High_Speed_Machining

Machining เป็นกระบวนการผลิตที่สำคัญมากในทางอุตสาหกรรม สามารถผลิตชิ้นงานที่มีขนาดความคลาดเคลื่อนหรือพิกัดความเผื่อ (Tolerance) น้อยกว่า 0.025 มิลลิเมตร ซึ้งมีความถูกต้องมากกว่ากระบวนการผลิตส่วนใหญ่ และสามารถผลิตผิวสำเร็จ (Surface finish) ของชิ้นงานให้มีความเรียบ 0.4 μm หรือดีกว่า

โดย Machining ประกอบด้วยหลายกระบวนการย่อยซึ่งจะใช้เครื่องมือตัดหรือมีดตัด (Cutting tool) ในการกำจัดเนื้อวัสดุส่วนเกินออกจากชิ้นงานและวัสดุส่วนที่เหลือจะมีรูปร่างตามที่ต้องการ  ขั้นตอนหลักในกระบวน Machining เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนรูปโดยการเฉือน (Shear deformation)ทำให้เกิดเศษตัด (Chip) เมื่อเศษตัดถูกกัดออกจากชิ้นงานจะเกิดผิวชิ้นงานใหม่ กระบวนการกัดนี้ใช้ในการผลิตชิ้นงานโลหะให้มีรูปร่างต่างๆ และถือเป็นกระบวนการผลิตที่สำคัญมากอย่างหนึ่ง

เหตุผลที่กระบวนการกัดมีความสำคัญมากในเชิงพาณิชย์และเชิงเทคโนโลยีสามารถสรุปได้ดังนี้

สามารถประยุกต์ใช้ได้อย่างกว้างขวางกับวัสดุหลายประเภท โดยส่วนใหญ่ใช้ได้กับโลหะแข็ง  พลาสติก และ พลาสติกผสม (Plastic composite)  สามารถใช้ในการทำชิ้นงานที่มีรูปร่างหลากหลาย รวมถึงชิ้นงานที่มีรูปร่างซับซ้อนโดยการใช้วิธีการกัดหลายๆ แบบและหลายๆ ขั้นตอนตามรายละเอียดชิ้นงาน

ด้วยคุณสมบัติข้างต้น กระบวนการกัดจึงมักนิยมใช้กับชิ้นงานที่ผ่านกระบวนการผลิตแบบอื่นๆมาแล้ว เช่น งานหล่อ (Casting) หรือการขึ้นรูปขนาดใหญ่ ตัวอย่างเช่น การตีขึ้นรูป (Forging) โดยรูปร่างทั่วไปของชิ้นงานจะถูกผลิตโดยกระบวนการอื่นและใช้กระบวนการกัดในการผลิตชิ้นงานสำเร็จให้มีขนาดรูปร่างที่ถูกต้องและมีผิวงานตามที่ต้องการ

กระบวนการกัดไม่ได้มีเพียงหนึ่งกระบวนการแต่ประกอบด้วยหลายกระบวนการย่อย ซึ่งโดยทั่วไปเป็นการใช้เครื่องมือตัดหรือมีดตัด (Cutting tool) ในการกำจัดเนื้อโลหะออกจากชิ้นงานโดยอาศัยการเคลื่อนที่สัมพัทธ์(Relative motion) ระหว่างเครื่องมือตัดและชิ้นงาน การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ประกอบด้วย Primary motion ที่เรียกว่า ความเร็ว (Speed) และSecondary motion ที่เรียกว่า การป้อน (Feed) รูปร่างของเครื่องมือตัด และลักษณะการกัดผิวชิ้นงานประกอบกับการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ที่กล่าวถึงทำให้ได้ชิ้นงานตามรูปร่างและผิวงานที่ต้องการ

Types of Machining Operations

วิธีการกัดมีหลายประเภทซึ่งแต่ละวิธีจะมีขีดความสามารถในการผลิตชิ้นงานที่มีรูปร่างและลักษณะผิวงานที่เฉพาะตัว วิธีการกัดที่นิยมใช้กันมาก 3 วิธี ได้แก่ การกลึง (Turning) การเจาะ (Drilling) และการกัดขึ้นรูป (Milling)

  •  การกลึง (Turning) ใช้เครื่องมือตัดที่มีคมตัดเดียว (Single cutting edge) ในการปอกเนื้อวัสดุจากชิ้นงานที่กำลังหมุนและทำให้เกิดชิ้นงานรูปทรงกระบอก(Cylindrical shape) ความเร็วในการกลึงถูกกำหนดโดยความเร็วของการหมุนชิ้นงาน ส่วนการป้อนคือการเคลื่อนที่ช้าๆของมีดตัดในทิศทางขนานกับแกนหมุน (Axis of rotation) ของชิ้นงาน

 

  • การเจาะ (Drilling) ใช้ในการผลิตรูกลม (Round hole) ซึ่งทำได้โดยการใช้เครื่องมือตัดที่มีสองคมตัด(Two cutting edges) เครื่องมือตัดจะเคลื่อนที่ในทิศทางที่ขนานกับแกนการหมุน (Rotation of axis) ของชิ้นงานและเจาะลงไปในชิ้นงานทำให้เกิดรูกลวง

 

  • การกัดขึ้นรูป (Milling)   จะใช้เครื่องมือตัดที่มีหลายคมตัด (Multiple cutting edges) มีดตัดจะหมุนและเคลื่อนที่ช้าๆสัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของชิ้นงานทำให้เกิดระนาบของผิวงานใหม่ ทิศทางการป้อน(Feed direction) ของชิ้นงานจะตั้งฉากกับแกนการหมุนของเครื่องมือตัด ขณะที่การหมุนของใบมีดตัดถูกกำหนดด้วยความเร็ว (Speed) การกัดขึ้นรูปมีหลายประเภท แต่ที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายมี 2 วิธี ได้แก่ การกัดตามแนวนอน (Horizontal milling) และกานกัดตามแนวตั้ง (Vertical milling)