แนวโน้มการผลิตด้วยเครื่องจักรความเร็วสูง (RECENT TRENDS IN MANUFACTURING-HIGH SPEED MACHINING)
อรุณรัตน์ แสนสิ่ง
ฝ่ายวิศวกรรม
สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย
เครื่องจักรความเร็วสูง เป็นหนึ่งในเครื่องจักรที่ใช้เทคโนโลยีสมัยใหม่ที่ใช้คอมพิวเตอร์ในการควบคุมเชิงตัวเลข (CNC : Computer Numerical Control) ในการตัดเฉือนโลหะที่มีประสิทธิภาพสูงทั้งความเที่ยงตรงและคุณภาพผิวชิ้นงาน อีกทั้งยังสามารถลดเวลาและต้นทุนในการผลิตได้ด้วย เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องจักรทั่วไป
หลักการทำงาน คือ เป็นการนำเศษโลหะที่ตัดเฉือนออกอย่างรวดเร็ว (High material removal rates) อุณหภูมิที่เกิดขึ้นระหว่างมีดตัด (Tooling) กับชิ้นงาน (Work piece) อุณหภูมิที่เกิดขึ้นต่ำด้วยระยะเวลาที่สั้น ทำให้อายุการใช้งานมีดตัดและความเร็วการตัด (Cutting speed) เพิ่มขึ้น ด้วยความเร็วรอบตั้งแต่ 10,000 รอบ/นาที ขึ้นไป ความเร็วอัตราป้อน (Feed rate) มากกว่า 1 เมตร/นาที
องค์ประกอบในการทำงาน ประกอบด้วย
- เครื่องจักร (HSM machine tool)
- เป็นเครื่องจักรที่รองรับการทำงานที่รวดเร็ว แข็งแรง สามารถตัดเฉือนงานหยาบ (Roughing) และงานละเอียด (Finishing) ได้ดี
- มีดตัด (Cutting tool)
- มีดตัดต้องมีคุณสมบัติพิเศษในการทนอุณหภูมิสูงที่บริเวณผิว ส่วนใหญ่จะใช้เป็นมีดตัดหัวกลม (Ball end mill) ในการขึ้นรูป 3 มิติ และรูปร่างที่มีความซับซ้อน
- ชุดควบคุมเครื่องจักร (Controller)
- สามารถรองรับรหัส (G-code) ความเร็วสูงได้ การอ่านค่าโปรแกรมล่วงหน้า การเร่งความเร็วและการชะลอการอ่านโปรแกรมเส้นโค้งบริเวณมุมได้ดี ทำงานที่ละเอียด ความเรียบสูง ที่เป็นเส้นตรงและเส้นโค้ง LINE, SPLINE, NURBS
- การเขียนโปรแกรมทำงาน (CAD/CAM)
- เป็นโปรแกรมที่ใช้เขียนรหัส (G-code) สามารถทำงานด้วยคำสั่งที่ระบุความเรียบ ความละเอียดที่สูง และทำงานต่อเนื่องได้ มีการเลือกวิธีการในการกัดอย่างเหมาะสม ทั้งงานหยาบ (Roughing) และงานละเอียด (Finishing)
- การปรับแต่งโปรแกรม
- เป็นการกำหนดเงื่อนไข ขั้นตอนการทำงาน การติดตั้งเครื่องมีดตัด และทำการปรับแต่งค่าพารามิเตอร์ต่างๆ ที่เหมาะสมและถูกต้องของโปรแกรมก่อนส่งเข้าเครื่องจักร เพื่อนำไปสู่การทำงานจริง
สำหรับ แนวโน้มการนำไปใช้งานนั้น เครื่องจักรความเร็วสูง สามารถนำไปใช้ในงานขึ้นรูปที่มีความละเอียดสูงที่ใช้ได้กับงานตกแต่งผิวสำเร็จในงานแม่พิมพ์ที่มีความเรียบสูง ซึ่งสามารถลดเวลาทำงานได้ 30-40% ลดการทำงานด้วยเครื่องจักร Electrical Discharge Machining (EDM) ที่ใช้ในงานผลิตแม่พิมพ์เพราะเครื่องจักรสามารถทำงานได้ความเรียบผิวสูง และลดการขัดแม่พิมพ์จากแรงงานคน ใช้ในการตัดเฉือนโลหะแข็ง ความแข็งสูงถึง 30-45 HRC ส่วนข้อเสีย คือ เครื่องจักรมีราคาค่อนข้างสูง
เครื่องจักรความเร็วสูงมีประสิทธิภาพสูง เที่ยงตรง แม่นยำ ลดต้นทุนการผลิตได้ แต่ยังมีราคาค่อนข้างสูง จึงขึ้นอยู่กับผู้ใช้ที่จะเลือกใช้ให้เหมาะสมกับความต้องการของผู้ใช้งานนั่นเอง
การนำเทคโนโลยีการผลิตด้วยเครื่องจักรความเร็วสูง เพื่อแก้ปัญหาคุณภาพผิวชิ้นงานสำเร็จหลังการขึ้นรูป ซึ่งวิธีนี้จะทำให้คุณภาพผิวชิ้นงานมีความละเอียดสูง เป็นที่นิยมนำไปใช้ในการขึ้นรูปแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก เพราะต้องการความละเอียดผิวชิ้นงานที่สูง เป็นการลดการขัดผิวชิ้นงาน ลดเวลา และลดต้นทุนการผลิต