PERSIAPAN PEKERJAAN FRAIS

TUJUAN PEMBELAJARAN

BAHAN AJAR

A. PEMERIKSAAN KONDISI MESIN FRAIS

Pemeriksaan kondisi mesin frais adalah serangkaian kegiatan yang krusial untuk memastikan mesin beroperasi dengan optimal, aman, dan memiliki umur pakai yang panjang. Pemeriksaan ini mencakup tiga aspek utama: kebersihan, pelumasan, dan kelengkapan.

1. Kebersihan

Menjaga kebersihan mesin frais sangat penting untuk mencegah kerusakan. Serpihan logam (beram) dan cairan pendingin yang menempel dapat menyebabkan korosi dan menghambat pergerakan komponen.

Pembersihan harian: Setelah selesai digunakan, bersihkan seluruh bagian mesin, terutama meja kerja dan area di sekitar spindel, dari serpihan logam dan cairan pendingin. Gunakan kuas atau lap, hindari penggunaan kompresor udara karena dapat mendorong serpihan tajam masuk ke celah-celah mesin dan merusak komponen.
Pembersihan berkala: Lakukan pembersihan yang lebih mendalam pada bagian-bagian yang lebih sulit dijangkau, seperti lubang dan saluran pendingin. Pastikan tidak ada sumbatan yang dapat mengganggu aliran cairan pendingin.

2. Pelumasan

Pelumasan yang tepat adalah kunci untuk mengurangi gesekan antar komponen yang bergerak, mencegah keausan, dan menjaga kinerja mesin.

Fungsi pelumas: Pelumas berfungsi sebagai lapisan pelindung yang mengurangi gesekan, mendinginkan bagian yang panas akibat gesekan, mencegah karat, dan membersihkan kotoran.
Titik-titik pelumasan: Periksa secara rutin level dan kondisi oli pada setiap titik pelumasan, seperti pada girboks, bantalan, dan sistem transmisi. Pastikan setiap komponen yang bergerak, seperti meja mesin, sadel, dan knee, dilumasi dengan oli atau gemuk (grease) yang sesuai dengan rekomendasi pabrikan.
Pemeriksaan rutin: Periksa secara visual apakah ada kebocoran oli atau gemuk pada bagian-bagian mesin. Pelumasan yang kurang atau berlebihan sama-sama bisa merusak mesin.

3. Kelengkapan

Memastikan semua perlengkapan dan komponen mesin lengkap serta berfungsi dengan baik akan menjamin proses pengerjaan berjalan lancar dan aman.

Bagian utama: Pastikan semua bagian utama mesin seperti spindel, meja, sadel, knee, dan kolom dalam kondisi baik dan tidak ada kerusakan.
Aksesori dan perlengkapan: Periksa kelengkapan aksesori standar mesin frais, seperti ragum mesin (catok) untuk menjepit benda kerja, arbor untuk menahan cutter, kepala pembagi (dividing head), dan kepala lepas (tailstock). Pastikan semua perlengkapan ini dalam kondisi baik dan terpasang dengan benar.
Alat potong (cutter): Periksa kondisi pisau frais (cutter) yang digunakan. Pastikan tidak ada mata potong yang tumpul, gompal, atau rusak. Menggunakan cutter yang rusak dapat merusak benda kerja dan mesin itu sendiri.
Sistem pendingin dan kelistrikan: Periksa sistem pendingin (pompa dan selang coolant) untuk memastikan berfungsi dengan baik. Selain itu, pastikan semua sistem kelistrikan, termasuk kabel, sakelar, dan panel kontrol, dalam kondisi aman dan berfungsi normal.

Pemeriksaan rutin terhadap kebersihan, pelumasan, dan kelengkapan mesin frais adalah langkah preventif yang akan membantu Anda menghindari perbaikan besar, menjaga akurasi hasil pengerjaan, dan yang terpenting, menjamin keselamatan kerja.

B. PEMILIHAN DAN PEMASANGAN ALAT POTONG

Pemilihan dan pemasangan alat potong (pisau frais) yang tepat pada mesin frais adalah langkah fundamental untuk memastikan hasil pengerjaan yang akurat, efisien, dan aman. Kesalahan dalam proses ini dapat menyebabkan kerusakan pada benda kerja, alat potong, bahkan mesin.

