การกลึง Turning Operation
·
ลักษณะการทำงาน
·
มีดกลึง : วัสดุ รูปทรงเรขาคณิต· การหาแรงตัดกลึง
งานกลึง คือ การตัดโลหะโดยให้ชิ้นงาน( work piece) หมุนรอบตัวเอง
โดยมีดกลึงเคลื่อนที่เข้าหาชิ้นงาน การกลึงมีสองลักษณะใหญ่คือ การกลึงปาดหน้า คือ
การตัดโลหะโดยให้มีดตัดชิ้นงานไปตามแนวขวาง (across the work) การกลึงปอก คือ
การตัดโลหะโดยให้มีดตัดเคลื่อนที่ตัดชิ้นงานไปตามแนวขนานกับแนวแกนของชิ้นงาน
ปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดกระบวนการของการกลึงปอกคืออัตราป้อน
(Feed Rate) ความเร็วตัด (Cutting
Speed) ระยะป้อนลึก (Depth of Cut) มีดกลึง (Cutting Tool) และชิ้นงานที่ต้องการทำการตัดเฉือน (Workpiece) และเมื่อมีกระบวนการในการกลึงปอกเกิดขึ้น ผลที่จะเกิดขึ้นตามมาก็คือ ขนาดของชิ้นงาน (Workpiece
Dimension) ความละเอียดของผิวชิ้นงาน
(Surface Roughness) เศษกลึง (Chip) การสึกหรอของมีดกลึง (Tool
Wear) ปัจจัยที่สำคัญของงานกลึงปอกด้วยมีดกลึงอินเสิร์ท
ตามที่กล่าวไว้แล้วว่าปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดกระบวนการ
ของการกลึงปอก คือ อัตราป้อน (Feed
Rate) ความเร็วตัด (Cutting
Speed) ระยะป้อนลึก
(Depth of Cut) มีดกลึง (CuttingTool)
และชิ้นงานที่ต้องการทำการตัดเฉือน (Workpiece) ในการกลึงปอกด้วยมีดกลึง
รูปแสดงปัจจัยที่สำคัญทั้งหมดที่ใช้ในงานกลึงปอกด้วยมีดกลึงอินเสิร์ท
ที่มา :
GRAHAM T. SMITH
อินเสิร์ทก็จะต้องประกอบด้วยปัจจัยหลัก 5 ปัจจัยนี้เช่นเดียวกัน นอกจากนี้แล้วในการกลึงปอกด้วยมีดกลึงอินเสิร์ทยังมีปัจจัยอื่นๆ
อีกที่สำคัญซึ่งควรนำมาพิจารณา
ปัจจัยที่สำคัญทั้งหมดที่ใช้ในงานกลึงปอกด้วยมีดกลึงอินเสิร์ทที่แสดงในรูปที่
2.3 มีดังต่อไปนี้
- เงื่อนไขของคมตัด (Edge condition)
- ความยาวของคมตัด (Edge length)
- วิธีการจับยึดชิ้นงาน (Work holding
method)
- ส่วนประกอบของวัสดุ (Component material)
- ความหนาของเม็ดมีด (Insert thickness)
- เกรดของเม็ดมีด (Insert grade)
- อายุของการสึกหรอ (Wear lift)
- มุมตัด (Approach angle)
- กำลัง (Power)
- น้ำหล่อเย็น (Coolant)
- ต้นทุนของคมตัด (Edge cost)
- การหักเศษ (Chip breaker)
- รัศมีปลายมีด (Nose radius)
- มุมประกอบของใบมีดกลึง (Included angle)
- อัตราป้อน (Feed rate)
- ระยะป้อนลึก (Depth of
cut)
- ความเร็วรอบ (RPM)
2. ความเร็วตัด (Cutting speed)
ความเร็วตัด
(cutting speed) คือความเร็วที่คมมีดกลึงตัด หรือปาดผิวโลหะออก เมื่อโลหะหมุนครบ 1
รอบคมมีดกลึงก็จะตัดโลหะเป็นแนวตัดยาวเท่าเส้นรอบวงพอดี ความเร็วตัดมีหน่วยเป็น เมตร/นาที หลักเกณฑ์การเลือกใช้ความเร็วตัดมีดังนี้ คือ
1.)วัสดุที่ใช้ทำเครื่องมือตัด (Cutting tools) ที่ทำมาจากเหล็กรอบสูง (High Speed
Steel) สามารถใช้ความเร็วตัดเป็น 2 เท่า
ของความเร็วตัดของมีดที่ทำมาจากวัสดุเหล็กคาร์บอน
ส่วนวัสดุคมตัดที่มีส่วนผสมพิเศษออกไปสามารถใช้ความเร็วตัดได้กว่าเหล็กรอบสูง
2.)ชนิดของวัสดุ (Material) ที่จะนำมาทำการตัดเฉือน
โดยทั่วๆไปวัสดุงานที่แข็งมากจะใช้ความเร็วตัดช้ากว่าวัสดุที่อ่อนกว่า
3.)
