MESIN PERKAKAS

1.MESIN BUBUT

Pengertian Mesin Bubut
Mesin bubut merupakan salah satu jenis mesin perkakas. Prinsip kerja pada proses turning atau lebih dikenal dengan proses bubut adalah proses penghilangan bagian dari benda kerja untuk memperoleh bentuk tertentu. Di sini benda kerja akan diputar atau rotasi dengan kecepatan tertentu bersamaan dengan dilakukannya proses pemakanan oleh pahat yang digerakkan secara translasi sejajar dengan sumbu putar dari benda kerja. Gerakan putar dari benda kerja disebut gerak potong relatif dan gerakkan translasi dari pahat disebut gerak umpan (feeding).

Mesin bubut mencakup segala mesin perkakas yang memproduksi bentuk silindris. Jenis yang paling tua dan paling umum adalah pembubut (lathe) yang melepas bahan dengan memutar benda kerja terhadap pemotong mata tunggal. Suku cadang di mesin harus dapat dipegang diantara kedua pusatnya, dipasangkan pada plat muka didukung pada pencekam rahang atau dipegang pada pencekam yang ditarik ke dalam atau leher (collet).
Komponen Utama Mesin Bubut
Mesin bubut pada dasarnya terdiri dari beberapa komponen utama antara lain yaitu meja mesin, headstock, tailstock, compound slide, across slide, toolpost, dan leadscrew dan lain-lain. Pada gambar berikut ini diperlihatkan nama-nama bagian atau komponen yang umum dari mesin bubut:

Bagian-bagian mesin bubut berserta fungsinya berdasarkan Gambar di atas diantaranya yaitu:

• Tailstock

Tailstock berfungsi untuk memegang atau menyangga benda kerja pada bagian ujung yang berseberangan dengan Chuck (pencekam) pada proses pemesinan di mesin bubut.

• Lead crew

Lead crew adalah poros panjang berulir yang terletak agak dibawah dan sejajar dengan bangku, memanjang dari kepala tetap sampai ekor tetap. Dihubungkan dengan roda gigi pada kepala tetap dan putarannya bisa dibalik. Dipasang ke pembawa (carriage) dan digunakan sebagai ulir pengarah untuk membuat ulir saja dan bisa dilepas kalau tidak dipakai.

• Feedrod

Feedrod yang terletak dibawah ulir pengarah yang berfungsi untuk menyalurkan daya dari kotak pengubah cepat (quick change box) untuk menggerakkan mekanisme apron dalam arah melintang atau memanjang. Digunakan untuk kedudukan tool holder, bisa juga untuk proses pembuatan tirus.

• Carriage

Carriage terdiri dari tempat eretan, dudukan pahat dan apron. Konstruksinya kuat karena harus menyangga dan mengarahkan pahat pemotong. Dilengkapi dengan dua cross slide untuk mengarahkan pahat dalam arah melintang. Spindle yang atas mengendalikan gerakan dudukan pahat dan spindle atas untuk menggerakkan pembawa sepanjang landasan.

• Toolpost

Toolpost digunakan sebagai tempat dudukan pahat bubut dengan menggunakan pemegang pahat.

• Head stock

Head stock yaitu tempat terletaknya transmisi gerak pada mesin bubut yang mengatur putaran yang dibutuhkan pada proses pembubutan. Digunakan untuk kedudukan cekam, bisa juga untuk perlengkapan-perlengkapan lain misalnya centre tetap (dead centre), face plate, collet dan lain-lain.

