jump to navigation

เทคโนโลยีการตัดเฉือนวัสดุ: กลไกการตัดวัสดุ(2) February 14, 2010

Posted by viboon in : Manufacturing technologies , add a comment

การเกิด Chip ในกระบวนการตัด

เศษ chip หรือทั่วไปอาจเรียกว่าเศษขี้กลึงนั้นเป็นผลที่เกิดจากกระบวนการทางกลที่เรียกว่าการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติก (plastic deformation) การเปลี่ยนรูปนี้จะเกิดขึ้นเมื่อวัสดุงานถูกเฉือนออกด้วยแรงที่มากกว่า elastic limit ผลึกของโลหะจะยืดตัวออกตามแนวแรงที่กระทำให้เกิดการเฉือน ซึ่งเกิดขึ้นภายในตัวผลึกเองและระหว่างผลึกโดยรอบๆ

ในกระบวนการตัดวัสดุทั่วๆ ไปนั้น อย่างเช่นการกลึง (turning) และการกัด (milling) จะมีมุมตัด 2 มุมหรือมากกว่าที่ระดับองศาต่างกันเทียบกับทิศทางของการตัด อย่างไรก็ตามกลไกพื้นฐานสามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีของคมตัดเดียว หรือ single cutting edge

การเกิดเศษ chip ในลักษณะที่เป็นเส้นยาวต่อเนื่องนั้น อาจเกิดได้จากการตัดด้วยมีดตัดที่คมตัดทำมุม ตั้งฉากกับทิศทางการตัด (orthogonal cutting) สำหรับมีดตัดที่คมตัดมีค่ามุมต่างไป (oblique cutting) นั้น เนื้อวัสดุจะไหลตัวผ่านหน้าคมตัดด้วยมุมหนึ่งๆ ทำให้เกิด chip ที่มีลักษณะเป็นเกลียวขึ้น

ลักษณะของเศษ Chip ที่เกิดขึ้นในกระบวนการตัดวัสดุนั้น สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 แบบด้วยกันคือ:

1. เศษที่ไม่ยาวต่อเนื่อง (Discontinuous Chip)
เศษ chip ที่ไม่ยาวต่อเนื่อง หรือขาดเป็นท่อนๆ นั้น เกิดจากการตัดวัสดุเปราะเช่น เหล็กหล่อ หรือ hard bronze หรืออาจเกิดจากการตัดวัสดุเหนียวที่ตั้งสภาวะการตัดที่ไม่ถูกต้อง เมื่อคมตัดสัมผัสเข้ากับชิ้นงาน แรงกดปริมาณหนึ่งเกิดขึ้นที่คมตัดและเศษ chip ก็เกิดการไหลตัวไปตามหน้ามีดตัด เมื่อมีความเค้นมากระทำมากขึ้นบนวัสดุเปราะอันเนื่องมาจากกระบวนการตัด วัสดุจะถูกอัดตัวจนกระทั่งถึงจุดของการแตกหัก เศษ chip จึงหักออกเป็นท่อนๆ กลไกนี้จะเกิดขึ้นเป็นวัฐจักรที่ซ้ำๆ กันไปเรื่อยๆ ในระหว่างการตัด โดยการหักของเศษ chip นั้นจะเกิดขึ้นที่ระนาบของการเฉือน โดยทั่วไปนั้น คุณภาพผิวงานตัดที่ได้เมื่อเกิดการหักตัวของเศษ chip แบบนี้จะไม่ดี

2. เศษตัดที่ยาวต่อเนื่อง (Continuous Chip)
ลักษณะเศษ chip แบบนี้จะยาวเป็นแถบต่อเนื่อง ซึ่งเกิดจากการไหลตัวของวัสดุอย่างต่อเนื่องโดยไม่ถูกขัดขวางด้วยแรงเสียทานที่เกิดขึ้นที่หน้ามีดตัด หรือ เศษวัสดุที่พอกขึ้นมาตามคมตัด หรือ built-up edge เศษที่ยาวเป็นแถบนี้ถือเป็นลักษณะที่ดีและให้ผลลัพธ์ของการตัดที่ดีที่สุดเนื่องจากผิวงานที่ได้จะดีมากกว่าการเกิด chip ในแบบแรก

