Milling Metric Cutting speed calculation

Cutting Speed ​​and Feed in Milling Operation

Cutting speed in milling process is the ability of the milling cutter cutting workpiece with a speed that is calculated by multiplying the circumference of the milling cutter diameter with the number of length in a minute.

Factors affecting Cutting Speed:

1 Hardness (hardness)

Soft material    vs    Hard Material
High CS          vs    Low CS


2. ductility (ductility)

ductile material vs  Brittle material

High CS          vs    Low CS


3. tensile stress (tensile strength)
High tensile      vs  low TensileLow CS          vs    High CS


To determine the cutting speed can not just based on one factor, and there is no definite formula to determine the cutting speed for each material has different characteristics. In determining the cutting speed are mostly done empirically. Factor in determining the closest cutting speed most easily seen from the tensile stress a material or by looking at two or all of the above factors. For example, the material is soft, brittle and low tensile has a higher cutting speed than the material more brittle and hard but its high Tensile.



Below is a table cutting speed of several types of material for HSS cutting tools

Based cutting speed shown, equation for calculating spindle speed of milling machine

 
Note:

n = spindle revolution (rev / min)
D = Diameter of the milling cutter (mm)
CS = Cutting Speed ​​(m / min)

Note:

For milling of carbide cutter Cutting Speed ​​= 2 x CS HSS Cutter 
For Twist Drill, NC Drill etc. Cutting Speed ​​= 0.5 x CS HSS Cutter 
For Countersink, Reamer etc. Cutting Speed ​​= 0:25 x CS HSS Cutter 
Boring head according by the cutting tool material.

Feeding in the milling process is the distance in one minute feeding in the count of the amount of feed per tooth (SZ or fz) multiplied by the number of teeth and the  milling cutter revolution in a minute.

equation by :
 
Note:

s = feeding (mm / min)
sz = feed per tooth (mm / tooth)
z = number of teeth
n = revolution of spindle (rev / min)

Table feed per tooth in millimeters
Note: that value are the maximum

Example Problem.

Known material of Stainless Steel 304 will be cut with a HSS End Mill Cutter with a diameter of 20 mm and the number of teeth = 4 pieces. calculate the spindle revolution and feeding!

note:

CS = 18 m / minute (taken from the table cutting speed for the material stainless steel 304)

sz = 0.05 mm / tooth (taken from table feed per tooth)

D = 20 mm

Answer:

n = 1000. CS / π. D

n = 1000. 18 / π. 20

n = 286.4 rpm

so the spindle revolution is 286.4 rpm, because the machine revolution table are 250 and 300 rpm were used was 250 rpm (the approach taken down).

s = sz. z. n

s = 0.05. 4. 286.7

s = 57.29 mm / min

so the feeding is 57.29 mm / min, meaning the milling cutter moves along the workpiece is 57.29 mm in one minute. the machines feed table are 56 and 63 mm / min, then used was 56 mm / min

Parameter dan perhitungan kecepatan pisau frais metrik / parameter and calculation speed metric of milling cutter

Cutting Speed and Feed in Milling Operation

Cutting speed dalam proses pengefraisan adalah kemampuan pisau frais memotong benda kerja dengan kecepatan yang dihitung dari perkalian panjang keliling dari diameter pisau frais dengan jumlah putaran dalam satu menit.

Faktor yang mempengaruhi Cutting Speed :

1.    Kekerasan (hardness)

Keras                               Lunak

CS lambat                        CS Cepat

2.    Keuletan (ductility)

Ulet                                  Getas

CS lambat                        CS Cepat

3.    Tegangan tarik (tensile strength)

Teg. Tarik Tinggi             Teg. Tarik rendah

CS lambat                        CS Cepat

Untuk menentukan cutting speed tidak bisa hanya berdasarkan salah satu faktor saja dan tidak ada rumusan yang pasti dalam menentukan cutting speed karena setiap material mempunyai karakteristik yang berbeda. Dalam penentuan cutting speed kebanyakan dilakukan secara empiris saja. Factor yang paling mendekati dalam penentuan cutting speed paling mudah dilihat dari tegangan tarik suatu material atau dengan melihat dua atau seluruh factor diatas. Misalnya material yang lunak, ulet dan teg. tarik tinggi mempunyai cutting speed yang lebih tinggi dari pada material yang lebih keras tetapi getas dan teg tariknya rendah.

 

Berikut adalah tabel cutting speed dari beberapa jenis material untuk alat potong HSS

Perhitungan

Dari cutting speed maka putaran mesin dapat diperoleh dari :

Ket :

n = putaran spindle                          (putaran/menit)

D = Diameter pisau frais                   (milimeter)

CS = Cutting Speed                          (meter/menit)

Catatan :

Untuk pisau frais dari carbide Cutting Speed = 2 x CS Cutter HSS

Untuk Twist Drill, NC drill dsb Cutting Speed = 0.5 x CS Cutter HSS

Untuk Countersink, Reamer dsb Cutting Speed = 0.25 x CS Cutter HSS

Untuk Boring head disesuaikan dengan material alat potong.