• Kepala lepas (tail stock)

Digunakan untuk menempatkan centre jalan (live centre), untuk menyangga benda kerja yang panjang, untuk kedudukan chuck bor (drill chuck), untuk kedudukan reamer, bisa juga untuk proses pembuatan tirus.
Dimensi dan Jenis-Jenis Mesin Bubut
Dimensi atau ukuran mesin bubut biasanya dinyatakan dalam diameter benda kerja yang dapat dikerjakan pada mesin tersebut. misalnya sebuah mesin bubut ukuran 400 mm mempunyai arti mesin bisa mengerjakan benda kerja sampai diameter 400 mm. Ukuran kedua yang diperlukan dari sebuah mesin bubut adalah panjang benda kerja. Beberapa pabrik menyatakan dalam panjang maksimum benda kerja diantara kedua pusat mesin bubut, sedangkan sebagian pabrik lain menyatakan dalam panjang bangku. Beberapa variasi dalam jenis mesin bubut dan variasi dalam desainnya tersebut tergantung cara pengoparasiannya dan jenis produksi atau jenis benda kerja. Dilihat cara pengoperasian mesin bubut dibagi menjadi dua jenis yaitu mesin bubut manual dan mesin bubut otomatis.
Mesin bubut manual adalah mesin bubut yang proses pengoperasiannya secara manual dilakukan oleh manusia secara langsung, sedangkan mesin bubut otomatis adalah mesin bubut yang perkakasnya secara otomatis memotong benda kerja dan mundur setelah proses diselesaikan, dimana semua pegerakan sudah diatur atau diprogram secara otomatis dengan mengunakan komputer. Mesin bubut yang otomatis sepenuhnya dilengkapi dengan tool magazine sehingga sejumlah alat potong dapat diletakan dimesin secara berurutan dengan hanya sedikit pengawasan dari operator. Mesin bubut otomatis ini lebih dikenal dengan sebutan CNC (Computer Numerical Control), Lathe Machine (mesin bubut dengan sistem komputer kontrol numerik), seperti pada gambar berikut:

Jenis-jenis mesin bubut dibagi ke dalam lima jenis berdasarkan kemampuan pengerjaannya. Adapun kelima jenis mesin bubut tersebut yaitu:

• Mesin Bubut Ringan

Mesin ini bentuknya kecil dan sederhana, digunakan untuk mengerjakan benda-benda yang kecil pula. Biasanya diletakkan diatas meja kerja. Contoh mesin bubut simonet.

• Mesin Bubut Sedang

Konstruksi mesin bubut ini lebih cermat dan dilengkapi dengan penggabungan perlengkapan yang khusus. Mesin ini digunakan untuk pengerjaan yang membutuhkan ketelitian tinggi.

• Mesin Bubut Standar

Mesin ini mempunyai power yang lebih besar dan digunakan untuk pengerjaan pembubutan yang memerlukan ketelitian tinggi dengan benda kerja yang cukup besar. Contoh Cholcester Master dan Kerry.

• Mesin Bubut Revolver

Mesin ini khusus untuk memproduksi benda kerja yang ukurannya sama dan dalam jumlah yang banyak atau untuk pengerjaan awal. Contohnya yaitu mesin bubut Kapstan.

• Mesin Bubut Beralas Panjang

Mesin bubut ini termasuk mesin bubut industri berat yang banyak digunakan pada benda kerja yang besar dan panjang. Misalnya poros-poros kapal dan poros transmisi.
Gerakan-Gerakan Dalam Membubut
Gerakan-gerakan yang ada dalam proses pembubutan dibagi ke dalam 3 bagian prinsip pengerjaan. Adapun ketiga bagian gerakan dari prinsip pengerjaan mesin bubut adalah sebagai berikut:

1. Gerakan berputar benda kerja pada sumbunya disebut cutting motion, main motion, artinya putaran utama. Cutting speed atau kecepatan potong merupakan gerakan untuk mengurangi benda kerja dengan pahat.
2. Pahat yang bergerak maju secara teratur, akan menghasilkan chip (geram, serpih, tatal). Gerakan tadi disebut feed motion.

Bila pahat dipasang dengan dalam pemotongan (depth of cutting), pahat dimajukan ke arah melintang sampai kedalaman pemotongan yang dikehendaki. Gerakan ini disebut adjusting motion.
Operasi Pada Bubut
Prinsip kerja mesin bubut adalah benda kerja yang berputar, sedangkan pisau bubut bergerak memanjang dan melintang. Berdasarkan kerja ini dihasilkan sayatan dan benda kerja yang umumnya simetris. Operasi pada mesin bubut dikerjakan beraneka ragam. Proses pengerjaan pada mesin bubut diantaranya yaitupembubutan, pengeboran, pengerjaan tepi, penguliran, pembubutan tirus, penggurdian, dan meluaskan lubang.

