วิธีการเลือกเครื่องมือกลึงโลหะผสมอลูมิเนียม CNC？

ด้วยเทคโนโลยีการประมวลผลที่ทันสมัยขึ้นเรื่อยๆ การตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC ก็มีการเปลี่ยนแปลงไปมากเช่นกัน ผู้เชี่ยวชาญหลายคนชี้ว่าในอนาคต CNC จะกลายเป็นโหมดการประมวลผลหลัก ในกระบวนการผลิตด้วยเครื่อง CNC นั้น เครื่องมือเป็นสิ่งสำคัญที่สุด วันนี้เราจะมาทำความเข้าใจเกี่ยวกับเครื่องมือ CNC อย่างละเอียดกัน

เครื่องมือ คือ อุปกรณ์ที่ใช้ในการตัดในกระบวนการผลิตทางกล เครื่องมือตัดโดยทั่วไปหมายรวมถึงทั้งเครื่องมือตัดและเครื่องมือขัดถู มีดส่วนใหญ่ใช้กับเครื่องจักร แต่ก็มีเครื่องมือที่ใช้ด้วยมือเช่นกัน เนื่องจากเครื่องมือที่ใช้ในกระบวนการผลิตทางกลโดยพื้นฐานแล้วใช้สำหรับตัดวัสดุโลหะ คำว่า "เครื่องมือ" โดยทั่วไปจึงหมายถึงเครื่องมือตัดโลหะ เครื่องมือตัดที่ใช้สำหรับตัดไม้เรียกว่าเครื่องมือสำหรับงานไม้

การจำแนกประเภทเครื่องมือ

เครื่องมือตัดสามารถแบ่งออกได้เป็นห้าประเภทตามรูปทรงของพื้นผิวชิ้นงานที่ทำการตัดเฉือน

เครื่องมือตัดสำหรับแปรรูปพื้นผิวภายนอกต่างๆ รวมถึงเครื่องมือกลึง ใบมีดไส ใบมีดกัด สว่าน และตะไบสำหรับพื้นผิวภายนอก เป็นต้น

เครื่องมือสำหรับงานเจาะรู ได้แก่ ดอกสว่าน ดอกรีม ดอกคว้านรู ดอกกัด และดอกคว้านผิวภายใน เป็นต้น

เครื่องมือสำหรับแปรรูปเกลียว ได้แก่ ดอกต๊าป ดาย หัวตัดเกลียวอัตโนมัติ เครื่องมือกลึงเกลียว และดอกกัดเกลียว

เครื่องมือแปรรูปเฟือง ได้แก่ ดอกกัดเฟือง, ใบมีดขึ้นรูปเฟือง, ใบมีดไสเฟือง, เครื่องมือแปรรูปเฟืองเอียง เป็นต้น

เครื่องมือตัด รวมถึงใบเลื่อยวงกลมแบบใส่ ใบเลื่อยสายพาน ใบเลื่อยโค้ง เครื่องมือตัด และใบเลื่อยกัด เป็นต้น

นอกจากนี้ยังมี เครื่องมือแบบผสมผสาน อีกด้วย

โครงสร้างเครื่องมือ

โครงสร้างของเครื่องมือต่างๆ ประกอบด้วยส่วนจับยึดและส่วนใช้งาน ส่วนจับยึดและส่วนใช้งานของโครงสร้างโดยรวมของเครื่องมือจะอยู่บนตัวเครื่องมือ ส่วนใช้งานของเครื่องมือ (ฟันหรือใบมีด) จะติดตั้งอยู่บนตัวเครื่องมือ

ส่วนยึดของเครื่องมือมีรูและด้ามจับสองแบบ เครื่องมือที่มีรูจะอาศัยรูด้านในที่ติดตั้งอยู่บนแกนหมุนหรือแกนกลางของเครื่องมือกล และส่งแรงบิดด้วยความช่วยเหลือของลิ่มแกนหรือลิ่มปลาย เช่น ดอกกัดทรงกระบอกและดอกกัดหน้าตัดแบบปลอก

