Frais Jenis Serut

Frais Jenis Serut

Frais jenis serut ini adalah jenis mesin frais yang paling besar. Konstruksinya mirip dengan konstruksi mesin serut dalam gambar 9.28, pahat mata tunggal diganti dengan pahat mata jamak (pahat frais), dengan karakteristik sebagai berikut :
-    Memiliki satu atau lebih kepala frais sebagai pengganti pahat mata tunggal yang digunakan pada mesin serut;
-    Gerakan hantaran menuju perkakas dilakukan oleh bendakerja;
-    Mejakerja dan bangku mesin sangat berat dan relatif rendah dari lantai;
-    Kepala frais ditunjang oleh struktur yang memiliki rel sehingga dapat digerakkan melintang terhadap meja.

Frais Penjejak
Frais penjejak disebut juga frais profil (profilling mill), didesain untuk mereproduksi geometri benda yang tidak beraturan yang telah dibuat dalam bentuk pola/mal (template). Dengan menggunakan hantaran oleh operator atau hantaran automatik oleh perkakas mesin, probe penjejak dikendalikan untuk mengikuti pola, sementara kepala frais menduplikasi benda yang diidentifikasi oleh probe untuk dimesin sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Frais penjejak dapat dibagi atas dua jenis berikut ini :
-    Penjejak x-y, dimana pola memiliki bentuk datar dengan garis luar yang akan dibentuk menggunakan kendali dua sumbu;
-    Penjejak x-y-z, dimana probe mengikuti pola tiga dimensi menggunakan kendali tiga sumbu.
Frais penjejak dapat digunakan untuk membuat bentuk yang tidak mudah dihasilkan dengan hantaran bendakerja terhadap perkakas potong frais dengan cara sederhana. Penggunaannya termasuk untuk pembuatan cetakan biasa (molding) dan cetakan tekan (dies). Saat ini penggunaan mesin frais penjejak telah digantikan dengan menggunakan mesin frais kendali numerik komputer (computer numerical control, CNC).

Mesin Frais CNC
Mesin frais CNC adalah mesin frais perkakasnya dikendalikan dengan data numerik. Mesin frais CNC khususnya sangat cocok digunakan untuk operasi frais profil, frais saku, frais kontour permukaan, dan pemotongan stempel (die sinking), dalam dua atau tiga sumbu mejakerja dikendalikan secara bersamaan untuk memproleh benda potong yang sesuai dengan yang diinginkan. Seorang operator biasanya hanya bertugas mengganti perkakas, memasang dan mengambil bendakerja.

PUSAT PEMESINAN DAN PUSAT PEMBUBUTAN
Pusat pemesinan adalah perkakas mesin automatik yang memiliki kemampuan sangat tinggi untuk melakukan operasi majemuk dibawah kendali CNC dan memerlukan perhatian manusia sangat kecil. Operasi mesin ini pada umumnya menggunakan perkakas potong yang berputar seperti frais dan gurdi. Keistimewaan pusat pemesinan yang membuat mesin ini sangat produktif adalah :
-    Penggantian perkakas automatik; untuk mengganti dari satu operasi keoperasi berikutnya perkakas pemotong harus diganti pula. Hal ini dilakukan pada pusat pemesinan dibawah kendali program NC oleh pengganti perkakas automatik yang didesain untuk menggantikan pemotong antara spindel perkakas mesin dan drum penyimpan perkakas (tool storage drum). Kapasitas drum ini biasanya berkisar antara 16 sampai 80 perkakas potong.
-    Pemuat-penurun palet (pallet shuttle); beberapa pusat pemesinan dilengkapi dengan dua atau lebih pemuat-penurun palet (bangku kecil) yang dapat secara automatik mentransfer bendakerja ke spindel untuk dimesin. Dengan dua pemuat-penurun, operator dapat menurunkan bendakerja yang telah selesai dikerjakan dan memasang bendakerja berikutnya, sementara mesin masih beroperasi mengerjakan bendakerja yang lain. Hal ini dapat mengurangi waktu pemesinan yang tidak produktif.
-    Penempatan bendakerja automatik; beberapa pusat pemesinan memiliki lebih dari tiga sumbu. Mesin sering dilengkapi dengan meja putar, sehingga dalam hal ini diperlukan satu sumbu tambahan untuk menempatkan bendakerja pada sudut tertentu terhadap spindel. Meja putar memungkinkan untuk melakukan pemesinan pada empat sisi bendakerja dengan sekali pengaturan.
Berdasarkan orientasi spindel, pusat pemesinan diklasifikasikan dalam :
-    horisontal,
-    vertikal, atau
-    universal.
Pusat pemesinan horisontal; biasanya digunakan untuk memesin bendakerja bentuk kubus, dimana pemotong dapat memesin keempat sisi vertikal kubus.
Pusat pemesinan vertical; cocok digunakan untuk memesin bendakerja yang datar, dimana perkakas dapat memesin bagian atas bendakerja.
Pusat pemesinan universal; memiliki kepala yang dapat memutar sumbu spindel pada sudut tertentu antara horisontal dan vertikal.

