อุปกรณ์และอุปกรณ์เสริม สำหรับการตัด
อุปกรณ์และอุปกรณ์เสริม สำหรับการตัด
เมื่อพูดถึงอุปกรณ์และอุปกรณ์เสริม สำหรับการตัด เราจะหมายถึงอุปกรณ์การตัด การกลึง การไส การปาด การเจาะโลหะ(Principle of Metal Cutting) ซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้ล้วนมีหลักการเดียวกันทั้งหมด ไม่ว่าหน้าตาของอุปกรณ์หรือมีดตัดจะเป็นอย่างไร มีคมตัดเดียว หรือมีหลายคมตัด เช่น
- อุปกรณ์ที่มีคมตัดเดียว เช่น มีดกลึง, มีดไส
- อุปกรณ์ที่มีคมตัดตั้งแต่2คมตัดขึ้นไป เช่น Endmill, ดอกสว่าน, ใบเลื่อยสายพาน, ใบเลื่อยวงเดือน
ไม่ว่าอุปกรณ์จะมีคมตัดเดียว หรือมีหลายคมตัดล้วนมีหลักการในการสร้างอุปกรณ์เหล่านั้นในลักษณะเดียวกัน มีพื้นฐานในการสร้างการกำหนดค่าพารามิเตอร์ในการตัดจากทฤษฎีเดียวกัน ดังนั้น เราจะมาเล่าเกี่ยวกับทฤษฎีหรือหลักการตัดโลหะ การเลื่อยโลหะ ดังต่อไปนี้
หลักการตัดโลหะ
การตัดโลหะเป็นกระบวนการพื้นฐานในการผลิต ซึ่งเกี่ยวข้องกับการนำเนื้อวัสดุออกจากชิ้นงานเพื่อขึ้นรูปให้เป็นรูปทรงที่ต้องการ กระบวนการนี้มีความสำคัญในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงยานยนต์ การบินและอวกาศ และการก่อสร้าง การทำงานในลักษณะนี้เราเรียกว่าการแมชชีน(Machinng Process) ดังนั้นการตัดโลหะด้วยเครื่องเลื่อยสายพานและใบเลื่อยสายพานก็ถือเป็นลักษณะการแมชชีนแบบหนึ่ง การทำความเข้าใจหลักการตัดโลหะถือเป็นสิ่งสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพและคุณภาพของกระบวนการตัดแต่งแปรรูปหรือMachining Process
- กลไกของการตัดโลหะ
กระบวนการตัดโลหะเกี่ยวข้องกับการทำงานร่วมกันระหว่างเครื่องมือตัดกับชิ้นงาน เครื่องมือตัดซึ่งโดยทั่วไปจะทำจากวัสดุที่แข็งกว่าชิ้นงาน จะถูกใช้เพื่อตัดเนื้อวัสดุให้เป็นเศษเล็กๆหลุดออกจากเนื้อส่วนใหญ่ กลไกของการตัดโลหะสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทหลักๆ คือ การตัดมุมฉาก และการตัดเฉียง
- การตัดมุมฉาก: ในการตัดมุมฉาก คมตัดของเครื่องมือจะตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของเครื่องมือ การตัดประเภทนี้วิเคราะห์ได้ง่ายกว่าและมักใช้ในการศึกษาเชิงทฤษฎี
- การตัดเฉียง: ในการตัดเฉียง คมตัดจะเอียงเป็นมุมกับทิศทางการเคลื่อนที่ของเครื่องมือ การตัดประเภทนี้พบได้ทั่วไปในการใช้งานจริง และส่งผลให้เกิดกระบวนการสร้างเศษที่ซับซ้อนมากขึ้น
- การก่อตัวของชิป(Chip)หรือเศษที่หลุดออกจากชิ้นงาน
การเกิดเศษถือเป็นส่วนสำคัญของการตัดโลหะ วัสดุที่อยู่ข้างหน้าเครื่องมือตัดจะเกิดการเสียรูปแบบพลาสติก และถูกตัดออกจนกลายเป็นเศษ ประเภทของเศษที่ผลิต ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุ สภาพการตัด และรูปทรงของเครื่องมือ ชิปหรือเศษมี3ประเภทหลัก:
- ชิปต่อเนื่อง: เกิดขึ้นเมื่อตัดวัสดุที่มีความเหนียวด้วยความเร็วสูงด้วยเครื่องมือที่คม ชิปเหล่านี้เรียบและต่อเนื่อง
- ชิปไม่ต่อเนื่อง: เกิดขึ้นเมื่อตัดวัสดุที่เปราะหรือที่ความเร็วตัดต่ำ เศษเหล่านี้จะถูกแบ่งส่วนและอาจส่งผลให้ได้ผิวสำเร็จที่หยาบ
