jump to navigation

เทคโนโลยีการตัดเฉือนวัสดุ: เรขาคณิตของเครื่องมือตัด (1) August 17, 2010

Posted by viboon in : Manufacturing technologies , trackback

Single-Point Cutting Tools ถือเป็นพื้นฐานของกระบวนการตัดเฉือนวัสดุทั่วไป เครื่องมือในการตัดจะใช้หลักการตัดเฉือนวัสดุออกมาในรูปของเศษตัด หรือ chips เพื่อให้ได้ชิ้นงานที่มีขนาดและรูปทรงตามต้องการ เครื่องมือในการตัดโลหะนั้นสามารถแบ่งได้ออกได้เป็นหลายแบบ โดยแต่ละแบบนั้นจะถูกใช้ในงานที่แตกต่างกันไป ทั้งในแง่ของกระบวนการและชนิดวัสดุเพื่อให้กระบวนการตัดมีประสิทธิภาพมากที่สุด

รูปทรงทางเรขาคณิตของเครื่องมือตัดถือได้ว่ามีความสำคัญมากในกระบวนการตัดวัสดุ ซึ่งส่งผลต่อกระบวนการเกิดเศษตัด หรือ chip formation ที่เกิดขึ้นที่คมตัด โดยเฉพาะมุมต่างๆ ที่อยู่ด้านหน้าของมีดตัด นอกจากนี้ยังมี มุมหลบ หรือ relief angle ที่อยู่ด้านข้างของเครื่องมือตัดในตำแหน่งที่ใกล้กับผิวชิ้นงานที่ต้องทำมุมเล็กน้อยกับผิวชิ้นงานเพื่อป้องกันการขัดสีของเครื่องมือตัดกับผิวงานตัด



มุมคาย (Rake Angle)
มุมคายถือเป็นเรขาคณิตพื้นฐานของเครื่องมือตัดโดยเป็นมุมที่อยู่ด้านหน้าของเครื่องมือตัด โดยมุมนี้จะเป็นมุมที่วัดจากผิวหน้าของเครื่องมือตัดไปยังแนวแกนที่ตั้งฉากกับผิวชิ้นงาน มุมคายสามารถแบ่งออกเป็น มุม 0 องศา มุบที่เป็นลบ และมุมที่เป็นบวก ซึ่งการปรับตั้งอาจอยู่ที่ตัวมีดตัดเองหรือการปรับมุมของชุดยึดจับเครื่องมือตัด

มุมคายสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 มุม ซึ่งอยู่ในแนวที่ได้ฉากกัน คือ มุม back rake และ มุม side rake ในกระบวนการกลึงโดยทั่วไป มุม side rake ถือว่ามีความสำคัญมากในกระบวนการตัด เนื่องจากว่ามุม side rake นี้จะวางตัวอยู่ในแนวทิศทางของการตัด หรือตามแนวทิศของการป้อนมีดตัด

มุมคายมีปัจจัยสำคัญอยู่ 2 ประการสำหรับกระบวนการตัดโลหะ ประการแรกคือมุมคายจะมีผลต่อความแข็งแรงของเครื่องมือตัด มุมคายที่มีค่าเป็นลบจะสามารถรองรับแรงในการตัดได้มากกว่ามุมคายที่เป็นบวก แรงในการตัดและความร้อนที่เกิดนขึ้นในระหว่างการตัดจะถูกดูดซับด้วยขนาดของตัวมีดตัดที่หนาและใหญ่เมื่อใช้มุมคายที่เป็นลบ โดยปกติแล้วความแข็งแรงในการทนต่อแรงอัดของมีดตัด carbide จะมีค่าประมาณ 2.5 เท่าของความแข็งแรงที่ต้านทานการพังของวัสดุ ปัจจัยที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือแรงดันที่เกิดขึ้นในระหว่างการตัด หรือ cutting pressure โดยมีดตัดที่มีมุมเป็นบวกช่วยลดแรงในการตัดลงได้โดยเศษตัดจะสามารถไหลตัวผ่านหน้ามีดออกไปได้ดีกว่ามุมคายที่เป็นลบ

Negative Rake Angle
ในกรณีของมุมคายที่เป็นลบนั้น จะนิยมใช้เมื่อต้องการตัดชิ้นงานที่มีความแข็งมาก อันเนื่องมาจากเรขาคณิตของตัวมีดเองที่สามารถทนต่อแรงในการตัดมากๆ ได้ โดยเฉพาะในกระบวนการตัดแบบหยาบ ที่ต้องการตัดเอาเนื้อวัสดุออกในปริมาณที่มากๆ ในระยะเวลาอันสั้น รวมไปถึงการใช้ในการตัดวัสดุที่มีความไม่ต่อเนื่องของเนื้อมาก อย่างเช่นเหล็กหล่อ นอกจากนี้ เครื่องมือตัดที่มีมุมคายเป็นลบนั้นไม่จำเป็นต้องมี chipbreaker อย่างเช่นในมีดตัดที่มีมุมคายเป็นบวก แม้ว่าการใช้เครื่องมือตัดที่มีมุมเป็นลบนั้น จะให้อายุการใช้งานของมีตัดที่นานมากกว่าแบบมุมที่เป็นบวก หากแต่มีดตัดที่มีมุมเป็นลบนั้นก็มีข้อเสียคือต้องการกำลังของเครื่องตัดที่สูงและเครื่องต้องมีความแข็งแกร่งพอที่จะรองรับแรงในการตัดที่มากได้ นอกจากนี้คุณภาพผิวงานตัดที่ได้ยังถือได้ว่าแย่กว่าการใช้มุมที่เป็นบวก การใช้มุมคายที่เป็นลบจะทำให้เศษที่เกิดขึ้นจากการตัดถูกอัดตัวและเกิดความร้อนในระหว่างการตัดที่มาก ซึ่งสามารถแพร่เข้าไปยังชิ้นงานและตัวมีดตัดเองทำให้เกิดการเชื่อมติดของเศษตัดในระหว่างการตัดมาก

Positive Rake Angle
สำหรับมีดตัดที่มีมุมคายเป็นบวกมักจะเลือกใช้เมื่อมีดตัดแบบมุมคายเป็นลบไม่สามารถนำมาใช้ให้ได้งานตัดที่มีคุณภาพได้ ในกระบวนการตัดบางงานที่ใช้มุมคายเป็นบวกอาจให้ประสิทธิภาพการตัดที่ดีเมื่อใช้ในการตัดวัสดุผสมที่มีแนวโน้มที่จะเกิด work hardening อย่างเช่น เหล็กกล้าไร้สนิม และเมื่อใช้ในการตัดวัสดุที่อ่อนและเหนียว หรือเมื่อใช้ในการตัดชิ้นงานหรือกับโครงสร้างของเครื่องตัดที่ไม่แข็งเกร็ง หรือ rigid มาก เนื่องจากการใช้มุมคายที่เป็นบวกมักจะเกิดแรงในการตัดที่น้อยกว่าแบบที่เป็นลบ ข้อยกเว้นอย่างเดียวของการใช้มีดตัดที่มีมุมคายเป็นบวกคือการเกิด chatter หรือการสั่นของมีดตัดที่เกิดขึ้นในระหว่างการตัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตัดที่กินเนื้อวัสดุงานน้อยๆ

Neutral Rake Angle
มุมตัดที่มีค่าเป็น 0 มักไม่ค่อยถูกนำมาใช้งานตัดมากนัก เมื่อนำมีดตัดที่มีมุมคายเป็นลบมาใช้ในงานที่ต้องการมุมคายที่เป็น 0 จะทำให้ มุมหลบ หรือมุมที่อยู่ระหว่างผิวมีดด้านล่างกับผิวงานตัดมีค่าติดลบ ซึ่งไม่เหมาะที่จะใช้ในการตัด หากนำมีดที่มีมุมคายเป็นบวกมาปรับใช้ให้มีมุมคายเป็น 0 ก็จะทำให้มีดตัดมีมุมหลบที่มากเกินไป และมีเนื้อวัสดุของมีดตัดที่รองรับหน้ามีดตัดน้อย ทำให้ไม่สามารถรับแรงในการตัดที่มากๆ ได้

Positive/Negative Rake Angle
เครื่องมือตัดแบบที่มีมุมคายเป็นบวกและลบก็ใช้งานเช่นเดียวกับแบบที่มีมุมคายเป็นบวก การใช้มีดตัดที่มีมุมคายแบบบวกและลบนั้นคือการใช้มีดตัดแบบที่มีมุมคายเป็นบวกร่วมกับชุดยึดจับที่ปรับตั้งเป็นมุมลบ เพื่อเสริมความแข็งแรงของมีดตัดให้มากขึ้น มีดตัดแบบนี้จะมีมุมบวกประมาณ 10 องศา และยึดจับบนชุดจับมีดที่ทำมุม -5 องศา ทำให้ได้มุมคายสุทธิที่ใช้ในการตัดที่ 5 องศา มีดตัดแบบนี้จะช่วยให้หน้ามีดตัดอยู่ภายใต้แรงกดและให้มวลของตัวมีดตัดที่มากพอสำหรับการถ่ายเททางความร้อนและรองรับแรงในการตัด นอกจากนี้การใช้ chipbreaker เข้ามาประกอบกับตัวมีดทำให้ได้เศษตัดที่ขดเป็นวง หรือ curl เช่นเดียวกับการตัดด้วยมีดตัดแบบมุมคายเป็นบวกทั่วไป

Double Positive Rake Angle
มีดตัดที่มีมุมคายเป็นบวกทั้งตัวมีดและการปรับตั้งชุดจับมีดที่เป็นบวกถือว่ามีความต้านทานต่อแรงในการตัดที่ต่ำที่สุด มักใช้ในกระบวนการตัดที่กินเนื้อไม่มากและใช้แรงในการตัดที่ต่ำ เช่นการตัดท่อที่มีผนังบางๆ หรือการใช้กับวัสดุงานที่มีความอ่อนตัวหรือมีความเหนียวอย่างเช่นเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ และอาจใช้ในกระบวนการคว้านรูขนาดเล็กๆ ในกรณีที่ต้องการมุมหลบมากๆ


Tags: ,

Related posts:

Comments

Sorry comments are closed for this entry