Setelah pengembangan pusat pemesinan CNC berhasil kemudian dikembangkan pusat pembubutan CNC (CNC turning centers), yang mampu melakukan pembentukan berbagai jenis pembubutan dan operasi terkait, pembubutan bentuk, dan penempatan perkakas secara automatik, semua dikendalikan dengan komputer. Beberapa hal rumit yang dapat dilakukan dengan pusat pembubutan adalah : 
-    pengukuran bendakerja, yaitu mengecek dimensi-dimensi utama setelah dimesin,
-    memonitor perkakas dengan menggunakan sensor sehingga dapat diketahui bila perkakas sudah aus,
-    penggantian perkakas secara automatik, bila perkakas sudah aus, dan
-    penggantian bendakerja secara automatik setelah selesai dikerjakan.



Gambar 9.25  Contoh operasi mesin pusat bubut-frais CNC (CNC mill-turn center)

Pengembangan teknologi perkakas mesin CNC yang terakhir adalah pusat bubut-frais CNC (CNC mill-turn center). Mesin ini memiliki konfigurasi seperti pusat pembubutan biasa, tetapi dengan tambahan dapat memposisikan bendakerja bentuk silinder pada sudut tertentu sedemikianrupa sehingga perkakas potong putar (misalnya pemotong frais) dapat memesin bagian luar bendakerja, seperti ditunjukkan dalam gambar 9.25. Pada pusat pembubutan biasa tidak memiliki kemampuan menghentikan bendakerja pada posisi yang kaku, dan tidak memiliki spindel perkakas putar.

OPERASI PEMESINAN YANG LAIN
Selain operasi bubut, gurdi, dan frais, terdapat operasi pemesinan yang lain yaitu :
-    pengetaman (shaping) dan penyerutan (planning),
-    pembesaran lubang (broaching), dan
-    penggergajian (sawing).

Pengetaman dan Penyerutan
Pengetaman dan penyerutan hampir sama, kedua-duanya mempergunakan perkakas mata tunggal yang menggerak lurus relatif terhadap bendakerja.  Perbedaan dari kedua mesin ini ditunjukkan dalam gambar 9.26 sebagai berikut :
-    pada operasi pengetaman, pemotongan dilakukan oleh gerakan perkakas, sedang gerakan hantaran dilakukan oleh bendakerja (gambar 9.26.a),
-    pada operasi penyerutan, pemotongan dilakukan oleh gerakan bendakerja, sedang gerakan hantaran dilakukan oleh perkakas (gambar 9.26.b).



