Mengenal Mesin Frais: Pengertian, Fungsi, dan Jenis-jenisnya Biar Gak Bingung!

Daftar Isi

• Apa Itu Mesin Frais?¶
• Fungsi Mesin Frais dan Kegunaannya¶
• Jenis-Jenis Mesin Frais¶
• Bagian-Bagian Utama Mesin Frais¶
• Tips Aman Menggunakan Mesin Frais¶

Pernahkah kamu melihat proses pembuatan komponen mesin yang rumit atau ornamen dekoratif dari logam? Besar kemungkinan proses tersebut melibatkan mesin frais. Mesin yang satu ini memang memegang peranan penting dalam dunia manufaktur dan perbengkelan. Yuk, kita bedah lebih dalam mengenai apa itu mesin frais, bagaimana cara kerjanya, dan jenis-jenisnya!

Apa Itu Mesin Frais?¶

Mesin frais, atau sering juga disebut milling machine, adalah perkakas mesin yang digunakan untuk membentuk benda kerja dengan menggunakan pisau frais (cutter) berputar. Bayangkan sebuah bor, tapi bukan hanya berputar di satu titik. Pisau frais ini bisa bergerak ke berbagai arah, baik secara horizontal, vertikal, maupun kombinasi keduanya, sambil memotong material benda kerja sedikit demi sedikit. Proses pemotongan ini disebut milling.

Berbeda dengan mesin bubut yang memutar benda kerja, mesin frais justru benda kerjanya yang diam dan pisau fraisnya yang bergerak. Gerakan relatif antara pisau frais dan benda kerja inilah yang memungkinkan mesin frais untuk menghasilkan berbagai bentuk yang kompleks dan presisi. Material yang bisa dikerjakan pun beragam, mulai dari logam seperti baja, aluminium, besi, hingga non-logam seperti kayu, plastik, dan komposit.

Mesin frais ini sangat serbaguna dan banyak digunakan dalam berbagai industri. Mulai dari pembuatan komponen otomotif, cetakan plastik, perkakas, hingga komponen pesawat terbang. Bahkan, dalam skala kecil, mesin frais juga sering digunakan di bengkel-bengkel umum untuk membuat spare part atau memperbaiki komponen mesin.

Fungsi Mesin Frais dan Kegunaannya¶

Mesin frais punya segudang fungsi dan kegunaan dalam proses manufaktur. Kemampuannya untuk menghasilkan bentuk yang kompleks dan presisi menjadikannya alat yang sangat diandalkan. Berikut beberapa fungsi utama mesin frais:

1. Pembentukan Permukaan Datar dan Bidang¶

Salah satu fungsi paling dasar dari mesin frais adalah membuat permukaan datar dan bidang pada benda kerja. Dengan menggunakan pisau frais face mill atau slab mill, permukaan benda kerja dapat diratakan dan dihaluskan dengan tingkat presisi yang tinggi. Proses ini sering disebut surface milling atau face milling.

Bayangkan kamu ingin membuat balok aluminium yang permukaannya benar-benar rata dan halus. Mesin frais adalah alat yang tepat untuk pekerjaan ini. Pisau frais akan bergerak di atas permukaan balok, mengikis lapisan tipis material hingga mencapai kerataan yang diinginkan.

2. Pembuatan Alur dan Slot¶

Mesin frais sangat ahli dalam membuat alur, slot, dan keyway pada benda kerja. Dengan menggunakan pisau frais end mill atau slot drill, berbagai jenis alur dengan berbagai ukuran dan bentuk dapat dibuat dengan mudah. Alur dan slot ini seringkali berfungsi sebagai jalur atau tempat pemasangan komponen lain pada sebuah rakitan mesin.

Misalnya, dalam pembuatan poros roda gigi, seringkali dibutuhkan keyway untuk memasang kunci (key) yang menghubungkan poros dengan roda gigi. Mesin frais dapat membuat keyway ini dengan presisi dan akurat.