1. Pemilihan Alat Potong (Pisau Frais) yang Tepat

Pemilihan pisau frais tidak bisa sembarangan. Ada beberapa faktor penting yang harus dipertimbangkan:

a. Jenis Material Benda Kerja: Ini adalah faktor utama. Pisau frais terbuat dari berbagai jenis material, seperti:

HSS: Cocok untuk material yang relatif lunak seperti baja lunak, aluminium, dan kuningan. Harganya lebih terjangkau.
Karbida: Memiliki kekerasan yang sangat tinggi dan tahan panas. Sangat ideal untuk material keras seperti baja stainless atau baja paduan.
Keramik: Digunakan untuk pengerjaan kecepatan tinggi pada material yang sangat keras, tetapi lebih rapuh.

b. Jenis Operasi Pengerjaan: Pengerjaan frais memiliki berbagai jenis, dan setiap jenis membutuhkan pisau yang berbeda.

Pengerjaan Rata (Face Milling): Menggunakan pisau face mill untuk menghasilkan permukaan yang rata dan halus.
Pembuatan Alur atau Slot (Slot Milling): Menggunakan pisau end mill atau slot drill.
Pengerjaan Samping (Side Milling): Menggunakan pisau side and face cutter untuk meratakan sisi benda kerja.
Pengerjaan Profil: Menggunakan pisau form cutter untuk membuat profil atau bentuk tertentu.

c. Ukuran Pisau: Diameter dan panjang pisau harus disesuaikan dengan dimensi benda kerja dan kedalaman pemotongan yang dibutuhkan.

Diameter pisau yang terlalu besar atau kecil dapat memengaruhi hasil pengerjaan dan membebani mesin.

d. Jumlah Mata Potong (Flute): Pisau frais memiliki jumlah mata potong yang bervariasi.

Dua mata potong: Cocok untuk pengerjaan alur karena memiliki ruang yang lebih besar untuk mengeluarkan serpihan (beram).
Empat atau lebih mata potong: Ideal untuk pengerjaan rata karena menghasilkan permukaan yang lebih halus.

2. Pemasangan Alat Potong yang Tepat

Setelah memilih pisau yang sesuai, langkah selanjutnya adalah memasangnya dengan benar dan aman. Pemasangan yang salah dapat menyebabkan getaran berlebih, hasil pengerjaan yang tidak akurat, dan risiko kecelakaan.

a. Pembersihan dan Persiapan:

Bersihkan lubang spindel mesin, arbor, dan pisau frais dari kotoran atau serpihan. Partikel sekecil apa pun dapat mengganggu kesejajaran dan menyebabkan getaran.
Periksa kondisi pisau frais. Pastikan tidak ada mata potong yang tumpul, gompal, atau patah.

b. Pemasangan pada Jenis Mesin yang Sesuai:

Mesin Frais Horizontal: Pisau dipasang pada arbor (poros) yang horizontal. Pastikan alur pasak pada pisau sejajar dengan pasak pada arbor. Kencangkan pisau dengan cincin spacer dan mur arbor menggunakan kunci pas. Pastikan pemasangan ini kuat dan stabil untuk mencegah pisau berputar saat pemotongan.
Mesin Frais Vertikal: Pisau dengan tangkai silindris (straight shank) dipasang pada collet dan dikencangkan. Pisau dengan tangkai tirus (tapered shank) langsung dipasang pada spindel utama mesin. Pastikan pengikatan pada collet atau spindel sangat kuat dan tanpa celah.

c. Penyesuaian Ketinggian dan Pusat:

Tinggi pisau frais harus diatur agar sesuai dengan sumbu putar (centerline) benda kerja. Kesalahan dalam pengaturan ini, terutama pada mesin horizontal, dapat menyebabkan pemotongan tidak seimbang dan membebani mesin.
Pada mesin vertikal, pastikan pisau frais terpasang lurus dan tegak lurus dengan meja mesin.

d. Uji Coba dan Pengaturan:

Setelah terpasang, putar spindel mesin secara manual untuk memastikan tidak ada goyangan atau getaran yang tidak normal.
Lakukan uji coba pemotongan dengan kedalaman yang kecil untuk memastikan semua pengaturan sudah benar.

Dengan mengikuti prosedur pemilihan dan pemasangan yang benar, Anda dapat mengoptimalkan kinerja mesin frais, memperpanjang umur alat potong, dan yang terpenting, menjamin keselamatan operator dan orang di sekitarnya.

C. PEMASANGAN DAN PENYETELAN BENDA KERJA

Pemasangan dan penyetelan benda kerja pada mesin frais merupakan langkah penting untuk memastikan proses pemesinan berjalan dengan stabil, presisi, dan aman. Ada beberapa metode umum yang digunakan, tergantung pada bentuk dan ukuran benda kerja.

1. Pemasangan Menggunakan Ragum (Vise)

Ragum adalah alat penjepit yang paling sering digunakan pada mesin frais untuk benda kerja berbentuk sederhana atau berukuran kecil hingga sedang.