Gambar 9.26  (a) Pengetaman, (b) Penyerutan

Pengetaman
Komponen mesin ketam ditunjukkan dalam gambar 9.27, terdiri dari :
-    ram, bergerak relatif terhadap kolum untuk melakukan gerakan memotong,
-    mejakerja, memegang bendakerja dan melakukan gerakan hantaran,



Gambar 9.27  Komoponen mesin ketam

Urutan gerakan ram dan mejakerja pada proses pemotongan :
-    Ram melakukan langkah maju (forward stroke), untuk memotong;
-    Ram melakukan langkah balik (return stroke), dengan sedikit mengangkat perkakas agar tidak bergesekan dengan bendakerja;
-    Setelah langkah balik selesai, meja melakukan gerakan lateral relatif terhadap gerakan ram untuk menghantarkan bendakerja;
-    Siklus potong diulang kembali sampai keseluruhan pekerjaan selesai.
Mekanisme gerakan ram dapat dilakukan dengan penggerak hidraulik atau mekanik.
Penggerak hidraulik memiliki kelebihan dibandingkan dengan penggerak mekanik :
-    Gerakan ram dapat dibalik dimana saja dalam segala arah perjalanan,
-    Kecepatan potong dan tekanan dalam pergerakan ram konstan dari awal sampai akhir pemotongan.
Kekurangannya, penggerak hidraulik harganya lebih mahal dibandingkan penggerak mekanik.
Baik penggerak mekanik maupun penggerak hidraulik kedua-duanya didesain agar memiliki gerakan balik yang lebih cepat dibandingkan dengan gerakan memotong, sehingga efisiensi kerja mesin dapat ditingkatkan.

Penyerutan
Mesin serut dirancang untuk melepaskan logam dengan menggerakkan meja dalam garis lurus terhadap pahat mata tunggal. Konstruksi dan kemampuan gerak mesin serut memungkinkan mesin tersebut dapat digunakan untuk memesin bendakerja yang lebih besar dibandingkan dengan mesin ketam.
Mesin serut dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok ;
-    mesin serut kolum tunggal (single-column planer), dan
-    mesin serut kolum ganda (double-column planers).

Mesin serut kolum tunggal ditunjukkan dalam gambar 9.28, juga disebut mesin serut sisi terbuka (open side planer), memiliki kolum tunggal yang digunakan untuk menunjang rel melintang tempat tergantungnya kepala perkakas. Gerakan hantaran dapat dilakukan dengan menggerakkan kepala perkakas sepanjang rel melintang. Untuk menentukan kedalaman potong perkakas ke dalam bendakerja dilakukan dengan menggerakkan rel melintang pada kolum vertikal. Bendakerja ditempatkan di atas mejakerja yang dapat digerakkan memanjang di atas dasar. Karena mesin ini memiliki sisi terbuka, maka dapat digunakan untuk memesin bendakerja yang lebar.



Gambar 9.28  Komoponen mesin serut sisi terbuka (open side planer)

Mesin serut kolum ganda, memiliki dua kolum pada setiap sisi bangku dan mejakerja. Kedua kolum tersebut berfungsi untuk menunjang rel melintang, tempat digantungkannya satu atau lebih kepala perkakas. Dengan menggunakan dua kolum, maka mesin ini memiliki struktur sangat kokoh, tetapi lebar bendakerja yang dapat dimesin menjadi terbatas.

Operasi yang Terkait
Mesin ketam dan mesin serut dapat digunakan juga untuk memesin bentuk selain permukaan datar. Keterbatasannya bahwa permukaan yang dipotong hanya merupakan bentuk lurus, seperti ditunjukkan dalam gambar 9.29 berikut ini.



Gambar 9.29  Beberapa macam bentuk yang dapat dipotong dengan mesin ketam dan serut (a) alur V (V-groove), (b) alur persegi (square groove), (c) celah T (T-slot), (d) celah ekor burung (dovetail slot), dan (e) roda gigi (gear teeth).
Kadang-kadang dibutuhkan perkakas mesin khusus yang dapat digunakan untuk memesin suatu bentuk tertentu. Sebagai contoh mesin ketam roda gigi (gear shaper), yaitu suatu mesin ketam vertikal yang didesain dengan meja putar dan kepala perkakas yang dapat dioperasikan secara sinkron dengan gerak putar meja dalam pembuatan suatu roda gigi.