คลายความกังวลเกี่ยวกับเครื่องมือตกแต่งที่ใช้ในเครื่อง CNC

ความก้าวหน้าใหม่ในเทคโนโลยีการขัดผิวช่วยให้ผู้ควบคุมเครื่องจักร CNC สามารถทำการตกแต่งผิวและงานกลึงอื่นๆ ได้พร้อมกัน ซึ่งช่วยลดเวลาในการทำงาน ปรับปรุงคุณภาพ และประหยัดเวลาและค่าใช้จ่ายในการตกแต่งผิวแบบออฟไลน์ เครื่องมือขัดผิวสามารถติดตั้งเข้ากับโต๊ะหมุนหรือระบบจับยึดเครื่องมือของเครื่องจักร CNC ได้อย่างง่ายดาย
แม้ว่าโรงงานรับจ้างผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักรจะเลือกใช้เครื่องมือเหล่านี้มากขึ้นเรื่อยๆ แต่ก็ยังมีข้อกังวลเกี่ยวกับการใช้วัสดุขัดถูในเครื่องจักร CNC ที่มีราคาแพง ปัญหานี้มักเกิดจากความเชื่อที่ว่า "วัสดุขัดถู" (เช่น กระดาษทราย) จะปล่อยเศษผงและสิ่งสกปรกจำนวนมาก ซึ่งอาจอุดตันท่อระบายความร้อนหรือทำให้รางเลื่อนหรือตลับลูกปืนเสียหายได้ ข้อกังวลเหล่านี้ส่วนใหญ่ไม่มีมูลความจริง
“เครื่องจักรเหล่านี้มีราคาแพงมากและมีความแม่นยำสูง” ยาโนส ฮาราซี ประธานบริษัทเดลต้า แมชชีน คอมพานี แอลแอลซี กล่าว บริษัทนี้เป็นโรงงานผลิตชิ้นส่วนที่มีความซับซ้อนและมีค่าความคลาดเคลื่อนต่ำ โดยใช้วัสดุต่างๆ เช่น ไทเทเนียม โลหะผสมนิกเกิล สแตนเลส อลูมิเนียม พลาสติก และโลหะผสมพิเศษอื่นๆ “ผมจะไม่ทำอะไรที่จะทำให้ความแม่นยำหรือความทนทานของอุปกรณ์เหล่านี้ลดลง”
หลายคนมักเข้าใจผิดว่า “วัสดุขัด” และ “วัสดุเจียร” เป็นสิ่งเดียวกัน อย่างไรก็ตาม ต้องแยกความแตกต่างระหว่างวัสดุขัดและเครื่องมือขัดผิวที่ใช้สำหรับการขจัดวัสดุอย่างรุนแรง เครื่องมือขัดผิวแทบจะไม่ก่อให้เกิดอนุภาคขัดในระหว่างการใช้งาน และปริมาณอนุภาคขัดที่เกิดขึ้นนั้นเทียบเท่ากับปริมาณเศษโลหะ ฝุ่นจากการเจียร และการสึกหรอของเครื่องมือที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการตัดเฉือน
แม้ว่าจะมีอนุภาคละเอียดเกิดขึ้นในปริมาณน้อยมาก แต่ข้อกำหนดด้านการกรองสำหรับเครื่องมือขัดถูยังคงคล้ายคลึงกับข้อกำหนดสำหรับการกลึง เจฟฟ์ บรู๊คส์ จากฟิลทรา ซิสเต็มส์ กล่าวว่า อนุภาคใดๆ ก็สามารถกำจัดออกได้ง่ายด้วยระบบกรองแบบถุงหรือตลับราคาไม่แพง ฟิลทรา ซิสเต็มส์ เป็นบริษัทที่เชี่ยวชาญด้านระบบกรองอุตสาหกรรม รวมถึงการกรองน้ำหล่อเย็นสำหรับเครื่องจักร CNC
ทิม อูราโน ผู้จัดการฝ่ายคุณภาพของบริษัท Wolfram Manufacturing กล่าวว่า ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมในการกรองที่เกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องมือขัดถูนั้นน้อยมากจน "ไม่คุ้มค่าที่จะพิจารณา เนื่องจากระบบการกรองนั้นมีหน้าที่กำจัดอนุภาคจากน้ำหล่อเย็นที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการตัดเฉือนอยู่แล้ว"