Operasi pada Pembubutan Silindris dilakukan dengan benda disangga diantara kedua pusatnya. Pembubutan silindris ditunjukkan pada gambar dibawah ini:
Operasi pada A menunjukan operasai pahat mata tunggal dalam operasi pembubutan. Sementara operasi pada B menunjukan operasi memotong tepi.
Pengerjaan tepi adalah apabila permukaan harus dipotong pada pembubut. Benda kerja biasanya dipegang pada plat muka atau dalam pencekam. Hal ini bisa juga pengerjaan tepi dilakukan dengan benda kerja diantara kedua pusatnya. Karena pemotongan tegak lurus terhadap sumbu putaran maka kereta luncur harus dikunci pada bangku pembubut untuk mencegah gerakan aksial.
Operasi lain pada mesin bubut yaitu pembuatan tirus. Terdapat beberapa standar ketirusan dalam praktek komersial. Penggolongan standar ketirusan yang umum digunakan sebagai berikut:

1. Tirus Morse, banyak digunakan untuk tangkai gurdi, leher, dan pusat pembubut. Ketirusannya adalah 0,0502 mm/mm (5,02%).
2. Tirus Brown dan Sharp, terutama digunakan dalam memfrais spindel mesin 0,0417 mm/mm (4,166%).
3. Tirus Jarno dan Reed, digunakan oleh beberapa pabrik pembubut dan perlengkapan penggurdi kecil. Semua sistem mempunyai ketirusan 0.05 mm/mm (5,000%), tetapi diameternya berbeda.
4. Pena tirus digunakan sebagai pengunci. Ketirusannya 0,0208 mm/mm (2,083%).

Operasi pemotongan ulir juga dapat dilakukan dalam pengoperasian mesin bubut. Biasanya pembuatan ulir dengan mesin bubut dilakukan apabila hanya sedikit ulir yang harus dibuat atau dibuat bentuk khusus. Bentuk ulir didapatkan dengan menggerinda pahat menjadi bentuk yang sesuai dengan menggunakan gage atau plat pola. Gambar ini memperlihatkan sebuah pahat untuk memotong ulir -V 60 derajat dan gage yang digunakan untuk memeriksa sudut pahat. Gage ini disebut gage senter sebab juga bisa digunakan sebagai gage penyenter mesin bubut. Pemotong berbentuk khusus bisa juga digunakan untuk memotong ulir.

Pahat Bubut
Pahat bubut digunakan untuk mengurangi benda kerja. Pahat ini terbuat dari unalloyed tool steel, alloy tool steel, cemented carbide, diamond tips, ceramic cutting material. Umurnya tergantung dari jenis bahan dasar pahat, bentuk sisi potong, dan pengasahannya. Sifat-sifat dasar pahat bubut yaitu keras, ulet, tahan panas, dan tahan lama.
Macam-macam pahat bubut untuk setiap jenis pengerjaan diperlukan pahat yang tepat. Oleh sebab itu, harus dipilih pahat roughing, finishing, boring, thread cutting, dan sebagainya. Kebanyakan pahat bubut sudah distandarisasikan. Adapun penjelasan dari macam-macam pahat tersebut adalah sebagai berikut:

• Pahat finishing (finishing tool).

Permukaan yang halus dari benda kerja akan diperoleh jika menggunakan pahat finishing. Untuk keperluan ini dipergunakan pahat finishing titik dengan sisi potong bulat dan pahat finishing datar dengan sisi potong rata. Setelah digerinda, sisi potong pahat finishing harus digosok dengan oil stone secara hati-hati, kalau tidak permukaan benda kerja tidak akan halus.