- ชิปที่สะสมที่ขอบคมตัด (Built-Up Edge): เกิดขึ้นเมื่อวัสดุเกาะติดกับคมตัดของเครื่องมือ ทำให้เกิดเศษที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งอาจส่งผลต่อคุณภาพผิวสำเร็จและอายุการใช้งานของเครื่องมือ
- แรงตัดหรือCutting Force
แรงที่เกี่ยวข้องกับการตัดโลหะมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจการสึกหรอของเครื่องมือ การใช้พลังงาน และประสิทธิภาพโดยรวมของกระบวนการ ส่วนประกอบแรงตัดหลัก ได้แก่:
- แรงตัด (Fc): แรงที่กระทำในทิศทางของความเร็วในการตัด
- แรงขับ (Ft): แรงที่กระทำในแนวตั้งฉากกับแรงตัด ซึ่งมักจะไปในทิศทางของการป้อนเครื่องมือหรือที่เราเรียกว่าFeed
- แรงแนวรัศมี (Fr): แรงที่ทำตั้งฉากกับทั้งแรงตัดและแรงขับ โดยทั่วไปจะอยู่ในทิศทางแนวรัศมี
แรงเหล่านี้สามารถวัดได้โดยใช้ไดนาโมมิเตอร์ และได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ เช่น ความเร็วตัด อัตราป้อน ความลึกของการตัด และรูปทรงของเครื่องมือ
- การสึกหรอของเครื่องมือและอายุการใช้งานของเครื่องมือ
การสึกหรอของเครื่องมือเป็นปัจจัยสำคัญในการตัดโลหะ ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพของพื้นผิวตัดเฉือนและต้นทุนโดยรวมของกระบวนการ การสึกหรอของเครื่องมือมีหลายประเภท:
- การสึกหรอด้านข้างFlank Wear: เกิดขึ้นที่ด้านข้างของเครื่องมือเนื่องจากการเสียดสีระหว่างเครื่องมือกับชิ้นงาน
- การสึกหรอเป็นหลุมCrater Wear: เกิดขึ้นที่ผิวหน้าของเครื่องมือเนื่องจากมีอุณหภูมิและความดันสูงที่ส่วนต่อประสานของชิปกับเครื่องมือ
- การสึกหรอแบบมีรอยบากNotch Wear: เกิดขึ้นที่ความลึกของแนวการตัดเนื่องจากการเสียดสีของวัสดุชิ้นงาน
อายุการใช้งานของเครื่องมือหมายถึงระยะเวลาที่เครื่องมือสามารถใช้งานได้ก่อนที่จะต้องเปลี่ยนใหม่ ขึ้นอยู่กับสภาพการตัด วัสดุเครื่องมือ และวัสดุชิ้นงาน สมการอายุการใช้งานเครื่องมือของ Taylor มักใช้เพื่อทำนายอายุการใช้งานของเครื่องมือ:
$$ VT^n = C $$
โดยที่ ( V ) คือความเร็วตัด ( T ) คืออายุการใช้งานเครื่องมือ ( n ) คือเลขชี้กำลังอายุการใช้งานเครื่องมือ และ ( C ) คือค่าคงที่
- น้ำมันหล่อเย็น หรือน้ำมันตัดกลึง หรือCutting Fluid หรือCoolant
น้ำมันนี้มีบทบาทสำคัญในการตัดโลหะโดยการลดแรงเสียดทาน ทำให้บริเวณการตัดเย็นลง และชะล้างเศษออก น้ำมันหล่อเย็น สามารถแบ่งออกเป็นหลายประเภท:
- สารหล่อเย็น: ใช้เพื่อลดอุณหภูมิบริเวณการตัดเป็นหลัก
- น้ำมันหล่อลื่น: ใช้เพื่อลดแรงเสียดทานระหว่างเครื่องมือกับชิ้นงาน
- Emulsions: ส่วนผสมของน้ำมันและน้ำ ให้ทั้งความเย็นและการหล่อลื่น
การเลือกน้ำมันตัดกลึงขึ้นอยู่กับวัสดุที่ตัดเฉือน สภาวะการตัด และการพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อม
สรุปความสำคัญของหลักการตัดโลหะ
การทำความเข้าใจหลักการตัดโลหะถือเป็นสิ่งสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการตัดเฉือน ปรับปรุงอายุการใช้งานของเครื่องมือ และรับประกันคุณภาพผิวสำเร็จคุณภาพสูง เมื่อพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น การก่อตัวของเศษ แรงตัด การสึกหรอของเครื่องมือ และการใช้น้ำมันตัด ผู้ผลิตสามารถบรรลุการตัดโลหะที่มีประสิทธิภาพและคุ้มค่า
ลีอองจินเรามีอุปกรณ์และอุปกรณ์เสริม สำหรับการตัด อาทิเช่น