ตลอดแปดปีที่ผ่านมา Wolfram Manufacturing ได้นำ Flex-Hone มาใช้กับเครื่อง CNC ทุกเครื่องเพื่อลบคมรูและตกแต่งพื้นผิว Flex-Hone จาก Brush Research Manufacturing (BRM) ในลอสแอนเจลิส มีลักษณะเป็นเม็ดขัดขนาดเล็กที่ติดอยู่กับเส้นใยที่ยืดหยุ่นได้ ทำให้เป็นเครื่องมือที่มีความยืดหยุ่นและราคาประหยัดสำหรับการเตรียมพื้นผิวที่ซับซ้อน การลบคม และการทำให้ขอบเรียบเนียน
การกำจัดเสี้ยนและขอบคมออกจากรูเจาะขวางและบริเวณที่เข้าถึงยากอื่นๆ เช่น ร่อง ช่องว่าง หรือรูภายใน เป็นสิ่งสำคัญ การกำจัดเสี้ยนที่ไม่สมบูรณ์อาจทำให้เกิดการอุดตันหรือการไหลปั่นป่วนในทางเดินของของเหลว สารหล่อลื่น และก๊าซที่สำคัญได้
“สำหรับชิ้นส่วนหนึ่ง เราอาจใช้ Flex-Hones สองหรือสามขนาดที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับจำนวนจุดตัดของพอร์ตและขนาดของรู” Urano อธิบาย
ได้มีการเพิ่ม Flex-Hones เข้าไปในแท่นหมุนเครื่องมือ และใช้งานเป็นประจำทุกวัน โดยบางครั้งอาจใช้งานหลายครั้งต่อชั่วโมง กับชิ้นส่วนที่ใช้บ่อยที่สุดในโรงงาน
อูราโนอธิบายว่า "ปริมาณสารขัดถูที่หลุดออกมาจาก Flex-Hone นั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับอนุภาคอื่นๆ ที่เข้าไปอยู่ในน้ำหล่อเย็น"
เอริค ซัน ผู้ก่อตั้ง Orange Vise ในออเรนจ์เคาน์ตี้ รัฐแคลิฟอร์เนีย กล่าวว่า แม้แต่เครื่องมือตัดอย่างดอกสว่านคาร์ไบด์และดอกกัดปลาย ก็ยังก่อให้เกิดเศษโลหะที่ต้องกรองออกจากน้ำหล่อเย็น
“บางโรงงานอาจบอกว่า ‘ฉันไม่ใช้สารขัดถูในกระบวนการผลิต ดังนั้นเครื่องจักรของฉันจึงปราศจากอนุภาคโดยสิ้นเชิง’ แต่นั่นไม่เป็นความจริง แม้แต่เครื่องมือตัดก็สึกหรอได้ และคาร์ไบด์ก็อาจหลุดออกมาและเข้าไปอยู่ในน้ำหล่อเย็นได้” นายซุนกล่าว
แม้ว่า Orange Vise จะเป็นผู้ผลิตตามสัญญา แต่บริษัทส่วนใหญ่ผลิตปากกาจับชิ้นงานและชิ้นส่วนเปลี่ยนเร็วสำหรับเครื่องจักร CNC รวมถึงอลูมิเนียม เหล็ก และเหล็กหล่อ บริษัทมีเครื่องจักรกลึงแนวนอนความเร็วสูง Mori Seiki NHX4000 จำนวน 4 เครื่อง และเครื่องจักรกลึงแนวตั้งจำนวน 2 เครื่อง
ตามที่นายซุนกล่าวไว้ คีมจับชิ้นงานจำนวนมากทำจากเหล็กหล่อที่มีการชุบแข็งผิวเฉพาะจุด เพื่อให้ได้ผลลัพธ์เช่นเดียวกับผิวที่ผ่านการชุบแข็ง คีมจับชิ้นงาน Orange Vise จึงใช้แปรงขัดแบบแผ่น NamPower จาก Brush Research
แปรงขัดแบบแผ่น NamPower ผลิตจากเส้นใยไนลอนที่ยืดหยุ่นได้ ยึดติดกับแผ่นรองหลังเทอร์โมพลาสติกเสริมใย และเป็นการผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์ของสารขัดเซรามิกและซิลิคอนคาร์ไบด์ เส้นใยขัดทำหน้าที่เหมือนตะไบที่ยืดหยุ่นได้ ติดตามรูปทรงของชิ้นส่วน ทำความสะอาดและขัดขอบและพื้นผิว ทำให้ขจัดเสี้ยนได้สูงสุดและได้พื้นผิวที่เรียบเนียน การใช้งานทั่วไปอื่นๆ ได้แก่ การขัดขอบให้เรียบ การทำความสะอาดชิ้นส่วน และการกำจัดสนิม