3. Pengeboran dan Pembesaran Lubang (Boring)¶

Meskipun bukan fungsi utamanya, mesin frais juga bisa digunakan untuk pengeboran dan pembesaran lubang (boring). Dengan memasang mata bor atau boring head pada spindel mesin, lubang dengan berbagai ukuran dan kedalaman dapat dibuat. Proses boring pada mesin frais umumnya menghasilkan lubang yang lebih presisi dan lurus dibandingkan dengan pengeboran menggunakan mesin bor biasa.

Terutama untuk lubang dengan diameter besar atau lubang yang membutuhkan toleransi yang sangat ketat, mesin frais dengan boring head adalah pilihan yang tepat.

4. Pembuatan Bentuk Kontur dan Profil¶

Kemampuan mesin frais untuk bergerak dalam tiga sumbu (X, Y, Z) memungkinkan pembuatan bentuk kontur dan profil yang kompleks. Dengan menggunakan pisau frais ball nose end mill atau profile cutter, bentuk-bentuk melengkung, cekung, cembung, dan profil khusus lainnya dapat diukir pada benda kerja.

Proses ini sering digunakan dalam pembuatan cetakan (mold) untuk plastik, die casting, atau forging. Juga dalam pembuatan komponen-komponen dekoratif yang membutuhkan bentuk-bentuk artistik.

5. Pembuatan Ulir (Threading)¶

Beberapa jenis mesin frais modern, terutama mesin frais CNC, dilengkapi dengan kemampuan untuk membuat ulir (threading). Dengan menggunakan thread mill cutter, ulir internal maupun eksternal dapat dibuat pada benda kerja dengan presisi tinggi. Proses thread milling ini lebih efisien dan akurat dibandingkan dengan tapping atau die threading konvensional, terutama untuk ulir berukuran besar atau material yang sulit diulir.

6. Pemotongan Roda Gigi (Gear Cutting)¶

Mesin frais juga dapat digunakan untuk memotong roda gigi (gear cutting), meskipun ini bukan metode yang paling umum untuk produksi massal roda gigi. Dengan menggunakan pisau frais gear cutter khusus dan indexing head, roda gigi lurus (spur gear), roda gigi heliks (helical gear), atau roda gigi payung (bevel gear) dapat dibuat secara prototipe atau untuk produksi skala kecil.

Proses pemotongan roda gigi dengan mesin frais memerlukan keahlian dan ketelitian yang tinggi, serta perhitungan yang akurat untuk memastikan gigi roda gigi memiliki profil yang benar.

7. Pembuatan Bentuk 3D yang Kompleks¶

Dengan kemajuan teknologi CNC (Computer Numerical Control), mesin frais modern mampu menghasilkan bentuk 3D yang sangat kompleks dan rumit. Melalui pemrograman CAD/CAM, gerakan pisau frais dapat dikontrol secara presisi dalam tiga dimensi, memungkinkan pembuatan bentuk-bentuk patung, relief, rongga kompleks, dan geometri bebas lainnya.

Teknologi 3D milling ini membuka peluang baru dalam desain produk dan manufaktur, memungkinkan pembuatan komponen-komponen yang sebelumnya sulit atau bahkan tidak mungkin dibuat dengan metode konvensional.

Jenis-Jenis Mesin Frais¶

Mesin frais hadir dalam berbagai jenis, masing-masing dirancang untuk aplikasi dan kebutuhan yang berbeda. Secara garis besar, mesin frais dapat dibedakan menjadi beberapa jenis utama berdasarkan konfigurasi spindel, sistem kontrol, dan ukuran.

1. Mesin Frais Manual¶

Mesin frais manual adalah jenis mesin frais yang pengoperasiannya dikendalikan sepenuhnya oleh operator. Gerakan meja kerja dan spindel diatur secara manual menggunakan tuas-tuas dan roda-roda penggerak. Mesin frais manual cocok untuk pekerjaan-pekerjaan single piece atau produksi skala kecil, perbaikan, dan pendidikan.