Pemasangan Ragum di Meja Mesin: Bersihkan permukaan meja mesin dan ragum dari kotoran. Tempatkan ragum di atas meja mesin, lalu kencangkan dengan baut khusus (T-slot bolt) dan mur.
Penyetelan Kesejajaran Ragum: Ini adalah langkah krusial untuk memastikan benda kerja rata dan tegak lurus terhadap sumbu putaran pisau frais.

Metode Dial Indicator: Pasang dial indicator pada spindel mesin dan sentuhkan ujungnya pada salah satu rahang ragum. Gerakkan meja mesin secara memanjang (sumbu X) sambil memperhatikan jarum dial indicator. Jika jarum bergerak, ketuk ragum secara perlahan menggunakan palu plastik atau karet hingga jarum menunjukkan angka nol (atau tidak bergerak). Setelah lurus, kencangkan semua baut pengikat ragum dengan kuat.

Pemasangan Benda Kerja: Letakkan benda kerja pada ragum, pastikan posisinya menempel pada rahang tetap. Untuk benda kerja yang membutuhkan presisi tinggi, gunakan blok paralel di bawah benda kerja untuk menjamin permukaan bawahnya sejajar dengan meja mesin. Kencangkan ragum dengan kuat, tetapi jangan sampai merusak benda kerja.

2. Pemasangan Menggunakan Klem (Clamps)

Klem digunakan untuk menjepit benda kerja yang terlalu besar, panjang, atau memiliki bentuk tidak beraturan yang tidak bisa dijepit oleh ragum.

Pemasangan Langsung pada Meja Mesin: Benda kerja diletakkan langsung di atas meja mesin, seringkali dengan bantuan blok penyangga (misalnya, V-block untuk benda kerja silindris) atau block step untuk benda kerja tebal.
Penyetelan dengan Klem: Gunakan berbagai jenis klem seperti klem lurus, klem kaki (heel clamp), atau klem U. Pastikan klem dipasang pada posisi yang kuat dan tidak menghalangi jalur pemotongan pisau. Kencangkan baut klem pada alur-T meja mesin.
Penting: Posisikan klem sedemikian rupa sehingga gaya jepit menekan benda kerja ke bawah dan ke arah meja. Hindari menempatkan klem pada area yang akan dipotong.

3. Pemasangan Menggunakan Meja Putar (Rotary Table)

Meja putar adalah alat bantu yang digunakan untuk melakukan pengerjaan yang membutuhkan gerakan melingkar atau pembagian sudut yang presisi, seperti pembuatan roda gigi, alur melingkar, atau pemotongan profil melengkung.

Pemasangan Meja Putar: Kencangkan meja putar pada meja mesin frais menggunakan baut dan mur pada alur-T.
Pemasangan Benda Kerja: Benda kerja dapat dipasang langsung di atas meja putar dengan klem, atau menggunakan cekam tiga rahang (three-jaw chuck) yang dipasang di atasnya untuk benda kerja silindris.
Penyetelan: Setelah benda kerja terpasang, gunakan dial indicator untuk memastikan benda kerja atau cekam berada di tengah-tengah sumbu putar meja putar. Lakukan penyetelan dengan menggerakkan meja mesin (sumbu X dan Y) hingga dial indicator menunjukkan angka nol di setiap sisi benda kerja.

D. PENGATURAN TITIK NOL BENDA KERJA

Pengaturan titik nol benda kerja, atau yang sering disebut zero point setting (G54), pada mesin frais adalah salah satu tahapan paling penting dalam proses pemesinan. Ini adalah proses penentuan koordinat titik acuan pada benda kerja yang akan menjadi referensi bagi seluruh pergerakan pahat (pisau frais). Tujuan utamanya adalah untuk memastikan bahwa program CNC dapat menjalankan proses pemotongan dengan akurat sesuai dengan desain.

Tanpa pengaturan titik nol yang akurat, mesin tidak akan tahu di mana benda kerja berada dalam ruang kerja (koordinat X, Y, Z). Akibatnya, pisau frais bisa memotong di lokasi yang salah, merusak benda kerja, bahkan menyebabkan tabrakan dengan ragum atau meja mesin.

Ada beberapa metode yang umum digunakan untuk menentukan titik nol benda kerja, tergantung pada jenis mesin, peralatan yang tersedia, dan tingkat presisi yang dibutuhkan.