3. เศษตัดที่ยาวต่อเนื่องกับการพอกตัวของเศษที่คมตัด (Continuous Chip with a Built-up Edge (BUE))
เมื่อวัสดุงานเกิดการไหลตัวไปตามหน้ามีด จะทำให้เกิดอุณหภูมิที่สูงขึ้นมาที่หน้ามีดตัด รวมไปถึงแรงดันและแรงเสียดทานที่พยายามต้านการไหลตัวของเศษที่มีความต่อเนื่องนี้ เศษผงเล็กๆ ที่เกิดขึ้นจากการตัดจึงไปพอกตัวติดอยู่ที่คมตัดในระหว่างที่เศษ chip ส่วนใหญ่ไหลตัวไปตามหน้ามีด เมื่อกระบวนการตัดดำเนินไปเรื่อยๆ ผงวัสดุงานเหล่านี้ก็พอกติดกับคมตัดมากขึ้นเรื่อยๆ ทำให้มีผลต่อกลไกในการตัด การพอกตัวที่ว่านี้เรียนกว่า built-up edge ซึ่งทำให้กลไกในการตัดมีความไม่เสถียรเกิดขึ้น เมื่อการพอกตัวมากขึ้นจนถึงจุดๆ หนึ่ง BUE ก็จะหลุดออกติดไปตามเศษ chip ที่ไหลผ่านและผิวหน้าของชิ้นงาน การเกิดการพอกตัวและการแตกหักหรือหลุดของ BUE นี้ เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วมากในระหว่างการตัด และเศษ BUE ก็จะไปเกาะตัวอยู่ที่ผิวงานที่ตัดแล้ว ทำให้คุณภาพผิวงานตัดที่ได้ไม่ดี

โดยปกติแล้ว เศษ chip ที่ได้จะมีความหนาและสั้นกว่าชั้นของชิ้นงานที่ถูกตัดออกไป เนื่องจากมุมเฉือนที่เกิดขึ้นและการอัดตัวของวัสดุที่เกิดการเฉือน ทำให้เศษ chip มีความหนามากขึ้น ความหนาที่มากขึ้นนี้ ส่งผลให้แรงที่ใช้ตัด(เฉือน)มากขึ้นตามไปด้วย

สำหรับความร้อนที่เกิดขึ้นในระหว่างการตัดวัสดุนั้น พลังงานทางกลที่ใช้ในการตัดจะถูกเปลี่ยนไปเป็นความร้อน ความร้อนที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่มาจาก 3 แหล่งคือ บริเวณของระนาบการเฉือน ผิวสัมผัสมระหว่างหน้ามีดและเศษ chip ที่ไหลตัวผ่าน และหน้ามีดด้านที่สัมผัสกับผิวงานที่ตัดแล้ว ความร้อนที่เกิดขึ้นนี้ร่วมกับเรขาคณิตของมีดตัด และรูปร่างของ เศษ chip ที่เกิดขึ้น ส่งผลให้การกระจายตัวของความร้อนมีความซับซ้อนมากขึ้น

รูปจาก:
- http://www.tecplot.com/showcase/contours/article.aspx?issue=4&article=2
- http://mmu.ic.polyu.edu.hk/handout/0102/0102.htm


Tags: ,

Related posts:

เทคโนโลยีการตัดเฉือนวัสดุ: กลไกการตัดวัสดุ(1) February 11, 2010

Posted by viboon in : Manufacturing technologies , add a comment

แม้ว่าจะมีเครื่องมือและเทคโนโลยีการตัดวัสดุอันทันสมัยในปัจจุบัน กลไกพื้นฐานของการตัดยังคงเหมือนเดิม เมื่อเครื่องมือตัดวิ่งเข้าหาชิ้นงาน วัสดุจะถูกเฉือนออกและเกิดการบิดตัวภายใต้แรงมหาศาล วัสดุที่บิดตัวเปลี่ยนรูปนำไปสู่การแตกหักของตัววัสดุทำให้ความเค้นภายที่เกิดขึ้นในเนื้อวัสดุลดลง เนื้อวัสดุที่ถูกตัดก็ไหลตัวไปบนหน้ามีดตัดในรูปของเศษ chip

