angular Milling Cutter), a. Pisau sudut ganda, b. Pisau sudut tunggal

 

5.  Pisau Jari (End Mill Cutter)

End Mill Cutter merupakan pisau solid dengan sisi dan gagang yang menjadi satu. Namun demikian terdapat pisau end mill dengan mata pisau dan gagang terpisah yang disebut tipe shell. Selain tipe shell tersebut pisau end mill mempunyai gagang lurus atau tirus yang dapat dipasangkan pada spindel mesin frais. End mill dapat digunakan untuk pengefraisan muka, pengefraisan horizontal, vertikal, menyudut atau melingkar. Secara operasional end mill digunakan untuk pembuatan alur, keyways, pockets (kantong), shoulders (tingkat), permukaan datar dan pengefraisan bentuk.

End Mill sebagian besar digunakan pada mesin frais vertikal meskipun tidak menutup kemungkinan dipakai pada mesin frais horizontal. Terdapat berbagai macam bentuk end mill dan biasanya terbuat dari HSS, comented carbide, atu gigi comented carbide yang disisipkan. Macam-macam end mill tersebut antara lain:

a.    End mill dua mata (two flute). Pisau ini hanya mempunyai dua mata potong pada selubungnya. Ujung sisi didesain untuk dapat memotong hinggga ke center. Pisau ini dapat digunakan sebagaimana bor dan dapat pula digunakan untuk membuat alur.

b.    End mill dengan mata potong jamak. Pisau ini mempunyai tiga, empat, enam atau delapan sisi potong dan biasanya mempunyai diameter di atas 2“.

c.    Ball end mill. Pisau ini digunakan untuk pengefraisan fillet atau alur dengan radius pada permukaannya, untuk alur bulat, lubang, bentuk bola dan untuk semua pengerjaan bentuk bulat.

d.   Shell end mill. Pisau ini mempunyai lubang untuk pemasangannya pada arbor pendek. Gigi-gigi pisau ini biasanya berbentuk helik. Pisau ini dibuat lebih besar ukurannya dari pada pisau solid dan biasanya berukuran 1 ¼ “ sampai 6 “.

 

Gambar 17.  Pisau Jari ( end mill cutter) (A) Dua mata satu ujung, (B) Dua mata dua ujung, (C) Tiga mata satu ujung, (D) Mata ganda satu ujung, (E) Empat mata dua ujung, (F) Dua mata ujung bulat, (G) Type Carbide , (H) Tipe carbide gigi helik kanan, (I) Mata potong ganda gagang tirus, (J) Tipe carbide dengan ujung tirus dan gigi helik.

 

Gambar 18. Pisau Shell End Mill

 

6.    Pisau Muka (Face Milling Cuter)

Adalah pisau bentuk khusus dari pisau end mill besar. Pisau ini dibuat dengan ukuran 6“ atau lebih. Face milling cutter biasanya mempunyai mata potong sisip (inserted). Pisau ini biasanya dipasangkan langsung pada spindel mesin frais dan  digunakan untuk menghasilkan permukaan datar.

 

Gambar 19. Pisau Muka

 

7.    T-Slot Milling Cutter

Merupakan pisau tipe end mill khusus yang didesain untuk pemotongan alur T, seperti pada alur yang terdapat pada meja mesin frais.

 

Gambar 20. ­T-slot Milling Cutter

 

8.    Pisau Modul, merupakan pisau yang pada umumnya dipakai untuk membuat roda gigi dan reg gear.

Gambar 21. Pisau Modul

 

9.    Pisau Ekor burung digunakan untuk membuat alur ekor burung. Pisau ini sudut kemiringannya terletak pada sudut-sudut istimewa yaitu: 30^o, 45^o, 60^o.

Gambar 22. Pisau Ekor Burung

 

10. Pisau bentuk (Cekung dan cembung)

Pisau bentuk digunakan untuk mengefrais permukaan dengan bentuik yang bervariasi sesuai keinginan. Pisau ini dapat digunakan untuk mengefrais bentuk-bentuk dan ukuran standar maupun bentuk-bentuk dan ukuran yang berbeda-beda.

 

a.    Pisau cekung
b.    Pisau cembung
c.    Pisau sudut dan bulat
d.    Pisau frais bentuk khusus

Gambar 23. Macam-macam Pisau Bentuk

 

C.   Bentuk Geometris Pisau Frais

Pada pekerjaan khusus diperlukan pisau yang khusus pula, permukaan pisau yang harus diperhatikan adalah waktu pengasahan, sudut tatal, sudut bebas isi, sudut bebas depan, sudut bebas mata potong dan sudut bebas belakang. Umumnya profil pisau frais itu berbentuk roda gigi. Baik itu roda gigi lurus maupun helix. Sehingga memiliki unsur-unsur sebagai berikut :

Gambar 24. Unsur Geometris Pisau Frais

 

Gambar 25. Unsur Geometris Pisau Frais jenis Endmill

 

Dari gambar diatas dapat diketahui bagian-bagian utama pisau frais, diantaranya adalah:

1.    Jarak bagi (Picth)

Jarak bagi atau pitch adalah jarak angular antara gigi-gigi yang berdekatan. Jarak bagi ditentukan oleh jumlah atau banyaknya gigi dan diameter pada sebuah pisau frais.