• Perawatan pahat bubut

Pahat bubut harus disimpan sedemikian rupa sehingga sisi potongnya tidak mudah rusak. Sisi potong yang tumpul menyebabkan getaran yang besar, sehingga menyebabkan panas dan permukaan yang kasar. Oleh sebab itu, janganlah menunggu sampai sisi potong tumpul.

• Pahat roughing (roughing tool)

Selama pengerjaan kasar, pahat harus memotong benda dalam waktu sesingkat mungkin. Oleh sebab itu pahat ini harus dibuat kuat. Bentuknya dapat lurus atau bengkok.
Pemasangan pahat bubut dilakukan dengan pahat ditekan oleh tenaga potong (cutting force). Besarnya tenaga ini tergantung dari besarnya benda kerja dan ukuran penampang chips. Dengan memasang pahat pada baut pengunci (clamping bolt), terjadilah getaran yang kuat di antara permukaan penyangga pahat dengan penjepit pahat. Getaran tersebut menyebabkan pahat bergerak. Untuk menghindari bergesernya pahat selama pengerjaan, pahat harus dipegang dengan kuat dan aman. Pemasangan pahat dapat digunakan pelat tipis sebagai ganjal. penentuan kecepatan potong, hal-hal berikut.

2.MESIN FRAIS

Definisi Mesin Frais
Mesin ini digunakan untuk mengerjakan atau menyelesaikan suatu benda kerja dengan menggunakan pisau frais sebagai penyayatan yang berputar pada sumbu mesin. Pisau frais ini terpasang pada arbor mesin, yang didukung dengan alat pendukung arbor dan diputar oleh sumbu utama mesin (Umaryadi, 2006).
Mesin frais adalah mesin yang paling mampu melakukan banyak tugas bila dibandingkan dengan mesin perkakas yang lain. Hal ini disebabkan karena selain mampu memesin permukaan datar maupun berlekuk dengan penyelesaian dan ketelitian istimewa, juga berguna untuk menghaluskan atau meratakan benda kerja sesuai dengan dimensi yang dikehendaki.
Prinsip Kerja Mesin Frais
Prinsip kerja mesin frais adalah Tenaga untuk pemotongan berasal dari energi listrik yang diubah menjadi gerak utama oleh sebuah motor listrik. Gerakan utama tersebut akan diteruskan melalui suatu transmisi untuk menghasilkan gerakan putar pada spindel mesin milling.
Mesin perkakas untuk mengerjakan atau menyelesaikan suatu benda kerja dengan mempergunakan pisau milling (cutter) sebagai pahat penyayat yang berputar pada sumbu mesin. Mesin milling termasuk mesin perkakas yang mempunyai gerak utama yang berputar, pisau frais dipasang pada sumbu/arbor mesin yang didukung dengan alat pendukung arbor, jika arbor mesin berputar melalui suatu putaran motor listrik maka pisau frais akan ikut berputar, arbor mesin dapat ikut berputar kekanan dan kekiri sedangkan banyaknya putaran dapat diatur sesuai kebutuhan.
Prinsip kerja dari mesin frais yaitu pahat potong/pemotong frais melakukan gerak rotasi dan benda kerja dihantarkan pada pemotong frais tersebut.
Jenis-Jenis Mesin Frais
            Berdasarkan pada mesin frais ini terdapat jenis-jenisnya yaitu mesin frais horizontal, mesin frais vertikal, dan mesin frais universal. Adapun jenis-jenis mesin frais antara lain:

• Mesin Frais Horizontal

Mesin frais horizontal adalah mesin frais yang poros utamanya sebagai pemutar dan pemegang alat potong pada posisi mendatar. Mesin ini termasuk type knee, namum bentuknya sama dengan mesin frais universal. Biasanya digunakan untuk mengerjakan permukaan datar dan alur. Tipe lain dari mesin ini adalah mesin frais type bed. Type bed ini lebih kuat karena meja mesin ditahan sepenuhnya oleh sadel yang terpasang pada lantai.