1. Menggunakan Edge Finder

Ini adalah metode yang paling umum dan akurat untuk menentukan koordinat X dan Y.

a. Pengaturan Titik Nol Sumbu X:

Pasang edge finder pada spindle mesin.
Posisikan edge finder di dekat sisi benda kerja yang akan dijadikan titik nol.
Nyalakan spindle dengan putaran rendah.
Gerakkan spindle secara perlahan (sumbu X) mendekati sisi benda kerja. Saat ujung edge finder menyentuh sisi benda kerja, ujungnya akan bergeser atau "melompat" keluar.
Catat posisi koordinat mesin saat edge finder melompat.
Ujung edge finder memiliki diameter standar, biasanya 10 mm. Oleh karena itu, koordinat titik nol yang sebenarnya adalah posisi yang tercatat, ditambah atau dikurangi setengah dari diameter edge finder.

b. Pengaturan Titik Nol Sumbu Y:

Lakukan prosedur yang sama pada sisi benda kerja yang lain.

c. Pengaturan Titik Nol Sumbu Z:

Gunakan pisau setting (setting tool) yang terpasang pada spindle atau selembar kertas yang diletakkan di atas benda kerja.
Turunkan spindle secara perlahan hingga pisau atau setting tool menyentuh permukaan benda kerja atau kertas.
Catat posisi koordinat sumbu Z. Jika menggunakan kertas dengan ketebalan 0,1 mm, tambahkan nilai tersebut pada hasil pembacaan.

2. Menggunakan 3D Touch Probe

Metode ini lebih modern dan sangat cepat serta presisi tinggi.

Cara Kerja: Pasang probe pada spindle. Probe ini akan otomatis mendeteksi sisi dan permukaan benda kerja.
Keuntungan: Prosesnya sangat cepat, akurat, dan dapat dilakukan secara otomatis melalui program CNC. Tidak ada lagi perhitungan manual seperti pada edge finder.

E. PENGGUNAAN ALAT UKUR UNTUK PERSIAPAN

Penggunaan alat ukur adalah tahapan krusial dalam persiapan pemesinan frais untuk memastikan dimensi benda kerja, posisi pahat, dan akurasi mesin sesuai dengan spesifikasi.

1. Jangka Sorong (Vernier Caliper)

Jangka sorong adalah alat ukur serbaguna yang digunakan untuk mengukur dimensi eksternal, internal, dan kedalaman dengan presisi yang cukup.

Pengukuran Benda Kerja: Digunakan untuk mengukur dimensi kasar benda kerja, seperti panjang, lebar, dan tebal, sebelum diproses.
Pengecekan Stock: Memastikan material awal (stock) memiliki ukuran yang cukup untuk pemotongan.
Pengecekan Cutter: Digunakan untuk mengukur diameter cutter (pisau frais) yang akan digunakan, memastikan kesesuaian dengan program atau instruksi kerja.
Kelebihan: Relatif cepat dan mudah digunakan.
Kekurangan: Akurasinya terbatas, biasanya hanya sampai 0,02 mm atau 0,05 mm.

2. Mikrometer (Micrometer)

Mikrometer memberikan tingkat akurasi yang lebih tinggi daripada jangka sorong dan digunakan untuk pengukuran yang lebih presisi.

Pengukuran Akhir: Ideal untuk mengukur dimensi kritis benda kerja setelah pemotongan, memastikan toleransi terpenuhi.
Pengukuran Diameter Poros: Digunakan untuk mengukur diameter poros atau bagian silinder dengan presisi tinggi.
Pengukuran Ketebalan: Mengukur ketebalan dinding atau bagian tipis lainnya.
Kelebihan: Sangat akurat, dengan presisi hingga 0,01 mm atau 0,001 mm.
Kekurangan: Jangkauan pengukurannya terbatas dan hanya dapat mengukur satu dimensi dalam satu waktu.

3. Dial Indicator

Dial indicator adalah alat yang digunakan untuk mengecek kesejajaran, kerataan, dan kebulatan dengan sangat akurat. Alat ini tidak mengukur dimensi, melainkan variasi atau penyimpangan dari suatu permukaan.

Penyetelan Ragum: Digunakan untuk meluruskan ragum atau klem pada meja mesin. Dial indicator dipasang pada spindel mesin, lalu ujungnya disentuhkan pada rahang ragum. Saat meja digerakkan, penyimpangan jarum menunjukkan ketidaksejajaran, yang kemudian diperbaiki dengan mengetuk ragum hingga jarum tidak bergerak.
Pengecekan Kerataan Benda Kerja: Untuk memastikan permukaan benda kerja rata dan sejajar dengan meja mesin.
Pengecekan Runout Spindel: Mengukur seberapa lurus putaran spindel. Runout yang berlebihan dapat menyebabkan hasil pemotongan yang tidak akurat.
Kelebihan: Sangat sensitif dan presisi untuk mendeteksi penyimpangan kecil.
Kekurangan: Tidak dapat mengukur dimensi absolut secara langsung.