Frais itu apa?

Pengerjaan pemahatan material logam keras dan komposit seperti plastik maupun styrofoam dan fiber secara sumbu kordinat dikenal juga dengan metode potong frais. Mesin frais sendiri merupakan alat mekanis yang ditenagai oleh motor listrik dan pisaunya bisa dikontrol untuk berputar dari arah tertentu, kemiringan poros putar dan titik sudut pemakanan tertentu pula.

Metode frais ini biasanya digunakan untuk mempabrikasi komponen metal dari sebuah mesin. Kata mesin perkakas di Indonesia memang sudah lazim digunakan untuk menjabarkan mesin yang digunakan tidak dengan tenaga manusia, tetapi bisa secara manual di gerakan dan dikendalikan oleh manusia bila dirancang dengan tepat.

PISAU FRAIS DAN AWAL TEKNOLOGINYA

Para ahli sejarah teknologi manufaktur banyak yang berpendapat bahwa mesin perkakas sesungguhnya lahir ketika mesin bubut pertama dengan kontrol mekanis langsung terhadap alat potongnya adalah sebuah bubut potong ulir ditemukan pada tahun 1483. Mesin bubut ini membentuk aliran ulir pada kayu. 

Pengefraisan bisa dilakukan dengan kombinasi 3 alat utama, yaitu mesin perkakas bermotor, holder penjepit pisau frais dan ragum yang menjepit material yang akan difrais. Pisau frais (dalam bahasa Inggris disebut milling cutter) adalah perkakas pemotong yang biasanya digunakan pada mesin pemotong untuk melakukan pekerjaan pemotongan (dan kadang-kadang pada perkakas mesin lain).

Secara umum, pisau frais hampir selalu ada satu gigi per galur, tetapi beberapa pisau frais memiliki dua atau lebih gigi per galur, semakin banyak gigi maka semakin cepat pula menyelesaikan pekerjaan pemotongan. Kata galur dan gigi acapkali digunakan secara bergantian. 

Pisau frais ini tentu memiliki beragam bentuk geometri pisau yang berbeda fungsinya. Pisau frais ini melakukan pemotongan ketika bergerak di dalam mesin (misalnya pisau frais hidung bulat) atau langsung dari bentuk pisaunya (contohnya pisau hobbing). Pisau frais digunakan dalam aplikasi milling seperti milling profil, milling tracer, face milling, dan plunging. Ada beberapa kategori luas alat milling ujung atau shoulder milling atau sidemilling dan milling permukaan wajah atau face mill yang ada, seperti pemotongan tengah atau non-tengah (apakah pabrik dapat melakukan pemotongan terjun); dan kategorisasi berdasarkan jumlah seruling; oleh sudut helix; oleh material; dan dengan bahan pelapis. Setiap kategori dapat dibagi lebih lanjut dengan aplikasi spesifik dan geometri khusus.

Secara kegunaanya, end mill ataupun juga dikenal pisau frais merupakan jenis cutter pemotong milling dan perkakas alat pemotong yang digunakan dalam aplikasi milling cnc maupun semi-auto beragam industri. Endmill Ini bisa dibedakan dari mata bor dalam aplikasi penerapan, geometri, dan cara pembuatannya. Sementara mata bor hanya dapat memotong ke arah aksial, bit mata pisau endmill umumnya dapat memotong ke semua arah, meskipun beberapa tidak dapat memotong secara aksial.

 

FRAIS SECARA FUNGSI & APLIKASI 

Mengapa perlu variasi pisau frais End mill? Karena untuk memahat material dengan beragam bentuk 3 dimensi membutuhkan beberapa jenis mesin, dudukan holder serta metode kerja yang dijual dalam ukuran diameter shank imperial dan metric dan diameter cutting. Metode permesinan Subtraktif atau pemahatan memang ada beberapa jenis, namun jika komponennya yang ingin dibuat secara praktis dan otomatis dengan satu atau beberapa mesin saja, tentunya membutuhkan mesin dengan teknologi tertinggi dan harga yang mahal sekali, seperti mesin machining center 5 axis yang harga barunya paling murah 2 hingga 5 miliar rupiah!.

Hal ini menjadi semakin umum untuk pabrik bubut dan milling tradisional berpisau solid untuk digantikan oleh alat pemotong yang memiliki insert sisip dengan biaya lebih efektif (meskipun lebih mahal pada beli awalnya), mengurangi waktu penggantian pahat dan memungkinkan penggantian tepi potong yang aus atau rusak dengan mudah daripada keseluruhan alat.

Di Indonesia Pisau End mill frais pada umumnya digunakan yang tipe ukuran metrik dan standar ISO maupun JIS. Sedangkan di negeri AS, ukuran metrik memang sudah tersedia, tetapi hanya digunakan di beberapa toko mesin dan bukan yang lain; di Kanada, karena kedekatan negara itu dengan AS, banyak hal yang sama berlaku. Di Asia dan Eropa, diameter metrik adalah standar.

BENTUK & TIPE ENDMILL

Desain geometri endmill juga memiliki berbagai alur, slot, dan saku dalam agar benda kerja dapat dihasilkan dari berbagai bit pahat. Jenis bit pahat yang umum adalah: pemotong ujung persegi, pemotong ujung bola, pemotong t-slot, dan pabrik shell. Pemotong ujung kotak dapat membuat slot, saku, dan tepi persegi. Pemotong ujung ball mill slot atau fillet yang terpancar.

Pemotong slot T persis seperti itu: slot berbentuk T. Pemotong ujung shell digunakan untuk permukaan datar besar dan untuk pemotongan sudut. Ada variasi jenis alat ini juga.

Ada empat sudut kritis dari masing-masing alat pemotong endmill: sudut pada ujung potong, sudut relief aksial, sudut relief radial, dan sudut rake radial.

Bergantung pada bahan material yang akan dikerjakan, dan tugas apa yang harus dilakukan, berbagai jenis alat dan geometri dapat digunakan. Misalnya, ketika aplikasi pemakanan bahan seperti aluminium, mungkin menguntungkan untuk menggunakan alat dengan flute ulir endmill yang sangat dalam, untuk hasil permukaan seperti dipoles, membutuhkan ujung tombak yang sangat tajam dan sudut rake yang tinggi.

Namun, saat mengerjakan tipe material yang keras seperti baja tahan karat, ulir mata endmill yang dangkal dan cutting edge yang kuadrat akan mengoptimalkan pelepasan material dan umur ekonomi dari mata pahat.

MATERIAL DASAR ENDMILL

Berbagai macam bahan digunakan untuk memproduksi alat pemotong endmill beragam tipe. Secara sederhana, kami bisa mengelompokkan material pembuatan end mill sebagai berikut:

• Endmill solid yang standard terbuat dari Baja kecepatan tinggi atau high speed steel umumnya digunakan ketika material standar lunak yang diperlukan. Namun, biasanya HSS tidak digunakan untuk proses produksi tinggi di material baja stainless Steel Karena cenderung boros, bersuhu tinggi dan rentan patah maupun slip.
• Endmill sisipan coating TiCN atau Titanium memiliki daya rekat yang baik, ketangguhan, dan ketahanan terhadap chipping dan berkinerja baik pada bor dan reamers di mana suhu sedang
• Material endmill HSS dengan sisipan coating keramik biasanya digunakan dalam pemesinan kecepatan tinggi dengan suhu produksi yang tinggi. 
• Endmill material High-Speed steel dengan perlindungan coating karbida adalah yang paling umum. Mengapa Carbide? karena endmill dengan coating Carbide terbukti baik untuk beragam aplikasi machinig baja steel maupun besi dalam produksi tinggi.
• Cutting tool endmill dengan lapisan tebal coating Sisipan berlian yang biasanya digunakan pada produk material alumunium inconel yang membutuhkan toleransi ketat, biasanya terdiri dari kualitas permukaan yang tinggi (bahan nonferrous atau nonlogam seperti carbon fibre, FRP maupun Keramik dan granit sintetik).

Pada awal 90-an, penggunaan pelapis coating diterapkan dan dibakukan oleh standard DIN untuk mengurangi keausan dan gesekan (antara lain) menjadi lebih umum. Oleh karena itu, endmill HSS maupun yang batang intinya terbuat dari baja karbon pun membutuhkan teknologi Coating yang lebih baik lagi. Setidaknya untuk saat ini, berikut beragam jenis Coating yang umum bisa kita beli pada endmill;

• TiN (lapisan kekuningan dasar yang telah banyak digunakan)
• TiCN (lapisan abu-abu kebiruan yang populer)
• TiAlN dan AlTiN (lapisan ungu gelap yang sangat populer)
• TiAlCrN, AlTiCrN dan AlCrTiN (pelapisan PVD).
• Vena PCD. Meskipun bukan pelapis, beberapa pabrik akhir diproduksi dengan ‘urat’ berlian polikristalin. Vena terbentuk di lingkungan bertekanan tinggi-tekanan tinggi. Vena terbentuk di tempat kosong dan kemudian bahan ditumbuk di sepanjang vena untuk membentuk ujung tombak. Meskipun harga endmill ini bisa sangat mahal, tipe endmill ini bisa bertahan berkali-kali lebih lama daripada alat lainnya, terutama jika memotong material seperti Inconel.

Seiring dengan perkembangan teknologi industri yang membutuhkan material yang lebih keras lagi, dibutuhkan mata pisau endmill yang lebih solid. Kemajuan dalam pelapisan pabrik akhir sedang dibuat, dengan pelapisan seperti Amorf Berlian dan pelapisan PVD nanokomposit mulai terlihat di toko-toko kelas atas seperti metalextra.com.

BAGAIMANA ENDMILL DIBUAT?

End mill biasanya dibuat dengan alat CNC (dikendalikan numerik) dan mesin penggiling pemotong di bawah pelumas bertekanan tinggi seperti air, oli yang larut dalam air, dan oli dengan titik nyala tinggi. Karena karakter bahan dasar Endmill yang rata-rata dari HSS yang keras dan tahan panas, proses pembuatan ulir dan sudut tajamnya dilakukan dengan mesin asah abrasive atau mesin grinding yang sangat presisi dan oli pendingin yang banyak.

Mesin grinding CNCN tersebut kemudian mengukir dan menipiskan silinder endmil hingga mencapai desain ulir sesuai dengan gambar CADnya. Mata Gerinda di pasang ke mesin grinding CNC yang secara perlahan dengan roda abrasif yang dipasang pada spindel (dan dalam beberapa kasus, beberapa spindel).

Bergantung pada bahan apa yang sedang dikerjakan, mata gerinda endmill ini dibuat dengan taburan berlian industri (saat menggiling tungsten karbida), boron nitrida kubik (saat menggiling baja kobalt), dan bahan lainnya (saat menggiling, misalnya, keramik), diatur dalam ikatan ( kadang tembaga).

KESIMPULAN

Sistem kontrol frais elektronik dengan komputer dan pemograman bahas G-code membuat keterlibatan faktor kesalahan manusia semakin dikurangi dan dihilangkan dalam proses pembentukan atau proses berbagai macam peralatan. Akan tetapi walaupun mesin sudah semakin canggih dan pilihan pisau frais menjadi semakin beragam, ada banyak faktor lain yang menentukan kualitas hasil frais seperti; kualitas ragum, pendinginan mesin, cairan coolant dan manajemen limbah.

Jika Anda berminat untuk membeli alat potong endmill profesional yang asli ataupun beragam alat kerja milling lainnya silahkan hubungi kami melalui chat online yang ada di pojok kanan bawah website ini atau melalui email : sales@metalextra.com Semoga bermanfaat. Wassalam!

---

Sumber: Tim Kreatif Metalextra.com, Tulisan ini merupakan opini Pribadi di media milik sendiri.

Awalnya dipublikasikan pada20 Juni 2020 @ 2:41 AM