• Mesin Frais Vertikal

Mesin frais vertikal adalah mesin frais dengan poros utama sebagai pemutar dengan pemegang alat potong dengan posisi tegak. Poros utama mesin frais tegak di pesang pada kepala tegak (vertical head spindle). Posisi kepala ini dapat dimiringkan kearah kiri atau kanan maksimal 60⁰. Biasanya mesin ini dapat mengerjakan permukaan bersudut, datar, beralur, melobang dan dapat mengerjakan permukaan melingkar atau bulat.

• Mesin Frais Universal

Mesin frais universal adalah mesin yang pada dasarnya gabungan dari mesin frais horizontal dan mesin frais vertikal. Mesin ini dapat mengerjakan pekerjaan pengefraisan muka, datar, spiral, roda gigi, pengeboran dan reamer serta pembuatan alur luar dan alur dalam. Untuk melaksanakan pekerjaannya mesin frais dilengkapi dengan peralatan yang mudah digeser, diganti dan dipindahkan. Peralatan tambahan tersebut berupa meja siku (fixed angular table), meja miring (inclinable universal table), meja putar (rotery table) dan kepala spindel tegak (vertical head spindel).
Bagian-Bagian Dari Mesin Frais
Berdasarkan pada mesin sekrap terdapat bagian-bagian yang ada pada mesin frais. Adapun bagian-bagian dari mesin sekrap antara lain yang terdiri dari beberapa bagian komponen (lihat gambar) sebagai berikut:

A. Lengan, untuk memindahkan arbor.
B. Penyokong arbor.
C. Tuas, untuk menggerakan meja secara otomatis.
D. Nok pembatas, untuk membatasi jarak gerakan otomatis.
E. Meja mesin, tempat untuk memasang benda kerja dan perlengkapan mesin.
F. Engkol, untuk menggerakan meja dalam arah memanjang.
G. Tuas pengunci meja.
H. Baut penyetel, untuk menghilangkan getaran meja.
I. Engkol, untuk menggerakan meja dalam arah melintang.
J. Engkol, untuk menggerakan lutut dalam arah tegak.
K. Tuas untuk mengunci meja.
L. Tabung pendukung dengan bang berulir, untuk mengatur tingginya meja.
M. Lutut, tempat untuk kedudukan alas meja.
N. Tuas, untuk mengunci sadel.
O. Alas meja, tempat kedudukan untuk alas meja.
P. Tuas untuk merubah kecepata motor listrik.
Q. Engkol meja
R. Tuas untuk mengatur angka kecepatan spindle dan pisau frais.
S. Tiang untuk mengatur turun-naiknya meja.
T. Spindle untuk memutar arbor dan pisau frais.
U. Tuas untuk menjalankan mesin.
Gerakan Dalam Mesin Frais
Berdasarkan pada mesin frais terdapat gerakan-gerakan didalam mesin frais. Adapun gerakan-gerakan  dalam mesin frais harus selalu mempunyai 3 gerakan kerja, yaitu:
1. Gerakan Pemotongan
Sisi potong cutter yang dibuat berbentuk bulat dan berputar dengan pusat sumbu utama.
2.   Gerakan Pemakanan
Benda kerja digerakkan sepanjang ukuran yang akan dipotong dan digerakkan mendatar searah gerakan yang dipunyai oleh alas.
3.   Gerakan Penyetelan
Gerakan untuk mengatur posisi pemakanan, kedalaman pemakanan, dan pengembalian, untuk memungkinkan benda kerja masuk ke dalam sisi potong cutter, gerakan ini dapat juga disebut gerakan pengikata.
Metoda Pengefraisan
Berdasarkan pada mesin frais terdapat metoda pengefraisan yaitu climb mill dan conventional milling. Adapun metoda pengefraisan pada mesin frais tersebut adalah:
Climb Mill
Merupakan cara pengefraisan dimana putaran cutter searah dengan gerakan benda kerja. Gaya potong menarik benda kerja ke dalam cutter sehingga faktor kerusakan pahat akan lebih besar. Hanya mesin yang mempunyai alat pengukur keregangan diperbolehkan memakai metode pemotongan ini.
Conventional Milling
Merupakan pengefraisan dimana putaran cutter berlawanan arah dengan gerakan benda kerja, pemotongan ini dimulai dengan beram yang tipis dan metode ini digunakan untuk semua jenis mesin frais.
Kecepatan Potong dan Pemakanan
Keberhasilan pemotongan dengan mesin frais dipengaruhi oleh kemampuan pemotongan alat potong dan mesin. Kemampuan pemotongan tersebut menyangkut kecepatan potong dan pemakanan.
Kecepatan potong pada mesin frais dapat didefenisikan sebagai panjangnya bram yang terpotong oleh satu mata potong pisau frais dalam satu menit. Kecepatan potong untuk tiap-tiap bahan tidak sama. Umumnya makin keras bahan, makin kecil harga kecepatan potongnya dan juga sebaliknya.
Kecepatan potong dalam pengefraisan ditentukan berdasarkan harga kecepatan potong menurut bahan dan diameter pisau frais. Jika pisau frais mempunyai diameter 100 mm maka satu putaran penuh menempuh jarak p x d = 3.14 x 100 = 314 mm. Jarak ini disebut jarak keliling yang ditempuh oleh mata pisau frais. Bila pisau frais berputar n putaran dalam satu menit, maka jarak yang ditempuh oleh mata potong pisau frais menjadi p x d x n. jarak yang ditempuh mata pisau dalam satu menit disebut juga dengan kecepatan potong (V). Maka:

