BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Mesin perkakas adalah suatu alat yang berfungsi sebagai pembuat komponen atau

macam–macam benda kerja misalnya komponen–komponen permesinan, perkakas-

perkakas untuk keperluan industri, benda-benda untuk kebutuhan rumah tangga, dan

benda-benda lain yang merupakan hasil penggerjaan mesi perkakas. Adapun yang

dimaksud dengan mesin perkakas di sini adalah mesin frais, berguna untuk

menghaluskan atau meratakan benda kerja sesuai dengan dimensi yang dikehendaki.

Mesin frais dapat menghasilkan permukaan bidang rata yang cukup halus dalam

arti ketelitian mesin perkakas (ketelitian geometris) harus betul-betul memenuhi standart

yang sudah ditentukan. Apalagi kalau mesin-mesin perkakas tersebut sudah di pakai,yang

mungkin dalam pemakaian tersebut tidak selalu dikontrol,maka jelas mesin itu tidak akan

bisa bekerja dengan teliti, sehingga hasilnya pun tidak sesuai dengan ketelitian yang

diminta.

Untuk mengetahui ketelitian dari mesin perkakas diperlukan suatu standart

ketelitian yang khusus digunakan untuk pengetesan ketelitian geometris dari mesin

perkakas tersebut.

Adapun klasifikasi ketelitian geometris dari mesin perkakas dapat diperoleh dari

sejumlah standart yaitu:

Standart ISO

Standart BSA

Standart SNI

Standart JIS

Standart DIN

Standrart IS

Standart Schlesinger

Standart Solomon dan lain sebagainya

Standart-standart tersebut tidaklah sama antara antara yang satu dengan yang

lainnya, tetapi pada perinsipnya sama dan standart-satandart tersebut dapat diperbaiki

untuk menguji ketelitian geometris dari suatu mesin perkakas.

Pengujian geometris dan partikel tes ini dimaksutkan untuk menganalisa

pengukuran geometrik dan unjuk kerja pada mesin frais horizontal, pengukuran terhadap

dimensi-dimensi,bentuk-bentuk,posisi-posisi dari komponen dan proses pembuatan serta

megukur hasil benda yang di uji,misalnya ketegaklurusan antara dua bidang, kesejajaran

antara dua geraka dan menguji bahan yang sudah di hasilkan.

Analisa pengukuran geometrik dan partikel test pada mesin frais yang akan

dilakukan yaitu petunjuk kerja mesin frais dan ketelitian geometrik mesin perkakas statik

drain (manufacturing accuracy), yaitu seberapa besar ukuran nyata dari mesin perkakas

dalam keadaan tempa beban mendekati suatu ukuran beku tertentu.

1.2 Identifikasi Masalah

Dari uraian diatas, maka dapat diperoleh beberapa masalah yang berkaitan dengan

analisapengukuran Geometrik ini, yaitu:

1. Proses kerja mesin frais Horizontal

2. Proses pengkuran barang uji yang dibuat pada mesin frais

3. Alat-alat ukur yang digunakan

1.3 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka yang menjadi permasalahan adalah:

1. Apakah ada penyimpangan yang berasal dari mesin frais

2. Apakah ada penyimpangan yang berasal dari alat ukur

3. Apakah ada penyimpangan yang berasal dari benda ukur

4. Apakah ada penyimpangan yang berasal dari posisi pengukuran

1.4 Batasan Masalah

Agar pengerjaan tugas akhir ini menjadi lebih terarah maka perlu dilakukan

pembatasan masalah, adapun batasan- batasan masalahnya, antara lain:

Membahas tentang unjuk kerja partikel testn pada mesin frais horizontal

1.5 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini untuk;

1. Mengukur dan menghitung penyimpangan yang terjadi pada mesin frais

2. Mengukur dan menghitung penyimpangan yang terjadi pada benda yang

dihasilkan pada mesin frais

3. Mengetahi penyimpangan – penyimpangan baik yang terjadi pada alat ukur,benda

ukur dan posisi pengukuran

1.6 Metoda Penelitian

Metoda penelitian yang digunakan dalam tulisan ini adalah ;

1. Studi Pustaka

Studi pustaka dilakukan untuk memperoleh pemahaman tentang mesi frais,

penilis dengan ini memanfaatkan data – data tertulis seperti buku – buku yang

terkait dengan analisa ini,jurnal ilmiah dan sumber –sumber lainnya yang sangat

relevan.