 

2.    Muka gigi (Face of tooth)

Muka gigi adalah bagian permukaan depan gigi yang membentuk tepi pemotong.

 

3.    Sudut potong (Cutting edge)

Sudut potong merupakan sudut pada masing-masing gigi yang melakukan penyayatan dari sebuah pisau frais.

 

4.    Pendarat (Land)

Pendarat atau land merupakan permukaan sempit yang terletak di belakang tepi pemotong dari masing-masing gigi pisau frais.

 

5.    Sudut tatal (Rake angle)

Sudut tatal atau rake angle merupakan sudut yang terbentuk antara muka gigi dan garis tengah pisau. Sudut tatal menetapkan tepi pemotong (cutting edge) dan memberikan jalan kecil untuk tatal atau sisa hasil pemotongan dari benda kerja.

6.    Sudut bebas primer (primary clearance angle)

Sudut bebas primer adalah sudut kemiringan dari land masing-masing gigi. Sudut ini diukur dari garis singgung ke garis tengah pisau pada sudut potong. Sudut bebas primer berfungsi untuk mencegah gigi-gigi pisau frais menggesek benda kerja setelah melakukan penyayatan.

7.    Sudut bebas sekunder (Secondary clearance angle)

Sudut bebas sekunder adalah sudut yang menetapkan land dari masing-masing gigi. Berfungsi juga untuk memberikan kebebasan tambahan untuk jalan cairan pendingin dan tatal atau beram.

8.    Sudut heliks (Helix angle)

Sudut heliks adalah sudut yang terbentuk antara gigi pemotong dengan sumbu utama pisau frais. Sudut heliks yang besar berfungsi untuk mengefrais material yang lunak sedangkan sudut heliks yang lebih kecil digunakan untuk mengefrais material yang keras.

9.    Alur pasak (Keywey)

Alur pasak terdapat pada semua jenis pisau frais yang pemasangannya menggunakan arbor. Alur pasak berfungsi sebagai tempat kedudukan pasak yang akan mengikat atau mengunci pisau frais pada arbor.

10. Diameter lubang (Hole diameter)

Diameter lubang pisau frais berfungsi untuk menentukan ukuran diameter arbor yang akan digunakan. Pada lubang pisau frais ini juga terdapat alur pasak.

 

D.   Penggunaan Pisau Frais

Penggunaan pisau frais tergantung dari jenis pekerjaan yang akan dilakukan pengefraisan. Dibawah ini tabel penggunaan masing-masing pisau frais sesuai fungsinya.

No.	Jenis Pisau Frais	Ilustrasi Penggunaan
1.	Pisau frais mantel (Plane milling cutter)
2.	Pisau frais sudut (Angle milling cutter)
3.	Pisau Ekor burung (Dove tail milling cutter)
4.	Pisau alur melingkar (Woodruff keyseat cutter)
5.	Pisau sisi dan muka (Side and face cutter)
6.	Pisau sisi gigi silang (Staggered Tooth Side and Face Cutter)
7.	Pisau frais radius (Form cutter)
8.	Pisau alur T (T slot cutter)
9.	Pisau frais jari (Endmill cutter)
10.	Pisau frais roda gigi (Gear cutter)
11.	Pisau frais muka (Face mill cutter)
12.	Pisau frais sisi dan muka (Shell endmill cutter)
13.	Pisau frais gergaji (Slitting saw)

 

 

E.   Metode Pemotongan Proses Frais

Metode pemotongan pada proses frais ditentukan berdasarkan arah relatif gerak pemakanan (gerakan meja mesin frais) terhadap putaran pisau. Metode pemotongan pada proses pemesinan frais dibagi menjadi tiga, yaitu:

a.    Frais naik (Up Milling)

Frais naik biasanya disebut frais konvensional (conventional milling). Gerak dari putaran pisau berlawanan arah terhadap gerak makan meja mesin frais. Sebagai contoh, pada proses frais naik apabila pisaut berputar searah jarum jam, benda kerja disayat ke arah kanan. Penampang melintang bentuk beram (chips) untuk proses frais naik adalah seperti koma, diawali dengan ketebalan minimal kemudian menebal. Proses frais ini sesuai untuk mesin frais konvensional/manual, karena pada mesin konvensional backlash ulir transportirnya relatif besar dan tidak dilengkapi backlash compensation.

Gambar 26. Up Milling

 

b.    Frais turun (Down Milling)

Proses frais turun dinamakan juga climb milling. Arah dari putaran pisau sama dengan arah gerak makan meja mesin frais. Sebagai contoh jika pisau berputar berlawanan arah jarum jam, benda kerja disayat kekanan. Penampang melintang bentuk beram (chips) untuk proses frais naik adalah seperti koma diawali dengan ketebalan maksimal kemudian menipis. Proses frais ini sesuai untuk mesin frais CNC, karena pada mesin CNC gerakan meja dipandu oleh ulir dari bola baja, dan dilengkapi backlash compensation. Untuk mesin frais konvensional tidak direkomendasikan melaksanakan proses frais turun, karena meja mesin frais akan tertekan dan ditarik oleh pahat.

 

Gambar 27. Down Milling

 

c.    Frais Netral

Pemotongan netral terjadi apabila dalam proses penyayatan benda menggunakan pisau face mill atau sheel end mill.