รูปร่างของคมตัด ( Form
Cutting Tool) มีผลต่อการทำงานมาก
เช่น มีดตัดงานขาดจะใช้ความเร็วรอบต่ำกว่ามีดกลึงปอกผิว
4.) ความลึกในการตัด
(Depth of Cut ) ถ้าป้อนตัดลึกจะใช้ความเร็วรอบน้อยกว่าป้อนตัดตื้น5.)
อัตราป้อน ( Rate of Feed) ในการป้อนตัดงานหยาบ
เช่น อัตราป้อน 3 มม. ความเร็วที่ใช้ในการตัดจะต่ำกว่าการป้อนตัดขั้นสุดท้าย
เช่น อัตราป้อนตัด 0.13 มม. เป็นต้น
จะใช้ความเร็วรอบได้สูง
6.) การระบายความร้อน (
Cutting lubricant) ความเร็วตัดของวัสดุบางชนิดอาจเพิ่มให้สูงขึ้นได้เมื่อมีการระบายความร้อนที่ถูกต้อง
ซึ่งสารระบายความร้อนนี้ จะช่วยรักษาอุณหภูมิของคมตัดไม่ให้ร้อนสูงเกินไปขณะทำงาน
7.)
การจับงานให้มั่นคงแข็งแรง ( Rigidity of the Work) ในกรณีงานที่ถูกจับด้วยหัวจับ
โผล่ออกมาสั้นๆจะใช้ความเร็วได้สูงกว่างานที่ถูกจับโผล่ออกมายาวๆ
8.) ความสามารถของสภาพเครื่อง
เครื่องที่แข็งแรงมีกำลังสูง สามารถใช้ความเร็วตัดได้สูง
อย่างไรก็ตามอย่าใช้สูงจนคมตัดไหม้
กฎทั่วไปในการใช้ความเร็วตัด
และอัตราป้อน
-
ถ้า Feed อัตราป้อน (มม./รอบ) เพิ่มSpeedความเร็ว(รอบต่อนาที) ต้องลดลงเมื่อความลึกของการตัดคงที่
-
ถ้า Speed ความเร็ว เพิ่ม
Feed อัตราป้อน ต้องลดลง เมื่อความลึกของการตัดคงที่
- ถ้าความลึกในการตัดเพิ่มขึ้น
Speed ต้องลดลงเมื่อ Feed คงที่
ผลกระทบของความเร็วตัดที่มีต่ออายุการใช้งานของมีดกลึง ( Effect of
Cutting Speed )
ในการตัดเฉือนชิ้นงาน
ถ้าใช้ความเร็วตัดที่ไม่เหมาะสมกับสภาพเงื่อนไขของงานซึ่งได้แก่ วัสดุงาน วัสดุมีด
ขนาดของชิ้นงาน ฯลฯ
ก็จะทำให้ค่าใช้จ่ายในการทำงานเพิ่มขึ้นได้ เช่น
ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วตัดและอายุการใช้งานของมีดกลึงนั้น
สามารถอธิบายได้ดังนี้ ขณะที่ใช้ความเร็วตัดต่ำๆ การสึกหรอของมีดจะเป็นไปอย่างช้าๆ
ทั้งนี้เพราะอุณหภูมิจากการเสียดสี ระหว่างมีดกลึงกับชิ้นงานจะมีค่าต่ำ
แต่ถ้าใช้ความเร็วตัดสูงขึ้นความร้อนระหว่างผิวมีดกลึงกับชิ้นงาน
และเศษตัดจะเกิดมากขึ้น
ซึ่งเป็นเหตุให้เกิดการสึกหรอที่บริเวณผิวของมีดกลึงกับชิ้นงานที่เสียดสีกัน
ซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานของมีดกลึงสั้น โดยแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วตัด
และอายุการใช้งานของมีดกลึงได้โดยสมการของ Taylor
อัตราป้อน
อัตราป้อนหมายถึง
ระยะทางการเดินป้อนของมีดไปตามความยาวของชิ้นงาน
ในแต่ละรอบของการหมุนของเพลาของเครื่องหรือการป้อนตัด อาจพิจารณาจากความหนาของเศษตัด
(Chips)
การป้อนตัด 0.5 มม. หมายถึง
มีดตัดเคลื่อนที่เป็นระยะทาง 0.5 มม. ตามความยาวของชิ้นงานขณะที่ชิ้นงานหมุน
1 รอบ
การกลึงหยาบ ใช้อัตราป้อนที่สูง
มีดตัดชิ้นงานได้ปริมาณเศษมากผิวงานออกมาไม่เรียบ