2. Diskusi

Diskusi dilakukan untuk mengtahui hal – hal yang berhubungan dengan analisa

pengukuran geometrik dan partikel test bersama sumber – sumber yang

mempunyai nilai kompetisi dibidang pengukuran dan produksi.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Mesin Frais

Dalam bab ini kita akan mempelajari secara detail bagaimana cara kerja dan

kegunaannya dari mesin frais.Mesin frais adalah mesin yang mampu melakuakan banyak

tugas bila dibandingkan dengan mesin perkakas yang lain.Hal ini disebabkan karena

selain mampu menghasilkan permukaan datar maupun berlekuk dengan penyelesaian dan

ketelitian istimewa, juga berguna untuk menghaluskan atau meratakan benda kerja sesuai

dengan dimensi yang dikehendaki. Mesin frais dapat menghasilkan permukaan bidang

rata yang cukup halus, tetapi proses ini berupa oli yang berguna untuk pendingin mata

frais agar tidak cepat aus.

Proses frais atau 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. Secara definitive kerja frais

adalah suatu proses penyayatan benda kerja yang dilakukan pada mesin frais dengan

menggunakan alat potong atau frais yang berputar.

Proses-proses yang dapat dikerjakan pada mesin frais adalah tergantung pada

jenis mesin itu sendiri. Sebagai contoh mesin frais horizontal secara umum dapat

memproses benda kerja arah horizontal. Dengan adanya alat bantu pencekaman seperti

ragum mulai dari yang sederhana sampai pada bentuk universal akan menambah

kuantitas jenis bentuk kerja yang dapat dikerjakan.Hal tersebut akan lebih kompleks

dengan adanya mesin-mesin yang lebih modern seperti mesin CNC.Mesin ini akan

sangat menguntungkan bagi institusi-institusi yang khusus memproduksi benda-benda

dalam jumlah yang banyak.

2.2 Pengertian Mesin Frais

Mesin frais merupakan perkakas yang berfungsi agar diperoleh permukaan benda

kerja menjadi rata dengan menggunakan pisau frais.Berdasarkan cara kerjanya,mesin

frais termasuk ke dalam perkakas yang mempunyai gerak utama berputar.Gerakan alat

pemotongnya bekarja dengan berputar dan dipasang pada arbor mesin, yang didukung

dengan alat pendukung arbor yang berputar oleh sumbu utama (Sudaryanto, 2001).

Permukaan yang datar maupun yang berlekuk dapat dimesin dengan penyelesaian

dan ketelitian istimewa. Pemotongan sudut , celah, roda gigi dan ceruk dapat dilakukan

dengan menggunakan berbagai pemotong. Pahat gurdi, peluas lubang dan bor dapat

dipegang dalam soket arbor dengan melepaskan pemotong dan arbor. Mesin frais ini

membuat penyelesaian dan lubang yang lebih sampai batas ketelitian dan jauh lebih

mudah dari pada ketam.

Pemotongan efisien pada gerakannya dan dapat dipakai untuk waktu yang lama

sampai perlu diasah kembali.Keuntungan ini ditambah dengan ketersediaan dari

pemotong yang sangat beraneka ragam, sehingga membuat mesin frais sangat penting

dalam bengkel dan ruang perkakas.

2.3 Prinsip Kerja Mesin Frais

Tenaga untuk pemotongan berasal dari energi 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.

Spindel mesin milling adalah bagian dari system utama mesin milling yang

bertugas untuk memegang dan memutar cutter hingga menghasilkan putaran atau gerakan

pemotongan.