Kelebihan mesin frais manual:

• Biaya investasi awal lebih rendah dibandingkan mesin CNC.
• Pengoperasian dan perawatan relatif sederhana.
• Fleksibel untuk pekerjaan-pekerjaan custom dan prototipe.
• Cocok untuk bengkel-bengkel kecil dan pendidikan.

Kekurangan mesin frais manual:

• Membutuhkan operator yang terampil dan berpengalaman.
• Tingkat presisi dan akurasi bergantung pada keterampilan operator.
• Kurang efisien untuk produksi massal.
• Waktu pengerjaan lebih lama dibandingkan mesin CNC.

2. Mesin Frais CNC (Computer Numerical Control)¶

Mesin frais CNC adalah jenis mesin frais yang pengoperasiannya dikontrol oleh komputer melalui program CNC (Computer Numerical Control). Program CNC berisi instruksi-instruksi gerakan pisau frais dan parameter pemotongan yang dijalankan secara otomatis oleh mesin. Mesin frais CNC unggul dalam hal presisi, akurasi, dan efisiensi untuk produksi massal dan pekerjaan yang kompleks.

Kelebihan mesin frais CNC:

Baca Juga: loading

• Tingkat presisi dan akurasi sangat tinggi.
• Konsistensi hasil produksi yang terjamin.
• Efisiensi tinggi untuk produksi massal.
• Mampu mengerjakan bentuk-bentuk kompleks dan rumit.
• Mengurangi ketergantungan pada keterampilan operator (dalam hal pengoperasian mesin, namun pemrograman CNC membutuhkan keahlian tersendiri).

Kekurangan mesin frais CNC:

• Biaya investasi awal lebih tinggi dibandingkan mesin manual.
• Pengoperasian dan pemrograman lebih kompleks membutuhkan pelatihan khusus.
• Perawatan lebih rumit dan mahal.
• Kurang fleksibel untuk perubahan desain on-the-fly dibandingkan mesin manual.

3. Mesin Frais Vertikal¶

Mesin frais vertikal adalah jenis mesin frais yang spindelnya berorientasi vertikal. Pisau frais dipasang pada spindel vertikal dan bergerak ke atas dan ke bawah (sumbu Z), serta ke samping (sumbu X dan Y) melalui gerakan meja kerja. Mesin frais vertikal sangat serbaguna dan cocok untuk berbagai jenis pekerjaan, mulai dari face milling, end milling, drilling, hingga contouring.

Kelebihan mesin frais vertikal:

• Serbaguna untuk berbagai jenis pekerjaan.
• Mudah untuk mengamati proses pemotongan karena area kerja terbuka.
• Cocok untuk pekerjaan face milling dan *end milling*.
• Umumnya lebih kompak dibandingkan mesin frais horizontal.

Kekurangan mesin frais vertikal:

• Kurang stabil untuk pemotongan berat dibandingkan mesin horizontal.
• Chip (beram) cenderung menumpuk di area kerja.
• Keterbatasan ruang vertikal untuk benda kerja yang tinggi.

4. Mesin Frais Horizontal¶

Mesin frais horizontal adalah jenis mesin frais yang spindelnya berorientasi horizontal. Pisau frais dipasang pada spindel horizontal dan bergerak ke samping (sumbu X dan Y), serta ke atas dan ke bawah (sumbu Z) melalui gerakan meja kerja atau spindel head. Mesin frais horizontal unggul dalam pekerjaan slab milling, slotting, dan pemotongan material berat.

Kelebihan mesin frais horizontal:

• Lebih stabil untuk pemotongan berat dan material besar.
• Chip (beram) jatuh secara alami dari area kerja.
• Cocok untuk pekerjaan slab milling dan *slotting*.
• Dapat menggunakan arbor untuk mendukung pisau frais panjang.

Kekurangan mesin frais horizontal:

• Kurang serbaguna dibandingkan mesin vertikal.
• Lebih sulit untuk mengamati proses pemotongan karena area kerja tertutup.
• Umumnya lebih besar dan mahal dibandingkan mesin vertikal.