การกลึงละเอียด
อัตราป้อนที่น้อย ทำให้ผิวงานเรียบ
ส่วนมากจะใช้กลึงในขั้นสุดท้ายจะได้ผิวเรียบและขนาดถูกต้องในทางปฏิบัติที่ดีที่สุด
การเลือกใช้ความลึกในการตัดปานกลางขณะทำการป้อนตัดหนักๆและใช้ความเร็วตัดให้ถูกต้อง
เมื่อกลึงงานหยาบ ถ้าต้องการให้กลึงงานผิวเรียบในขั้นสุดท้ายให้เพิ่มความเร็วตัดมากขึ้น
การป้อนกินลึกน้อยลง พร้อมกับให้อัตราการป้อนตัดละเอียดให้สัมพันธ์กัน
ในกรณีที่ใช้ความลึกในการตัดมาก
และอัตราการป้อนตัดน้อยๆจะดีกว่าการใช้ความลึกในการตัดเท่ากับอัตราป้อนตัด
ถึงแม้ว่าอัตราการไหลของเศษโลหะจะเท่ากัน
ผลกระทบของอัตราป้อนและความลึกในการตัด
อัตราป้อนตัดและความลึกในการตัดมีผลต่อแรงตัดเฉือนและอุณหภูมิในการทำงาน
โดยจะเกิดแรงกระทำกับมีดกลึงและเกิดอุณหภูมิในการตัดเฉือนสูงถ้าใช้อัตราป้อนตัดและความลึกในการตัดสูงๆ
นอกจากนี้ยังส่งผลให้มีดกลึงเกิดการสึกหรออย่างรวดเร็ว
ซึ่งถ้าต้องการให้อายุการใช้งานของมีดกลึงสูงขึ้น ก็จะต้องเลือกใช้ความเร็วตัดต่ำๆ
การเพิ่มอัตราการป้อนจะส่งผลให้ต้องลดค่าความเร็วตัด
มากกว่าการเพิ่มความลึกในการตัด (เพื่ออายุการใช้งานของมีดคงที่) นั่นคือการเพิ่มอัตราการป้อนจะทำให้มีดกลึงสึกหรอได้มากกว่า
การเพิ่มความลึกในการตัด ซึ่งในการพิจารณานี้จะต้องพิจาราณาถึงแรงที่กระทำบนมีดกลึง
ต่อความยาวสันคมตัด สำหรับในกรณีนี้เมื่อเพิ่มอัตราป้อนตัด
ความยาวสันคมตัดที่รับแรงกระทำก็ยังคงเท่าเดิม แต่ความหนาของเศษตัดจะเพิ่มขึ้น
ความลึกในการตัด
(Depth of
cut)
ความลึกในการตัดทำให้เศษโลหะไหลออกมา
ทุกครั้งที่ทำการกลึงหยาบในการตั้งความลึกในการตัด และอัตราการป้อนตัด
จะต้องคำนึงถึงความสามารถในการรับได้ของมีดตัด
และเครื่องที่จะทนได้หลักเกณฑ์การพิจารณาเลือกใช้ความลึกในการตัดสำหรับงานปกติทั่วไปควรพิจารณาดังนี้
1.
ขนาดความโตของชิ้นงานก่อนทำการตัดเฉือน (โตกว่าขนาดงานสำเร็จ)
ควรจะโตกว่าประมาณ 3.18 มม.
2.
ถ้าคำนวณความเร็วรอบอยู่ในช่วงกลางของค่าสองค่า
ให้เลือกใช้ความเร็วรอบในขั้นต่ำ ถ้าหากสภาพของเครื่อง มีดกลึง และชิ้นงานเหมาะสม
อาจจะเลือกใช้ความเร็วรอบในขั้นสูงได้
แต่ถ้าความเร็วรอบที่คำนวณได้ใกล้เคียงกับค่าในช่วงสูง ให้เลือกความเร็วรอบในช่วงสูงได้
3.
ความลึกในการกลึงหยาบควรป้อนลึกและหยาบมากที่สุดเท่าที่จะทำได้
เหลือไว้ประมาณ 0.76
มม.สำหรับขนาดความโตของชิ้นงาน
ก่อนจะกลึงผิวสุดท้าย
4.
ในการกลึงเหล็กหล่อ
หรือโลหะอื่นๆซึ่งผิวรอบๆชิ้นงานจะเป็นสะเก็ดความลึกในการกลึงครั้งแรก
การป้อนมีดกินลึกจะต้องให้คมตัดของมีดกลึงตัดให้ลึกพอ
ที่จะให้ส่วนผิวเปลือกแข็งหลุดออกไปให้หมด
เพราะผิวเปลือกแข็งนี้จะทำให้มีดสึกหรอเร็ว
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น