Gerakan pemotongan pada cutter jika dikenakan pada benda kerja yang telah

dicekam maka akan terjadi gesekan/tabrakan sehingga akan menghasilkan pemotongan

pada bagian benda kerja,hal ini dapat terjadi karena material penyusun cutter mempunyai

kekerasan diatas kekerasan benda kerja.

2.4 Jenis – Jenis Mesin Frais

2.4.1 Mesin Frais Tangan

Jenis yang paling sederhana dari mesin frais adalah yang dioperasikan

menggunakan tangan. Mungkin memiliki konstruksi tiang dan lutut atau meja yang

dipasangkan pada landasan tetap. Mesin yang dioperasikan tangan terutama digunakan

dalam pekerjaan peroduksi untuk operasi frais ringan dan sederhana misalnya memotong

alur, alur pasak pendek, dan membuat celah. Mesin ini memilki arbor horizontal untuk

memegang pemotongnya dan sebuah meja kerja yang biasanya dilengkapi dengan tiga

gerakan. Benda kerja dihantarkan kepada pemotong berputar oleh gerakan tangan dari

tuas atau oleh hantaran ulir tangan.

2.4.2 Mesin frais Datar

Mesin frais datar mirip dengan mesin frais tangan kecuali konstruksinya lebih

kuat dan dilengkapi dengan mekanisme hantaran daya untuk mengendalikan gerakan

meja. Mesin frais datar dari jenis tiang dan lutut mmiliki tiga gerakan, longitudinal,

melintang dan vertikal. Mesin yang jenis landasan tetap hanya mempunyai gerakan meja

longitudional, tetapi mempunyai perlngkapan untuk penyetelan melintang dan vertikal

pada spindel yang memegang arbor pemotong frais.

Meskipun merupakan mesin serba guna, tetapi juga digunakan untuk pekerjan

produksi banyak. Terdapat model lain dengan bentuk frais kepala universal atau vertikal.

Mesin menggunakan tungkai penghenti untuk mengendalikan gerakan peluncur mesin.

Terdapat daur meja otomatis. Sebuah roda tanggan tunggal dapat mengendalikan gerakan

longitudinal maupun menyilang dari meja,atau daya dapat digunakan untuk satu gerakan,

sementara gerakan yang lain dikendalikan dengan tangan. Pemotong dipasangkan dari

abror horisontal yang dipotong secara kaku oleh lenggan atas.

2.4.3 Mesin frais Universal

Mesin frais universal adalah terutama sebuah mesin ruang perkakas yang

dikontruksi untuk pekerjaan sangat teliti. Penampilaanya mirip dengan mesin frais jenis

datar. Perbedaannya adalah bahwa meja kerjanya dilengkapi dengan gerakan ke empat

yang memungkinkan meja untuk berputar secara horisontal, dan dilengkapi dengan

sebuah indeks atau kepala pembagi yang terletak di ujung meja. Sifat berputar pada

mesin universal memungkinkan untuk memotong spiral, misalnya seperti yang terdapat

pada penggurdi, pemotong frais, nok dan beberapa roda gigi.

Mesin universal dapat juga di lengkapi dengan tambahan frais vertikal, tambahan

meja putar, tanggem, tambahan pembuat celah, dan perlengkapan tambahan yang lain,

yang kesemuanya menambah kegunaannya sebagai sebuah mesin ruang perkakas.

Pengaturan daur otomatis dapat di sediakan untuk mesin universal yang mengendalikan

sepenuhnya pergeseran dan hantaran meja dari start sampai berhenti.