ในการดำเนินการตกแต่งพื้นผิว เครื่องมือกล CNC แต่ละเครื่องจะติดตั้งแปรงไนลอนขัดผิวไว้ในระบบโหลดเครื่องมือ แม้ว่าจะใช้เม็ดขัดเช่นกัน แต่ศาสตราจารย์ซุนกล่าวว่าแปรง NamPower เป็น “สารขัดชนิดที่แตกต่าง” เพราะโดยพื้นฐานแล้วมัน “ลับคมได้เอง” โครงสร้างเชิงเส้นของมันช่วยให้อนุภาคขัดใหม่ที่คมกริบสัมผัสกับพื้นผิวชิ้นงานอย่างต่อเนื่อง และค่อยๆ สึกหรอไป เผยให้เห็นอนุภาคตัดใหม่
“เราใช้แปรงไนลอนขัดเงา NamPower เป็นประจำทุกวันมานานถึงหกปีแล้ว ในช่วงเวลานั้น เราไม่เคยมีปัญหาเรื่องเศษฝุ่นหรือทรายเข้าไปติดอยู่บนพื้นผิวที่สำคัญเลย” นายซุนกล่าวเสริม “จากประสบการณ์ของเรา แม้แต่ทรายเพียงเล็กน้อยก็ไม่ก่อให้เกิดปัญหาใดๆ”
สารที่ใช้ในการเจียร ขัดเงา ขัดละเอียด ขัดผิวละเอียดพิเศษ และขัดผิวให้เงางาม ตัวอย่างเช่น การ์เนต คาร์บอรันดัม คอรันดัม ซิลิคอนคาร์ไบด์ โบรอนไนไตรด์ลูกบาศก์ และเพชรในขนาดอนุภาคต่างๆ
สารที่มีคุณสมบัติเป็นโลหะและประกอบด้วยธาตุเคมีตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป โดยอย่างน้อยหนึ่งชนิดต้องเป็นโลหะ
เศษวัสดุที่มีลักษณะเป็นเส้นใยเกิดขึ้นที่ขอบของชิ้นงานระหว่างการกลึง มักมีลักษณะคม สามารถกำจัดออกได้ด้วยตะไบมือ ล้อเจียรหรือสายพานเจียร ล้อลวด แปรงขัด การฉีดน้ำแรงดันสูง หรือวิธีการอื่นๆ
หมุดเรียวใช้สำหรับรองรับปลายด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองด้านของชิ้นงานระหว่างการกลึง โดยเสียบจุดศูนย์กลางเข้าไปในรูที่เจาะไว้ที่ปลายชิ้นงาน จุดศูนย์กลางที่หมุนไปพร้อมกับชิ้นงานเรียกว่า "จุดศูนย์กลางหมุนได้" (live center) และจุดศูนย์กลางที่ไม่หมุนไปพร้อมกับชิ้นงานเรียกว่า "จุดศูนย์กลางตายตัว" (dead center)
ตัวควบคุมที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ซึ่งออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับใช้กับเครื่องมือกลเพื่อสร้างหรือดัดแปลงชิ้นส่วน ระบบ CNC ที่ตั้งโปรแกรมไว้จะสั่งการให้ระบบเซอร์โวและระบบขับเคลื่อนแกนหมุนของเครื่องจักรทำงาน และควบคุมการทำงานของการตัดเฉือนต่างๆ ดู DNC (การควบคุมเชิงตัวเลขโดยตรง); CNC (การควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์)
ของเหลวที่ช่วยลดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิบริเวณรอยต่อระหว่างเครื่องมือและชิ้นงานระหว่างการตัดเฉือน โดยปกติอยู่ในรูปของเหลว เช่น สารละลายหรือส่วนผสมทางเคมี (กึ่งสังเคราะห์ สังเคราะห์) แต่ก็อาจเป็นอากาศอัดหรือก๊าซอื่นๆ ได้เช่นกัน เนื่องจากน้ำมีความสามารถในการดูดซับความร้อนได้มาก จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะตัวนำสำหรับสารหล่อเย็นและของเหลวสำหรับงานโลหะต่างๆ อัตราส่วนของน้ำต่อของเหลวสำหรับงานโลหะจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับงานตัดเฉือน ดูเพิ่มเติมที่ ของเหลวหล่อเย็นสำหรับการตัดเฉือน; ของเหลวหล่อเย็นสำหรับการตัดเฉือนกึ่งสังเคราะห์; ของเหลวหล่อเย็นสำหรับการตัดเฉือนที่ละลายในน้ำมัน; ของเหลวหล่อเย็นสำหรับการตัดเฉือนสังเคราะห์
การใช้เครื่องมือที่มีฟันเล็กๆ จำนวนมากในการขัดลบมุมแหลมและส่วนที่ยื่นออกมา รวมถึงการขจัดเสี้ยนและรอยบิ่น แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วการตะไบจะทำด้วยมือ แต่ก็สามารถใช้เป็นขั้นตอนกลางเมื่อทำการแปรรูปชิ้นงานจำนวนน้อยหรือชิ้นส่วนที่มีลักษณะเฉพาะ โดยใช้เครื่องตะไบไฟฟ้าหรือเลื่อยสายพานแบบมีหัวตะไบพิเศษ
การกลึง คือกระบวนการที่กำจัดวัสดุออกจากชิ้นงานโดยใช้ล้อเจียร หินเจียร สายพานเจียร สารขัดถู แผ่นเจียร สารขัดถู สารละลาย ฯลฯ การกลึงมีหลายรูปแบบ ได้แก่ การเจียรผิว (เพื่อสร้างพื้นผิวเรียบและ/หรือเหลี่ยม) การเจียรทรงกระบอก (ของทรงกระบอกและกรวยภายนอก มุมโค้งมน ร่อง ฯลฯ) การเจียรแบบไร้ศูนย์กลาง การลบคม การเจียรเกลียวและรูปทรง การลับคมเครื่องมือ การเจียรแบบสุ่ม การขัดเงาและการขัดมัน (การเจียรด้วยเม็ดละเอียดมากเพื่อสร้างพื้นผิวที่เรียบเนียนเป็นพิเศษ) การลับคม และการเจียรด้วยแผ่นดิสก์
เครื่องจักร CNC ที่สามารถทำการเจาะ คว้าน ขยายรู ตอกเกลียว กัด และคว้านรูได้ โดยปกติจะมีระบบเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติ ดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ ระบบเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติ
ขนาดของชิ้นงานอาจมีค่าเบี่ยงเบนต่ำสุดและสูงสุดจากมาตรฐานที่กำหนดไว้ แต่ยังคงอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้
ชิ้นงานจะถูกยึดไว้ในหัวจับ ซึ่งติดตั้งอยู่บนแผ่นหน้าหรือยึดอยู่ระหว่างศูนย์กลาง เมื่อชิ้นงานหมุน เครื่องมือ (โดยปกติจะเป็นเครื่องมือแบบจุดเดียว) จะถูกป้อนไปตามขอบ ปลาย หรือพื้นผิวของชิ้นงาน ประเภทของการกลึงชิ้นงาน ได้แก่ การกลึงเส้นตรง (การตัดรอบขอบของชิ้นงาน) การกลึงเรียว (การขึ้นรูปเป็นกรวย) การกลึงขั้นบันได (การกลึงชิ้นส่วนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันบนชิ้นงานเดียวกัน) การลบคม (การลบคมขอบหรือไหล่) การกลึงหน้า (การตัดแต่งที่ปลาย) การทำเกลียว (โดยปกติจะเป็นเกลียวภายนอก แต่อาจเป็นเกลียวภายใน) การกลึงหยาบ (การกำจัดโลหะจำนวนมาก) และการกลึงละเอียด (การตัดแต่งเบาขั้นสุดท้าย) สามารถทำได้บนเครื่องกลึง เครื่องกลึงแบบศูนย์กลาง เครื่องกลึงแบบหัวจับ เครื่องกลึงอัตโนมัติ และเครื่องจักรที่คล้ายกัน