5. Mesin Frais Universal¶

Mesin frais universal adalah jenis mesin frais yang menggabungkan fitur mesin frais vertikal dan horizontal. Mesin ini biasanya memiliki spindel utama horizontal dan spindle head vertikal yang dapat dipasang pada lengan (overarm). Mesin frais universal menawarkan fleksibilitas yang tinggi untuk berbagai jenis pekerjaan.

Kelebihan mesin frais universal:

• Fleksibilitas tinggi karena bisa berfungsi sebagai mesin vertikal dan horizontal.
• Cocok untuk bengkel yang mengerjakan berbagai jenis pekerjaan.
• Investasi yang efisien dibandingkan membeli mesin vertikal dan horizontal terpisah.

Kekurangan mesin frais universal:

• Lebih kompleks dalam pengoperasian dan perawatan.
• Biaya investasi lebih tinggi dibandingkan mesin vertikal atau horizontal tunggal.
• Tidak seoptimal mesin vertikal atau horizontal khusus untuk pekerjaan tertentu.

6. Mesin Frais Khusus¶

Selain jenis-jenis umum di atas, terdapat juga mesin frais khusus yang dirancang untuk aplikasi tertentu, seperti:

• Mesin frais planer (planer mill): Mesin frais besar untuk meratakan permukaan benda kerja yang sangat besar dan panjang.
• Mesin frais roda gigi (gear milling machine): Mesin khusus untuk produksi roda gigi dalam skala besar.
• Mesin frais copy (copy milling machine): Mesin untuk meniru bentuk dari master model ke benda kerja.
• Mesin frais CNC 5-axis: Mesin frais CNC dengan lima sumbu gerakan, memungkinkan pembuatan bentuk 3D yang sangat kompleks.

Bagian-Bagian Utama Mesin Frais¶

Meskipun jenisnya beragam, secara umum mesin frais memiliki bagian-bagian utama yang sama. Memahami bagian-bagian ini penting untuk pengoperasian, perawatan, dan pemecahan masalah pada mesin frais.

Berikut adalah bagian-bagian utama mesin frais:

1. Spindel (Spindle): Bagian mesin yang memutar pisau frais. Spindel terhubung dengan motor penggerak dan dilengkapi dengan mekanisme chuck atau collet untuk memegang pisau frais. Kecepatan putaran spindel dapat diatur sesuai dengan jenis material dan pisau frais yang digunakan.

2. Pisau Frais (Cutter): Alat potong yang digunakan untuk menghilangkan material dari benda kerja. Ada berbagai jenis pisau frais dengan bentuk, ukuran, dan material yang berbeda, disesuaikan dengan jenis pekerjaan dan material benda kerja. Contohnya end mill, face mill, ball nose end mill, slot drill, gear cutter, dll.

3. Meja Kerja (Worktable): Bagian mesin tempat benda kerja diletakkan dan dicekam. Meja kerja dapat bergerak secara horizontal (sumbu X), vertikal (sumbu Y pada mesin vertikal, sumbu Z pada mesin horizontal), dan melintang (sumbu Y pada mesin horizontal, sumbu X pada mesin vertikal) tergantung jenis mesin fraisnya. Gerakan meja kerja ini dikendalikan secara manual atau otomatis (CNC).

4. Kolom (Column): Struktur utama mesin yang menopang spindel head dan meja kerja. Kolom biasanya terbuat dari besi cor yang kokoh untuk memberikan kestabilan dan kekakuan pada mesin.

5. Lengan (Overarm/Ram): Lengan penyangga tambahan untuk spindel head pada beberapa jenis mesin frais, terutama mesin frais horizontal dan universal. Lengan ini memberikan dukungan ekstra dan mengurangi getaran saat pemotongan berat.

6. Kepala Spindel (Spindle Head): Bagian mesin yang menampung spindel, motor penggerak, dan mekanisme transmisi daya. Kepala spindel dapat diatur posisinya (misalnya dimiringkan pada mesin frais universal) untuk pekerjaan tertentu.