Feeding dalam proses pengefraisan adalah jarak penyayatan dalam satu menit yang di hitung dari besarnya sayatan pergigi (sz atau fz) dikalikan dengan jumlah mata potong dan dikalikan putaran pisau frais dalam satu menit.

Dirumuskan :

Ket :

s = feeding                            (mm/menit)

sz = sayatan per gigi             (mm/gigi)

z = jumlah gigi

n = putaran pisau frais          (putaran/menit)

Tabel sayatan pergigi dalam milimeter

Note : Harga tersebut diatas adalah maksimum 

Contoh Soal.

Diketahui material dari bahan Stainless Steel 304 akan dipotong dengan pisau frais jari (end mill) HSS dengan diameter 20 mm dan jumlah gigi potong (mata potong) = 4 buah. berapakah putaran mesin dan feeding yang seharusnya dipakai?

Diketahui :

CS = 18 m/menit (diambil dari tabel kecepatan potong untuk material stainless steel 304)

sz  = 0,05 mm/gigi (diambil dari tabel sayatan per gigi)

D  = 20 mm

Jawab:

n = 1000 . CS /  π . D

n = 1000 . 18 / π . 20

n = 286,4 rpm

jadi putaran mesin yang didapatkan adalah 286,4 rpm, karena pada mesin terdapat 250 dan 300 rpm yang dipakai adalah 250 rpm (diambil pendekatan kebawah). 

s = sz . z . n

s = 0,05 . 4 . 286,7

s = 57,29 mm/menit

jadi kecepatan penyayatan (feeding) adalah 57,29 mm/menit, artinya dalam satu menit pisau frais bergerak sepanjang 57,29 mm pada benda kerja. pada mesin terdapat 56 dan 63 mm/menit maka yang dipakai adalah 56 mm/menit

Alat potong mesin Frais / Frais / milling Cutting tools

Keselamatan kerja :

1.    Gunakan kacamata pelindung untuk melindungi mata dari percikan chip

2.    Gunakan safety shoes untuk melindungi kaki dari jatuhnya benda kerja atau benda berat lainnya

3.    Jangan menggunakan sarung tangan kain, perhiasan tangan, kalung dsb karena berisiko terkait dengan bagian mesin yang berputar

4.    Gunakan pakaian kerja yang sesuai jangan terlalu besar, berisiko terkait bagian-bagian mesin.

5.    Rambut dicukur pendek.

6.    Hidupkan spindle dengan posisi alat potong jauh dari benda kerja.

7.    Jangan mengukur atau membersihkan chip ketika spindle masih berputar.

8.    Sebelum melakukan pengukuran pastikan aman dan spindle berhenti berputar.

9.    Kenali mesin anda dengan baik, selalu cek bagian-bagian mesin yang rawan menimbulkan kecelakaan sebelum memulai proses.

10. Jangan pernah menyentuh bagian mesin yang masih berputar.

11. Jangan membersihkan chip dengan tangan.

12. Gunakan peralatan yang tepat.

Alat potong :

1.   Pisau frais jari / end mill cutter.

-          Mempunyai gagang silindris ataupun konus dengan diameter sisi potong 0.25 – 63 mm

-          Cutter roughing mempunyai alur-alur pada sisi potong bagian samping dan chamfer pada bagian ujung sisi potong muka

-          Cutter finishing tidak beralur dan sisi potong muka lancip.

-          Pemasangan dengan collet adaptor atau quick change arbor untuk gagang silindris

-          Pemasangan dengan sleeve adaptor untuk gagang konus.

-          egunaan :

a.    Digunakan untuk penyayatan muka ataupun samping

b.    Pembuatan alur (sesuai dengan diameter cutter)

c.    Pembuatan step dan bidang miring

d.    Pembuatan radius dalam sesuai dengan jari-jari cutter

e.    Sebagai boring tool

2.   Pisau frais keong / shell end mill

-          Mempunyai lubang yang digunakan untuk dipasang pada stub arbor, dengan diameter lubang mulai dari 16, 22, 27 dan 32 mm

-          Diameter  cutter mulai dari 30 – 160mm

-          Cutter roughing mempunyai alur-alur pada sisi potong bagian samping dan chamfer pada bagian ujung sisi potong muka

-          Cutter finishing tidak beralur dan sisi potong muka lancip.

-          Kegunaan :

a.    Digunakan untuk penyayatan muka ataupun samping

b.    Pembuatan alur (sesuai dengan diameter cutter)

c.    Pembuatan step dan bidang miring

d.    Pembuatan radius dalam sesuai dengan jari-jari cutter

e.    Sebagai boring tool

3.   Pisau muka / face mill

-          Mempunyai lubang seperti shell end mill.

-          Diameter cutter diatas 63 mm

-          Tidak mempunyai sisi potong samping.

-          Ujung sisi potong berbentuk chamfer.

-          Kegunaan :

Membuat bidang rata /bidang miring yang luas.

 

4.   Pisau frais jari 2 mata potong / end mill 2 lips

-          Bentuk sama dengan endmill pada umumnya

-          Panjang sisi potong muka tidak sama

-          Pada umumnya finishing

-          Diameter cutter mulai 0.25 – 30

-          Kegunaan :

Membuat lubang tanpa membuat lubang awalan

Memperbaiki lubang yang salah.