การเปลี่ยนรูปของชิ้นงานจะเกิดขึ้นเมื่อมีแรงมากระทำมากพอที่จะทำให้วัสดุงานเกิดการเปลี่ยนรูปและแตกหักออกไป เศษ chip ก็คือผลของการเปลี่ยนรูปและการแตกหักของตัววัสดุงาน การอธิบายกลไกการตัดเฉือนวัสดุอย่างง่ายจะพิจารณาการตัดเฉือนในกรณีที่หน้าคมตัดตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ หรือเรียกว่า Orthogonal cutting การเปลี่ยนรูปแบบ plastic deformation หลักๆ เกิดขึ้นที่บริเวณ shear zone ซึ่งก็คือบริเวณที่วัสดุเกิดการเฉือนออกจากเนื้องานที่ค่ามุมหนึ่งๆ (shear angle) ให้ไหลไปตามหน้ามีดตัด

ในการพิจารณาแรงที่กระทำกับชิ้นงานในกระบวนการตัดนั้น จะนิยมยกตัวอย่างจากกระบวนการกลึงซึ่งชิ้นงานเป็นแท่งทรงกระบอกตรงที่หมุนรอบแกนกลางโดยมีแรงทั้ง 3 แรงกระทำอยู่บนมีดกลึงที่สัมผัสกับชิ้นงาน

1. แรงในแนวสัมผัส (Tangential Force) โดยปกติแล้วแรงนี้จะมีค่ามากที่สุด ประมาณ 98% ของกำลังเครื่องจักรทำให้เกิดแรงตัดชิ้นงานในแนวสัมผัส

2. แรงในแนวการเคลื่อนที่ของมีดกลึง (Longitudinal Force) แรงนี้วางตัวอยู่ในแนวเดียวกับชิ้นงาน(หากพิจารณากระบวนการกลึง) แรงนี้จะมีค่าประมาณ 50% ของ Tangential force เนื่องจากความเร็วในการป้อนตัด (Feed velocity) ปกติแล้วมีค่าไม่มากนักเมื่อเทียบกับความเร็วในการตัด(หรือความเร็วในการหมุนชิ้นงาน) ดังนั้นกำลังของเครื่องที่หมดไปกับ Longitudinal force จะอยู่ที่ประมาณ 1% เท่านั้น

3. แรงในแนวรัศมีของชิ้นงาน (Radial Force) แรงนี้ถือว่ามีขนาดที่น้อยที่สุดในบรรดา 3 แรงที่พิจารณาในงานตัด มีขนาดประมาณ 50% ของ Longitudinal force กำลังเครื่องที่หมดไปกับแรงนี้มีค่าน้อยมาก เพราะความเร็วในแนวรัศมีมักไม่นำมาคิดในกระบวนการกลึงทั่วไป


Tags: ,

Related posts:

Fix new tab behavior in Firefox 3.6 February 6, 2010

Posted by viboon in : Freeware , add a comment

‘Open link in new tab’ is a feature I have ever used most in Firefox. I normally open many tabs in a certain order from left to right. A new tab will be basically added to the most-right side of the Firefox window. However, once I had updated from Firefox 3.5.7 to 3.6, the new tab was inserted just right next to the current tab by default. This new tab behavior is then such an annoying since I have to do reverse from what I am familiar with.

Here is a method to change it back to the most-right side style:

1. Enter “about:config” in the address bar and click “I’ll be careful, I promise!” button.
2. Enter “tabs.insertRelatedAfterCurrent” in the filter box.
3. Toggle to be “false” in order to disable such feature. (in order to enable it again, just change to be “true”)


Tags: ,

Related posts: