Contoh Soal Teknik Pemesinan Frais Kelas 3: Panduan Lengkap dengan Pembahasan

Teknik pemesinan frais adalah salah satu kompetensi penting dalam dunia manufaktur. Pemahaman yang kuat tentang prinsip dasar, perhitungan, dan aplikasi mesin frais sangat krusial bagi siswa SMK kelas 3 yang mengambil jurusan teknik pemesinan. Artikel ini akan menyajikan contoh soal teknik pemesinan frais kelas 3, dilengkapi dengan pembahasan mendalam, tips, dan strategi untuk membantu Anda menguasai materi ini.

Tujuan Pembelajaran

Sebelum kita masuk ke contoh soal, penting untuk memahami tujuan pembelajaran utama dalam teknik pemesinan frais kelas 3, antara lain:

• Memahami prinsip kerja mesin frais dan berbagai jenisnya.



• Menguasai perhitungan kecepatan potong, kecepatan makan, dan waktu pemesinan.
• Memahami dan menerapkan berbagai jenis pisau frais dan penggunaannya.
• Mampu membaca gambar teknik dan menerjemahkannya ke dalam proses pemesinan.
• Mampu membuat program CNC sederhana untuk mesin frais.
• Memahami keselamatan kerja dalam pengoperasian mesin frais.

Contoh Soal dan Pembahasan

Berikut adalah beberapa contoh soal teknik pemesinan frais kelas 3, dikelompokkan berdasarkan topik utama, beserta pembahasannya:

1. Dasar-Dasar Mesin Frais

• Soal 1: Sebutkan dan jelaskan minimal tiga jenis mesin frais berdasarkan posisi spindelnya.

  • Pembahasan:
    • Mesin Frais Horizontal: Spindel utama terletak horizontal. Cocok untuk pekerjaan yang membutuhkan penggunaan arbor dan pisau frais yang panjang, seperti pembuatan alur atau pemotongan dengan pisau sisi.
    • Mesin Frais Vertikal: Spindel utama terletak vertikal. Lebih fleksibel untuk berbagai jenis pekerjaan, termasuk pengeboran, pembentukan profil, dan pembuatan rongga dengan menggunakan end mill.
    • Mesin Frais Universal: Dapat diatur dalam posisi horizontal maupun vertikal. Memberikan fleksibilitas tertinggi dan memungkinkan pengerjaan berbagai jenis benda kerja.

• Soal 2: Jelaskan fungsi utama dari meja mesin frais.

  • Pembahasan: Meja mesin frais berfungsi sebagai tempat meletakkan dan menahan benda kerja. Meja mesin frais memiliki gerakan tiga sumbu (X, Y, dan Z) yang memungkinkan benda kerja digerakkan relatif terhadap pisau frais untuk melakukan pemotongan yang presisi.

• Soal 3: Sebutkan minimal lima perlengkapan yang umum digunakan pada mesin frais.

  • Pembahasan:
    • Ragum: Alat penjepit benda kerja yang paling umum.
    • Meja Putar: Memungkinkan pemesinan benda kerja secara melingkar.
    • Kepala Pembagi (Dividing Head): Digunakan untuk membagi lingkaran menjadi bagian-bagian yang sama, misalnya untuk pembuatan roda gigi.
    • Arbor: Batang panjang yang digunakan untuk menahan pisau frais horizontal.
    • Collet: Alat penjepit pisau frais dengan berbagai ukuran shank.

2. Perhitungan Pemesinan Frais

• Soal 4: Sebuah poros baja dengan diameter 50 mm akan difrais dengan kecepatan potong (Vc) 30 m/menit. Hitunglah putaran spindel (n) yang harus digunakan.

  • Pembahasan:
    • Rumus: n = (Vc x 1000) / (π x D)
    • Dimana:
      • n = Putaran spindel (rpm)
      • Vc = Kecepatan potong (m/menit)
      • D = Diameter benda kerja (mm)
      • π = 3.14
    • Penyelesaian: n = (30 x 1000) / (3.14 x 50) = 191 rpm (dibulatkan)

• Soal 5: Sebuah benda kerja akan difrais dengan kecepatan makan (f) 0.1 mm/gigi. Pisau frais yang digunakan memiliki 4 gigi dan putaran spindel (n) 500 rpm. Hitunglah kecepatan makan meja (vf) dalam mm/menit.

  • Pembahasan:
    • Rumus: vf = f x z x n
    • Dimana:
      • vf = Kecepatan makan meja (mm/menit)
      • f = Kecepatan makan per gigi (mm/gigi)
      • z = Jumlah gigi pada pisau frais
      • n = Putaran spindel (rpm)
    • Penyelesaian: vf = 0.1 x 4 x 500 = 200 mm/menit

• Soal 6: Sebuah benda kerja berukuran 100 mm akan difrais dengan kecepatan makan 150 mm/menit. Hitunglah waktu pemesinan (Tm) dalam menit.

  • Pembahasan:
    • Rumus: Tm = L / vf
    • Dimana:
      • Tm = Waktu pemesinan (menit)
      • L = Panjang pemotongan (mm)
      • vf = Kecepatan makan meja (mm/menit)
    • Penyelesaian: Tm = 100 / 150 = 0.67 menit (dibulatkan)

3. Jenis Pisau Frais dan Penggunaannya

• Soal 7: Sebutkan dan jelaskan minimal tiga jenis pisau frais yang umum digunakan.

  • Pembahasan:
    • End Mill: Pisau frais dengan gigi potong di ujung dan sisi. Digunakan untuk membuat rongga, profil, dan kontur.
    • Face Mill: Pisau frais dengan gigi potong di permukaan datar. Digunakan untuk meratakan permukaan benda kerja.
    • Slitting Saw: Pisau frais tipis yang digunakan untuk memotong atau membuat alur sempit.

• Soal 8: Kapan sebaiknya menggunakan ball end mill?

  • Pembahasan: Ball end mill digunakan untuk membuat permukaan yang kompleks dan melengkung, seperti pada pembuatan cetakan atau die. Bentuk ujungnya yang bulat memungkinkan pembuatan kontur 3D yang halus.

• Soal 9: Jelaskan perbedaan antara roughing end mill dan finishing end mill.

  • Pembahasan:
    • Roughing End Mill: Dirancang untuk menghilangkan material secara cepat dan efisien. Memiliki gigi yang lebih kasar dan dalam.
    • Finishing End Mill: Dirancang untuk menghasilkan permukaan yang halus dan presisi. Memiliki gigi yang lebih halus dan rapat.

4. Gambar Teknik dan Proses Pemesinan

• Soal 10: Sebuah gambar teknik menunjukkan sebuah plat dengan dimensi 100 mm x 50 mm x 10 mm. Pada salah satu sisi plat terdapat alur dengan lebar 5 mm dan kedalaman 3 mm. Jelaskan langkah-langkah pemesinan untuk membuat alur tersebut.

  • Pembahasan:
    1. Persiapan: Siapkan benda kerja (plat) dan klem dengan aman pada ragum. Pilih end mill dengan diameter yang sesuai (misalnya, 5 mm).
    2. Setting Nol: Tentukan titik nol pada benda kerja.
    3. Pemotongan: Atur kedalaman pemotongan (DOC) menjadi 3 mm. Atur kecepatan potong dan kecepatan makan yang sesuai.
    4. Pemesinan: Gerakkan meja mesin frais sepanjang 100 mm dengan end mill untuk membuat alur.
    5. Pemeriksaan: Periksa dimensi alur untuk memastikan sesuai dengan gambar teknik.

• Soal 11: Bagaimana cara menentukan urutan operasi pemesinan yang tepat?

  • Pembahasan: Urutan operasi pemesinan harus direncanakan dengan cermat untuk memastikan hasil yang akurat dan efisien. Pertimbangkan faktor-faktor berikut:
    • Stabilitas Benda Kerja: Operasi yang membutuhkan gaya pemotongan yang besar sebaiknya dilakukan terlebih dahulu.
    • Akurasi: Operasi yang membutuhkan akurasi tinggi sebaiknya dilakukan setelah operasi yang lebih kasar.
    • Efisiensi: Minimalkan perubahan setting benda kerja dan perkakas.

5. Program CNC Sederhana

• Soal 12: Buatlah program CNC sederhana untuk membuat persegi panjang dengan ukuran 50 mm x 30 mm pada mesin frais CNC. Asumsikan titik nol berada di sudut kiri bawah persegi panjang.

  • Pembahasan: (Contoh menggunakan kode G)

    G90 G54 G17 ; Absolute programming, coordinate system, XY plane
    G00 X0 Y0 Z5  ; Rapid traverse to starting point
    G01 Z-2 F100  ; Linear interpolation, plunge to -2 mm depth, feed rate 100 mm/min
    G01 X50 F150 ; Linear interpolation, move to X50, feed rate 150 mm/min
    G01 Y30 F150 ; Linear interpolation, move to Y30
    G01 X0 F150  ; Linear interpolation, move to X0
    G01 Y0 F150  ; Linear interpolation, move to Y0
    G00 Z5      ; Rapid traverse to Z5
    M30         ; End of program

6. Keselamatan Kerja

• Soal 13: Sebutkan minimal lima aturan keselamatan kerja yang harus dipatuhi saat mengoperasikan mesin frais.

  • Pembahasan:
    1. Gunakan alat pelindung diri (APD) seperti kacamata keselamatan, sarung tangan, dan sepatu keselamatan.
    2. Pastikan benda kerja terpasang dengan aman pada ragum atau perlengkapan lainnya.
    3. Periksa kondisi mesin dan perkakas sebelum digunakan.
    4. Jangan meninggalkan mesin yang sedang beroperasi tanpa pengawasan.
    5. Bersihkan area kerja dari serpihan dan cairan pendingin.
    6. Jangan menyentuh pisau frais yang sedang berputar.
    7. Laporkan setiap kerusakan atau masalah pada mesin kepada guru atau teknisi.

Tips dan Strategi Belajar

• Pahami Konsep Dasar: Kuasai prinsip kerja mesin frais, jenis-jenisnya, dan fungsi setiap komponen.
• Latih Perhitungan: Kerjakan banyak soal latihan untuk mengasah kemampuan perhitungan kecepatan potong, kecepatan makan, dan waktu pemesinan.
• Visualisasikan Proses: Bayangkan proses pemesinan secara mental untuk memahami bagaimana pisau frais berinteraksi dengan benda kerja.
• Praktik Langsung: Manfaatkan kesempatan untuk praktik langsung di bengkel untuk merasakan langsung pengoperasian mesin frais.
• Diskusi dan Kolaborasi: Diskusikan materi dengan teman sekelas dan guru untuk memperdalam pemahaman.
• Pelajari Kode CNC: Mulailah dengan program CNC sederhana dan secara bertahap tingkatkan kompleksitasnya.
• Prioritaskan Keselamatan: Selalu utamakan keselamatan kerja saat berada di bengkel.

Kesimpulan

Memahami teknik pemesinan frais adalah investasi penting bagi masa depan Anda di dunia manufaktur. Dengan mempelajari contoh soal, memahami pembahasannya, dan menerapkan tips belajar yang diberikan, Anda akan mampu menguasai materi ini dan meraih kesuksesan dalam karir Anda. Ingatlah untuk selalu mengutamakan keselamatan kerja dan terus belajar untuk meningkatkan keterampilan Anda. Semoga sukses!