Sebagai boring tool

5.   Pisau frais sudut / angle cutter

-          Satu sudut / single angle

a.    Dovetail cutter

Bergagang silindris maupun berlubang seperti shell end mill

Sudut pembentukan 45, 50, 55, 60, 75

Kegunaan :

Pembuatan alur ekor burung pada bagian-bagian mesin

b.   Reverse dovetail / cutter chamfer

Bergagang silindris maupun berlubang seperti shell end mill

Sudut pembentukan 45, 60, 75

Kegunaan :

Membuat bidang miring dengan sudut istimewa (chamfer)

-          Dua sudut / double angle

a.    Prisma cutter.

berlubang seperti shell end mill

Sudut pembentukan 45-45, 45-60, 30-60 dsb.

Kegunaan :

Membuat alur V

Membuat alur helic pada pembuatan cutter

b.   Pisau frais jari 2 sudut / double angle end mill

Bergagang silindris maupun konus

Sudut pembentukan bervariasi

Digolongkan sebagai special tool

Kegunaan :

Membuat sudut yang sulit dikerjakan.

6.   Pisau profil / profil cutter

-          Endmill Ballnose / pisau radius jari

Bergagang silindris atau konus

Umumnya dua mata potong

Kegunaan :

a.    Membuat alur radius

b.    Membuat radius di bagian pojok.

-          Convex radius / radius dalam

berlubang seperti shell end mill

Bermata potong banyak seperti disc cutter.

Kegunaan :

Membuat alur radius

Membuat radius di bagian pojok.

-          Corner radius / radius pinggir

Bergagang silindris atau konus

Berbentuk mirip dengan counter sink

Kegunaan :

Pembentukan radius bagian pinggir benda kerja

-          Concave radius / radius luar

Berlubang seperti shell end mill

Bermata potong banyak seperti disc cutter.

Kegunaan :

Pembentukan radius luar setengah lingkaran

-          Gear module cutter / pisau modul roda gigi

Berlubang seperti shell end mill

Bermata potong banyak seperti disc cutter.

Kegunaan :

Pembentukan alur-alur  roda gigi lurus maupun helic

-          Gear module end mill cutter / pisau jari modul roda gigi

Bergagang silindris atau konus

Berbentuk mirip dengan counter sink

Kegunaan :

Pembentukan alur-alur  roda gigi lurus maupun helic

-          T-Slot Cutter

Bergagang silindris / konus

Kegunaan :

Pembuatan alur T

Pembuatan alur pasak (woodruff)

        

-          Disc Cutter

Berlubang seperti shell end mill

Berbentuk piringan bergerigi

Kegunaan

Membuat alur

-          Circular saw / sliting saw

Berlubang seperti shel end mill

Mirip dengan disc cutter dengan gerigi yg lebih banyak

Lebih tipis dari disc cutter

Kegunaan

Membuat alut tipis dan dalam

Memotong benda kerja

7.   Horizontal milling cutter

a.    Plain mill cutter / slab mill cutter / pisau mantel

Bentuk sama dengan shell end mill

Tidak mempunyai sisi potong bagian muka

Kegunaan :

Membuat bidang rata

Membuat bidang miring

Membuat step
 

METODE PENYAYATAN :

Pada teknik pemesinan Frais terdapat 2 metode penyayatan yaitu :

1. Metode konvensional.
Adalah metode penyayatan dimana chip / beram hasil penyayatan terbentuk dari bidang kecil ke besar. sering juga disebut penyayatan berlawanan arah yaitu pergerakan ujung sisi potong yang mengenai benda kerja berlawanan arah dengan arah gerakan benda kerja.

Keunggulan : 
Secara umum digunakan pada mesin milling konvensional terutama untuk mesin yang mempunyai backslash/ spelng  pada sumbu eretannya
Dapat digunakan untuk menyayat benda kerja dari besi tuang

Kekurangan : 
Alat potong lebih mudah aus karena setiap penyayatan selalu menggesek benda kerja
Dibutuhkan pencekaman yang kuat (pada horizontal frais) 
Hasil penyayatan lebih kasar jika pisau frais sudah aus 
Kerja penyayatan lebih berat 

2. Metode Climbing
Adalah   metode penyayatan dimana chip /beram yang terbentuk dari bidang besar ke kecil, sering juga disebut penyayatan searah yaitu pergerakan ujung sisipotong yang mengenai benda kerja searah dengan pergerakan benda kerja.

Keunggulan :

Pisau frais tidak mudah tumpul pada mesin frais cnc (mesin dengan tanpa backlash / spelng)

Tidak memerlukan pencekaman yang begitu kuat (pada horizontal frais)

Hasil penyayatan lebih halus

Kerja penyayatan lebih ringan

Chip tidak mudah menenpel pada pisau frais

Kekurangan :

Tidak bisa digunakan pada mesin yang mempunyai spelng / backslash

Tidak bisa digunakan untuk menyayat besi tuang pada mesin konvensional