เครื่องมือที่มีด้ามจับโดยทั่วไปมี 3 แบบ คือ ด้ามจับสี่เหลี่ยม ด้ามจับทรงกระบอก และด้ามจับทรงกรวย เครื่องมือกลึง เครื่องมือไสไม้ ฯลฯ มักใช้ด้ามจับสี่เหลี่ยม ด้ามจับทรงกรวยจะรับแรงผลักตามแนวแกนด้วยความเรียวและส่งแรงบิดด้วยความช่วยเหลือของแรงเสียดทาน ด้ามจับทรงกระบอกโดยทั่วไปเหมาะสำหรับดอกสว่านขนาดเล็ก ดอกกัดปลาย และเครื่องมืออื่นๆ โดยใช้แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นเมื่อจับยึดเพื่อส่งแรงบิดในการตัด ด้ามจับของเครื่องมือที่มีด้ามจับหลายชนิดทำจากเหล็กอัลลอยต่ำ ส่วนที่ใช้งานได้ทำจากเหล็กความเร็วสูงเชื่อมเข้าด้วยกัน

คุณสมบัติพื้นฐานที่วัสดุที่ใช้ทำเครื่องมือควรมี

1. ความแข็งสูง

ความแข็งของวัสดุเครื่องมือต้องสูงกว่าความแข็งของวัสดุชิ้นงานที่จะทำการกลึง ซึ่งเป็นคุณสมบัติพื้นฐานที่วัสดุเครื่องมือควรมี

2. มีความแข็งแรงและทนทานเพียงพอ

วัสดุที่ใช้ทำส่วนคมของเครื่องมือต้องทนทานต่อแรงตัดและแรงกระแทกสูงขณะตัด ความแข็งแรงในการดัดงอและความเหนียวต่อแรงกระแทกสะท้อนถึงความสามารถของวัสดุเครื่องมือในการต้านทานการแตกหักแบบเปราะและการหักของคมตัด

3. ทนทานต่อการสึกหรอและทนความร้อนสูง

ความต้านทานการสึกหรอของวัสดุเครื่องมือหมายถึงความสามารถในการต้านทานการสึกหรอ ยิ่งความแข็งของวัสดุเครื่องมือสูงเท่าไร ความต้านทานการสึกหรอก็ยิ่งดีขึ้นเท่านั้น และยิ่งความแข็งที่อุณหภูมิสูงสูงเท่าไร ความต้านทานต่อความร้อนก็ยิ่งดีขึ้นเท่านั้น วัสดุเครื่องมือจะต้านทานการเสียรูปพลาสติกที่อุณหภูมิสูงได้ดีขึ้น และความสามารถในการต้านทานการสึกหรอก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นด้วย

4. การนำความร้อนที่ดี

ค่าการนำความร้อนสูงหมายถึงการนำความร้อนที่ดี และความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการตัดจะถูกถ่ายเทออกไปได้ง่าย ทำให้ลดอุณหภูมิของชิ้นส่วนที่ตัดและลดการสึกหรอของเครื่องมือ

5. เทคโนโลยีที่ดีและเศรษฐกิจที่คุ้มค่า

เพื่อให้กระบวนการผลิตง่ายขึ้น วัสดุที่ใช้ทำเครื่องมือจำเป็นต้องมีคุณสมบัติในการขึ้นรูปที่ดี รวมถึงการตีขึ้นรูป การเชื่อม การตัด การอบชุบความร้อน การเจียร และอื่นๆ ความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจเป็นหนึ่งในดัชนีสำคัญที่ใช้ในการประเมินและส่งเสริมการประยุกต์ใช้วัสดุทำเครื่องมือใหม่ๆ

6. ความต้านทานต่อการยึดเกาะ

ป้องกันการเกิดพันธะดูดซับระหว่างโมเลกุลของชิ้นงานและเครื่องมือภายใต้การกระทำของอุณหภูมิและความดันสูง

7. ความเสถียรทางเคมี

หมายความว่าวัสดุของเครื่องมือไม่ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับสิ่งแวดล้อมโดยรอบได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง

การเคลือบเครื่องมือ

ปัจจุบันเม็ดมีดตัดอลูมิเนียมอัลลอยด์แบบถอดเปลี่ยนได้ถูกเคลือบด้วยชั้นแข็งหรือชั้นผสมของไทเทเนียมคาร์ไบด์ ไทเทเนียมไนไตรด์ และอลูมินา โดยวิธีการตกตะกอนไอสารเคมี (Chemical Vapor Deposition: CAPE) ส่วนวิธีการตกตะกอนไอทางกายภาพ (Physical Vapor Deposition: PHPE) ที่กำลังพัฒนาอยู่นั้น ไม่เพียงแต่สามารถใช้กับเครื่องมืออลูมิเนียมอัลลอยด์เท่านั้น แต่ยังสามารถใช้กับเครื่องมือเหล็กความเร็วสูง เช่น ดอกสว่าน ดอกกัด ดอกต๊าป และดอกกัดได้อีกด้วย การเคลือบผิวแข็งนี้ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันการแพร่กระจายของสารเคมีและการนำความร้อน ช่วยลดอัตราการสึกหรอของเครื่องมือระหว่างการตัด และอายุการใช้งานของใบมีดที่เคลือบแล้วจะยาวนานกว่าใบมีดที่ไม่เคลือบประมาณ 1-3 เท่า

การเลือกเครื่องมือจะดำเนินการในสถานะการปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์และเครื่องจักรของการเขียนโปรแกรม NC ควรเลือกเครื่องมือและด้ามจับให้ถูกต้องตามกำลังการตัดเฉือนของเครื่องมือกล คุณสมบัติของวัสดุชิ้นงาน ขั้นตอนการประมวลผล ปริมาณการตัด และปัจจัยอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง

หลักการทั่วไปในการเลือกเครื่องมือคือ ติดตั้งและปรับแต่งได้ง่าย มีความแข็งแรงทนทานสูง และมีความแม่นยำสูง โดยคำนึงถึงความต้องการในการประมวลผล ควรเลือกด้ามจับเครื่องมือที่สั้นกว่าเพื่อเพิ่มความแข็งแรงทนทานในการใช้งาน เมื่อเลือกเครื่องมือ ขนาดของเครื่องมือควรเหมาะสมกับขนาดพื้นผิวของชิ้นงานที่จะทำการประมวลผล

1. ดอกกัดปลาย (End milling cutter) มักใช้ในการตกแต่งขอบรอบนอกของชิ้นส่วนระนาบ

2. เมื่อทำการกัดผิวชิ้นงาน ควรเลือกใช้หัวกัดแบบใบมีดคาร์ไบด์

3. เมื่อทำการกัดชิ้นงานที่มีลักษณะนูนและเป็นร่อง ให้เลือกใช้ดอกกัดปลายเหล็กความเร็วสูง

4. เมื่อทำการเตรียมพื้นผิวเปล่าหรือเจาะรูหยาบ คุณสามารถเลือกใช้หัวกัดข้าวโพดที่มีใบมีดคาร์ไบด์ซีเมนต์ได้

5. สำหรับการแปรรูปพื้นผิวแนวตั้งและรูปทรงเอียงแปรผัน มักใช้หัวกัดแบบปลายกลม หัวกัดแบบวงแหวน หัวกัดแบบกรวย และหัวกัดแบบแผ่นดิสก์

6. ในการแปรรูปพื้นผิวรูปทรงอิสระ เนื่องจากความเร็วในการตัดของปลายหัวตัดแบบลูกบอลเป็นศูนย์ ดังนั้นเพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำในการแปรรูป ระยะห่างของเส้นตัดจึงมักจะหนาแน่นมาก ดังนั้นหัวตัดแบบลูกบอลจึงมักใช้ในการตกแต่งพื้นผิว

7. เครื่องมือหัวแบนให้คุณภาพการแปรรูปพื้นผิวและประสิทธิภาพการตัดที่ดีกว่าเครื่องมือหัวกลม ดังนั้น ตราบใดที่มั่นใจได้ว่าสามารถตัดได้ ไม่ว่าจะเป็นการแปรรูปพื้นผิวหยาบหรือการตกแต่งขั้นสุดท้าย ควรเลือกใช้เครื่องมือหัวแบนเป็นหลัก

8. ในเครื่องจักรกลซีเอ็นซี เครื่องมือต่างๆ จะถูกติดตั้งไว้ในคลังเครื่องมือ และการเลือกเครื่องมือและการเปลี่ยนเครื่องมือจะดำเนินการได้ตลอดเวลาตามขั้นตอน ดังนั้นจึงต้องใช้ด้ามจับเครื่องมือมาตรฐานเพื่อให้สามารถติดตั้งเครื่องมือมาตรฐานสำหรับการเจาะ การคว้าน การขยาย การกัด และกระบวนการอื่นๆ บนแกนหมุนของเครื่องจักรหรือคลังเครื่องมือได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ ควรลดจำนวนเครื่องมือให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ หลังจากติดตั้งเครื่องมือแล้ว ควรใช้เครื่องมือดังกล่าวในการประมวลผลชิ้นส่วนทั้งหมดที่สามารถทำได้ ควรใช้เครื่องมือสำหรับการตกแต่งผิวหยาบแยกต่างหาก แม้ว่าจะมีขนาดและคุณสมบัติของเครื่องมือเดียวกันก็ตาม ควรทำการกัดก่อนการเจาะ ควรทำการตกแต่งผิวให้เรียบก่อน แล้วจึงทำการตกแต่งรูปทรง 2 มิติ ควรใช้ฟังก์ชันการเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติของเครื่องจักร CNC ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต

ปัญหาที่พบในการแปรรูปอะลูมิเนียมและวิธีแก้ไขเมื่อแปรรูปอะลูมิเนียมบริสุทธิ์ การวิเคราะห์ปัญหาใบมีดติดง่าย และวิธีแก้ไข:

1. วัสดุอะลูมิเนียมมีเนื้อสัมผัสอ่อนนุ่มและยึดติดได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง

2. อะลูมิเนียมไม่ทนต่ออุณหภูมิสูง และแตกหักง่าย

3. ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิตน้ำมันหล่อเย็น: ประสิทธิภาพการหล่อลื่นด้วยน้ำมันที่ดี; ประสิทธิภาพการระบายความร้อนด้วยน้ำที่ดี; ต้นทุนการตัดแบบแห้งสูง;

4. เมื่อทำการแปรรูปอะลูมิเนียมบริสุทธิ์ ควรเลือกดอกกัดที่ออกแบบมาสำหรับการแปรรูปอะลูมิเนียมโดยเฉพาะ ซึ่งควรมีคุณสมบัติดังนี้: มุมหน้าตัดเป็นบวก, คมตัดคม, ช่องระบายเศษขนาดใหญ่, มุมเกลียว 45 องศาหรือ 55 องศา;

5. วัสดุของชิ้นงานและเครื่องมือ CNC มีความเข้ากันได้ดีกว่า

6. การขึ้นรูปวัสดุอ่อนนุ่มด้วยเครื่องมือหน้าหยาบ

คำแนะนำ: สำหรับสภาพเครื่องมือกลที่ไม่ดีไปจนถึงดี ความต้องการต่ำถึงสูง โปรดใช้เหล็กความเร็วสูง คาร์ไบด์ขัดเงาเคลือบผิว เพชรโพลีคริสตัลไลน์ PCD และเพชรคริสตัลเดี่ยว

7. การใช้น้ำมันหล่อเย็นช่วยหลีกเลี่ยงการตัดด้วยความเร็วต่ำ การใช้ละอองน้ำมันหล่อลื่นที่ความเร็วสูงจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ และเหมาะสำหรับโลหะผสมอลูมิเนียม

เนื่องจากอุณหภูมิสูง ความดันสูง ความเร็วสูง และชิ้นส่วนที่ทำงานในตัวกลางของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ทำให้มีการนำวัสดุที่ยากต่อการแปรรูปมาใช้มากขึ้นเรื่อยๆ ระดับการทำงานอัตโนมัติของการตัด และความต้องการความแม่นยำในการแปรรูปจึงสูงขึ้นเรื่อยๆ เพื่อปรับตัวให้เข้ากับสถานการณ์นี้ ทิศทางการพัฒนาของเครื่องมือจึงมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาและการประยุกต์ใช้วัสดุเครื่องมือใหม่ๆ การพัฒนาเทคโนโลยีการเคลือบแบบไอระเหยของเครื่องมือให้ดียิ่งขึ้น และการเคลือบที่มีความแข็งสูงขึ้นบนวัสดุที่มีความเหนียวและความแข็งแรงสูง เพื่อแก้ปัญหาความขัดแย้งระหว่างความแข็งและความแข็งแรงของวัสดุเครื่องมือได้ดียิ่งขึ้น การพัฒนาโครงสร้างเครื่องมือแบบถอดเปลี่ยนได้ให้ดียิ่งขึ้น การปรับปรุงความแม่นยำในการผลิตของเครื่องมือ ลดความแตกต่างของคุณภาพผลิตภัณฑ์ และเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานของเครื่องมือ วิธีการเลือกเครื่องมือตัดเฉือนอลูมิเนียมอัลลอยด์ CNC