Bahan	Bahan Pisau Frais
	Baja Karbon	HSS	HSS Super	Stelit	Tantalum Karbit	Tngsten Karbid
AlumuniumKuningan Perunggu Besi Tuang Besi Tempa Baja Karbon Lunak Sedang Tinggi	83 – 66 13 – 26 10 – 20 10 – 14 12 – 16 10 – 15 10 – 14	166 – 332 24 – 58 21 – 44 10 – 16 16 – 26 10 – 16 24 – 34 20 – 30 16 – 26 10 – 16	20 – 34 14 – 24 10 – 16 26 – 42 24 – 34 20 – 30 14 – 24	267 – 498 50 – 64 34 – 54 16 – 24 30 – 44 20 – 30 14 – 20 38 – 50	50 – 84 44 – 64 34 – 50	332 – 664 116 – 200 64 – 142 42 – 64 84 – 108 50 – 64 94 – 164 84    – 124

Pemakanan juga menentukan hasil pengefraisan. Pemakanan maksudnya adalah besarnya pergeseran benda kerja dalam satu putaran pisau frais. Pemakanan mempengaruhi gerakan bram terlepas dari benda. Faktor dalamnya pemotongan dan tebalnya bram juga menentukan proses pemotongan. Besarnya pemakanan di hitung dengan rumus:
Keterangan:
f   = Besarnya pemakanan per menit
F   = Besarnya pemakanan per mata pisau
T   = Jumlah mata potong pisau
n          = Jumlah putaran pisau per menit

Jenis Pisau Frais	Jenis Bahan Benda
	Alumunium	Kuningan	Perunggu	Baja Sedang	Baja Keras	Baja Campuran	Besi Tuang
Muka Spiral Sisi dan Muka Jari Bentuk Gergaji	0,55 0,43 0,33 0,28 0,15 0,15	0,55 0,43 0,33 0,28 0,15 0,13	0,45 0,35 0,28 0,23 0,13 0,10	0,23 0,18 0,15 0,13 0,07 0,07	0,20 0,15 0,13 0,10 0,07 0,05	0,18 0,13 0,10 0,10 0,05 0,05	0,33 0,25 0,20 0,15 0,10 0,07

Selama pemotongan, pisau frais bergerak sepanjang bidang pemotongan. Panjang gerakan pisau frais tersebut dapat dianalisis seperti gambar.
ut ini harus diperhatikan bahan dasar dari benda kerja, bahan dari pahat, penampang dari chips, pendingin, dan jenis mesin bubut yang digunakan.