2.4.4 Mesin frais vertikal

Sebuah mesin vertikal tertentu, disebut demikian karena kedudukan yang vertikal

dari spindel pemotong. Gerakan mejanya sama seperti mesin datar. Biasanya, tidak ada

gerakan yang diberikan kepada pemotong kecuali gerakan berputar biasa. Tetapi, kepala

sepindelnya dapat diputar, yang memungkinkan penyetelan spindel dalam bidang vertikal

pada setiap sudut dari vertikal sampai horizontal. Mesin ini mempunyai perjalanan

spindel aksial yang pendek untuk memudahkan pemfaisan bertingkat. Beberapa mesin

frais vertikal dilengkapi dengan alat putar tambahan atau meja kerja putar untuk

memungkinkan memfrais alur melingkar atau memfrais kontinu suku cadang produksi

yang kecil. Pemotongnya adalah semua jenis frais ujung.

Penggunaan mesin mencakup penggurdian, pengeboran, peluasan lubang,

penjarakan tempat dari lubang karena penyetelan mikrometer dari meja, pemotongan tepi,

pencerukan. Mesin profil dan frais metriks operasinya mirip dengan frais vertikal.

2.4.5 Mesin Frais Jenis Penyerut

Mesin frais jenis ini mendapatkan namanya karena kemiripannya dengan

penyerut. Banda kerja dibawa pada meja panjang, yang hanya mempunyai gerakan

longitudional,dan di hantarkan terhadap pemotong putar pada kecepatan yang sesuai.

Garakan hantaran meja variable dan pemotong putar adalah ciri utama yang membdakan

mesin ini dengan penyerut. Gerakan melintang dan vertikal terdapat pada sepindel

pemotong. Mesin ini dirancang untuk memfrais benda besar yang memerlukan pelepasan

stok berat dan duplikasi teliti dari bentuk keliling dan profil. Unit yang dioperasikan

secara hidrolis dari jenis ini di perlihatkan dalam gambar 20.8. banyak pekerjaan yang

dahulu dilakukan pada penyerut, sekarang dilakukan pada mesin ini.

2.4.6 Mesin Frais Dari Jenis Bangku Tetap

Mesin frais jenis bangku tetap adalah mesin produksi dari konstruksi yang kasar.

Bangkunya adalah benda cor yang kaku dan berat serta menyangga sebuah meja kerja

yang hanya memiliki gerakan longitudional. Penyetelan vertikal diberikan dalam kepala

spindel dan suatu penyetelan lintang di buat dalam pena atau ram spindel. Nama

simpleks, dupleks, lihat Gambar 20.9, dan Tripleks menunjukkan secara berturut-turut

bahwa mesin dilengkapi dengan kepala spindel tunggal, ganda dan tripel. Mesin ini

mampu mengambil pemotongan fris berat pada tugas produksi jangka panjang dan

seringkali dilengkapi dengan sebuah daur pemesinan yang dikendalikan secara otomatis.

2.5 JENIS-JENIS MESIN FRAIS KHUSUS

2.5.1 Mesin Frais Meja Putar

Mesin meja putar,seperti yang terlihat dalam Gambar 20.13, adalah penyesuaian

dari mesin frais vertikal untuk penggunaan yang agak dikhususkan. Mesin lain mungkin

menggunakan dua spindel vertikal, yang masing-masing dilengkapi dengan sebuah

pemotong.Operasinya kontinu, dan terdapat waktu yang luas bagi operator untuk

menaikkan dan menurunkan muatan mesin selama pemfrisan. Mesin ini cepat tetapi

terbatas pada pemfrisan datar saja.

2.5.2 Mesin Frais Planet

Mesin frais planet digunakan untuk memfrais luar maupun dalam dari permukaan

dan ulir pendek. Benda kerja dipegang stasioner dan semua gerakan yang diperlukan

untuk memotong dilakukan oleh pemotong frais. Pada awal tugas, pemotong putar berada

dalam kedudukan tengah atau netral. Pertama kali pemotong dihantarkan secara radial

sampai kedalaman yang cukup kemudian diberi gerakan planet di dalam atau sekeliling

benda kerja. Hubungan antara benda kerja dam pemotong digambarkan oleh diagram

garis dalam Gambar 20.14. Penggunaan khusus dari mesin ini termasuk pemfraisan ulir

dalam dan luar pada segala jenis permukaan tirus, permukaan bantalan, lubang ujung dari

gandar belakang, serta ujung cangkang dan bom.