7. Motor Penggerak (Motor): Sumber tenaga utama mesin frais yang memutar spindel. Motor listrik digunakan untuk memutar spindel melalui sistem transmisi (gearbox, belt, atau direct drive).

8. Sistem Kontrol (Control System): Sistem yang mengendalikan gerakan mesin dan parameter pemotongan. Pada mesin frais manual, sistem kontrol berupa tuas-tuas dan roda-roda manual. Pada mesin frais CNC, sistem kontrol berupa komputer CNC dengan program CNC.

9. Sistem Pendingin (Coolant System): Sistem yang menyemprotkan cairan pendingin (coolant) ke area pemotongan. Coolant berfungsi untuk mendinginkan pisau frais dan benda kerja, melumasi area pemotongan, dan membersihkan chip (beram).

10. Base (Dasar Mesin): Bagian paling bawah mesin yang menopang seluruh komponen mesin. Base biasanya terbuat dari besi cor berat untuk memberikan kestabilan dan meredam getaran.

Tips Aman Menggunakan Mesin Frais¶

Mengoperasikan mesin frais membutuhkan kehati-hatian dan pemahaman yang baik tentang prosedur keselamatan kerja. Kesalahan dalam pengoperasian dapat menyebabkan kecelakaan kerja dan kerusakan mesin.

Berikut beberapa tips aman menggunakan mesin frais:

• Gunakan Alat Pelindung Diri (APD): Wajib menggunakan kacamata pelindung untuk melindungi mata dari serpihan material, sarung tangan untuk melindungi tangan, dan pakaian kerja yang sesuai.
• Periksa Kondisi Mesin: Sebelum memulai pekerjaan, periksa kondisi mesin secara keseluruhan, pastikan semua komponen berfungsi dengan baik dan tidak ada kerusakan.
• Cekam Benda Kerja dengan Kuat: Pastikan benda kerja dicekam dengan kuat dan stabil pada meja kerja agar tidak bergeser atau terlepas saat pemotongan.
• Pilih Pisau Frais yang Tepat: Gunakan pisau frais yang sesuai dengan jenis material dan jenis pekerjaan yang akan dilakukan.
• Atur Kecepatan dan Pemakanan yang Benar: Sesuaikan kecepatan putaran spindel dan kecepatan pemakanan (feed rate) dengan jenis material, pisau frais, dan kedalaman pemotongan. Terlalu cepat atau terlalu lambat dapat merusak pisau frais dan hasil pekerjaan.
• Gunakan Pendingin (Coolant): Gunakan cairan pendingin saat memotong material logam untuk mencegah panas berlebihan, memperpanjang umur pisau frais, dan menghasilkan permukaan yang lebih baik.
• Jangan Meninggalkan Mesin Saat Beroperasi: Selalu awasi mesin saat beroperasi dan jangan pernah meninggalkan mesin tanpa pengawasan.
• Bersihkan Mesin Setelah Digunakan: Setelah selesai bekerja, bersihkan mesin dari chip (beram) dan kotoran lainnya. Lakukan perawatan rutin seperti pelumasan dan pengecekan komponen secara berkala.
• Pelajari Buku Manual Mesin: Baca dan pahami buku manual mesin frais yang digunakan untuk memahami fitur-fitur mesin, prosedur pengoperasian, dan panduan keselamatan kerja.
• Dapatkan Pelatihan yang Tepat: Jika kamu baru pertama kali menggunakan mesin frais, sebaiknya dapatkan pelatihan yang memadai dari operator yang berpengalaman atau lembaga pelatihan yang kompeten.

Dengan memahami apa itu mesin frais, fungsi, jenis, bagian-bagiannya, dan tips penggunaannya, diharapkan kamu bisa lebih mengapresiasi peran penting mesin ini dalam dunia manufaktur modern. Mesin frais terus berkembang seiring kemajuan teknologi, membuka peluang baru dalam pembuatan produk-produk inovatif dan berkualitas tinggi.

Gimana? Sudah lebih paham kan tentang mesin frais? Punya pengalaman menarik atau pertanyaan seputar mesin frais? Yuk, share di kolom komentar di bawah!