2.5.3 Mesin Duplikat ( Copy )

Produksi dari cetakan betuk besar untuk spatbor,atap dan panel dari mobil adalah

suatu penggunaan yang penting dari mesin duplikator. Mesin ini memproduksi sebuah

suku cadang dari sebuah model tanpa pengecilan atau pembesaran ukuran. Mesin

semacam ini, dari kapasitas yang besar, ditunjukkan dalam Gambar 20.16. Mesin ini,

dikenal sebagai mesin frais “copy”,mempunyai perkisaran pengopian bayangan

sebenarnya dan bayangan cermin sebesar 4,5 x 2,5 m dengan ukuran meja sebesar 5,5 m

x 3,2 m.Spindel yang diameternya 178 mm, mempunyai kecepatan mampu setel tak

terbatas dari 10 sampai 150 put/men. Model atau pola yang digunakan dalam pekerjaan

ini terbuat dari kayu keras, plaster paris, lilin atau bahan lain.Yang mudah dikerjakan,

karena gayanya kecil dan kegunaan yang harus disediakannya adalah hanya memandu

pencari jejak yang mengendalikan kedudukan pahat. Metoda pemotongan dan operasi

umum dari mesin dapat dilihat dalam Gambar 20.16

2.5.4 Mesin Ukir Pantograf

Mesin ini mendapatkan namanya dari sambungan pantograph yang digunakan

untuk memproduksi dari sebuah pola pada skala yang diperkecil atau diperbesar. Dengan

menukar pengaturan sambungan dari pantograf. Maka setiap gambar atau disain dapat

diperbesar atau diperkecil ukurannya menurut perbandingan yang diperlukan. Mesin dari

desain umum yang sama juga digunakan untuk mengukir barang perak dan pekerjaan

cetakan logam ringan. Terdapat mesin tiga dimensi untuk mesin suku cadang dari

sembarang bentuk atau keliling. Mesin ini juga dilengkapi dengan mekanisme pantograf,

sehingga dapat diperoleh peningkatan atau pengurangan ukuran.

Gambaran 20.17 menunjukan mesin frais pantograf tiga dimensi yang

memproduksi sebuah cetakan logam dari sebuah induk cetakan plaster. Operatornya

mengendalikan mesin melalui tekanan ringan dari jari kepala jarum sayat pencari jejak.

Tekanan ini pada saat yang sama ditrasmisikan kepala system sravo dari mesin yang

memberikan daya yang diperlukan untuk menimbulkan gerakan pahat. Setiap gerakan

dari jarum pencari jejak ditirukan tepat sama kepada benda kerja.

2.6 KECEPATAN POTONG

kecepatan pemotong dari sebuah pemotong frais ditentukan oleh kecepatan

keliling atau permukaan dari pemotong. Gerakan benda kerja melintasi pemotong tidak

ditinjau dalam perhitungan ini. Kecepatan potong dinyatakan dengan persamaan berikut:

CS=π D N1000

Ket: CS = kecepatan potong,m/men

D = diameter potong (mm)

N = putaran tiap menit

Karena kecepatan potong jarang tidak diketahui, maka biasanya persamaan

dinyatakan dalam putaran spindel.

N=1000 C Sπ D

Kalau diameter pemotong dan kecepatan potong dari bahan yang diberikan telah

diketahui, maka persamaan ini memberikan kecepatan putar yang layak dari spindel.

Stabilitas yang harus dimiliki oleh mesin mencakup pesan dari bantalan, dapat membatasi

kecepatan potong yang harus digunakan.dalam memilih kecepatan potong yang baik,

factor berikut harus dipertimbangkan :

1. Bahan potong. Kecepatan potong umumnya diberikan dalam nilai untuk

pemotong baja kecepatan tinggi. Nilai ini adalah dua kali lipat dari pada untuk

memotong baja karbon dan seperempat dari yang dianjurkan untuk pemotong

berujung karbida.

2. Jenis bahan yang harus dipotong. Kekerasan brinell dari suatu bahan adalah suatu

pemadu untuk mesin dengan mudah. Bahan lunak seperti magnesium dan

almunium dapat di frais dengan kecepatan yang lebih tinggi dari pada bahan yang

lebih keras. Kecepatan potong kira-kira untuk berbagai bahan.

3. Jenis penyelsaian yang diperlukan. Penyelsaian yang paling baik diperoleh

dengan hantaran sedikit dan kecepatan potong tinggi.secara umun, kecepatan

potong dari pemotong penyelsaian harus sekitar 20% lebih tinggi dari pada

pemotong kasar.

4. Umur pahat. Pemotongan berat, yang penumpukan panas dengan cepat, harus

dilakukan secara lebih lambat dari pada pemotongan ringan. Kecepatan potong

rendah perlu digunakan agar pemotong awet.

5. Penggunaan media pendingin. Kecepatan potong tinggimenimbulkan panas

banyak yang harus disebarkan untuk melindungi pemotong dan benda kerja.

Perkakas dan benda kerja yang harus dibanjiri dengan media pendingin seperti

minyak larutan, minyak tersulfurrisasi, atau minyak mineral (lemak binatang).

Terkecuali baja cor, yang sering d frais kering Karena aksi pelumasan dari grafit.

Kerosin dan minyak larut air sering digunakan sebagai media pendingin untuk

almunium. Karena campuran air mendatangkan bahaya api dalam mesin

magnesium, maka hanya mintak pemotong yang tidak tercampur air yangboleh

dipakai.

2.6.1 Kecepatan Pelepasan Logam

Dalam mengefrais tepi, misalnya memotong dengan pemotong frais datar,maka

kecepatan pelepasan logam terutama merupakan fungsi dari hantaran benda kerja. Dapat

dihitung dengan pernyataan berikut:

R=d w f

Ket : d = kedalaman pemotongan (mm)

W = lebar pemotongan (mm)

F = hantaran (mm/menit)

Dalam menghitung waktu untuk melakukan pemotongan tunggal pada benda

kerja yang berkitan, lihat gambar 20.20. panjang total dari pemotongan adalah sedikit

lebih besar dari pada benda kerja disebabkan jarak pendekatan S yang diperlukan untuk

ppemotong. Jarak pendekatan dapat ditunjukan dengan persamaan

S=√d (D−d)❑

Untuk ini harus ditambah lagi sekitar 6,0 mm supaya memberikan sedikit

perjalananlebih dari pemotongnya. Jarak ini dibagikan antara awal dan akhir

pemotongnya. Jarak ini dibagikan antara awal dan akhir pemotongan dan memungkinkan

adanya kerjaan panjang benda kerja. Maka panjang total perjalanannya adalah :

St=L+√d D−d+6❑

Waktu potong sebenarnya dapat ditentukan dengan :

T=L+ √d( D−d¿)f

+6¿

Ket : S = jarak pendekatan (mm)

St = jarak perjalanan total (mm)

T = waktu potong (menit)

L = panjang benda kerja (mm)

Untuk mendapatkan waktu total maka waktu balik tanpa kerja dan waktu

penanganan benda kerja harus ditambahkan kepada waktu potong sebenarnya. Dalam

memperkirakan waktu balik dari meja kedudukan awal, dapat digunakan waktu geser

cepat sebesar 2500 mm / menit. Waktu penanganan benda kerja bervariasi dengan tiap

tugas dan harus ditentukan dengan studi analisa metoda.

BAB III

METODELOGI PENGUKURAN

3.1 Langkah – Langkah Pengukuran

Mulai

Mesin frais horizontal

Pengukran Partikel test

Posisi sumbu (X) Posisi sumbu (Y) Posisi sumbu (Z)

Pada benda baja Pada benda baja Pada benda baja

Data Hasil Pengukuran

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Gambar 3.1. Langkah – Langkah Penelitian