การกลึงด้วยเครื่อง CNC ช่วยปรับปรุงพื้นผิวเรียบได้อย่างไร

การทำความเข้าใจเกี่ยวกับผิวเรียบและความสำคัญของการกลึงด้วยเครื่อง CNC

ผิวเรียบคืออะไร และทำไมจึงมีความสำคัญในการกลึงด้วยเครื่อง CNC

พื้นผิวของการกลึงชิ้นส่วนอธิบายโดยพื้นฐานถึงความเรียบหรือพื้นผิวหยาบของชิ้นงาน รวมถึงขนาดที่แม่นยำ ซึ่งมีความสำคัญอย่างมากเพราะส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของชิ้นส่วนเหล่านี้ และอายุการใช้งานก่อนที่จะเกิดความเสียหาย รายงานล่าสุดเกี่ยวกับคุณภาพพื้นผิวจากการกลึงในปี 2024 แสดงให้เห็นข้อมูลที่น่าตกใจ: เกือบเก้าในสิบของการเสียหายของชิ้นส่วนในระยะแรกเกิดจากความหยาบของพื้นผิวที่ไม่เหมาะสม สำหรับอุตสาหกรรมที่ต้องการความแม่นยำสูง เช่น การผลิตอากาศยาน ความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยในการวัดมีความแตกต่างอย่างมาก เราพูดถึงความแตกต่างเพียง 0.4 ไมโครเมตรในค่าความหยาบเฉลี่ย (Ra) แต่ความแปรปรวนในระดับจุลภาคเหล่านี้สามารถทำให้ซีลรั่วหรือทำลายพื้นผิวแบริ่งได้โดยสิ้นเชิง ดังนั้นการควบคุมพื้นผิวให้ถูกต้องจึงไม่ใช่แค่เรื่องรูปลักษณ์ภายนอก แต่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความปลอดภัยและสมรรถนะ

Ra (ค่าความหยาบเฉลี่ย) เป็นตัวชี้วัดหลักในการประเมินคุณภาพพื้นผิว

Ra วัดค่าความเบี่ยงเบนเฉลี่ยทางคณิตศาสตร์ของพื้นผิวที่เป็นสันและร่องจากเส้นกึ่งกลาง โดยร้านงานกลึง CNC ส่วนใหญ่มักให้ความสำคัญกับค่า Ra ในช่วง 0.8—6.3 µm (31—250 µin) เพื่อให้สมดุลระหว่างต้นทุนและประสิทธิภาพ การพัฒนาล่าสุดในเครื่องมือวัดขนาดทำให้สามารถตรวจสอบค่า Ra แบบเรียลไทม์ระหว่างการกลึงได้ ซึ่งช่วยลดต้นทุนหลังการตรวจสอบได้สูงสุดถึง 70% (Ponemon 2023)

มาตรฐานพื้นผิวงานกลึง CNC ทั่วไปและค่าโดยทั่วไป

• ISO 21920 : กำหนดค่า Ra 3.2 µm สำหรับรอยเครื่องมือที่มองเห็นได้ (พบบ่อยในโครงยึดรถยนต์)
• ASME B46.1 : กำหนดค่า Ra 0.8 µm สำหรับซีลไฮดรอลิก
• DIN 4768 : กำหนดค่า Ra 1.6 µm สำหรับพื้นผิวเครื่องจักรที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร

มาตรฐานเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจถึงความสม่ำเสมอข้ามอุตสาหกรรม โดยปกติแล้วค่าความคลาดเคลื่อนที่แคบกว่า (Ra < 0.4 µm) จะต้องใช้กระบวนการขัดเงาหรือเจียรเพิ่มเติม

การปรับพารามิเตอร์การตัดและการเลือกเครื่องมือเพื่อให้ได้พื้นผิวที่ดีขึ้น

อิทธิพลของความเร็วในการตัด อัตราการป้อน และความลึกของการตัดที่มีต่อความหยาบของพื้นผิว

การได้ผลลัพธ์ที่ดีจากการกลึงด้วยเครื่อง CNC ขึ้นอยู่กับการหาจุดสมดุลที่เหมาะสมระหว่างความเร็วในการตัด ความเร็วของการป้อนตัวเครื่องมือเข้าสู่ชิ้นงาน และความลึกของการตัดแต่ละครั้ง ตามผลการศึกษาอุตสาหกรรมล่าสุดที่เผยแพร่เมื่อปีที่แล้ว โรงงานที่ลดอัตราการป้อนต่ำกว่า 0.1 มม. ต่อรอบในขั้นตอนการตกแต่งผิว จะได้ค่าผิวสัมผัสที่ดีขึ้นประมาณ 28% (ค่า Ra) แต่การตั้งค่าที่ระมัดระวังเกินไปจะส่งผลเสียต่อเวลาการผลิต ตัวอย่างเช่น การเพิ่มความลึกของการตัดเพียง 15% สามารถทำให้ปริมาณวัสดุที่ถูกนำออกไปเพิ่มขึ้นถึง 40% โดยยังคงรักษาระดับความหยาบของผิวไว้ที่ 3.2 ไมครอนหรือต่ำกว่าสำหรับชิ้นส่วนอลูมิเนียม ช่างกลึงส่วนใหญ่รู้ดีถึงข้อแลกเปลี่ยนนี้ จากประสบการณ์หลายปีบนพื้นโรงงาน

การสร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพการผลิตและคุณภาพผิวสัมผัสผ่านการปรับพารามิเตอร์โดยอาศัยข้อมูล

ตัวควบคุม CNC แบบทันสมัยใช้เซ็นเซอร์ตรวจจับการสั่นสะเทือนแบบเรียลไทม์และอัลกอริธึมแรงตัดในการปรับพารามิเตอร์ให้เหมาะสมโดยอัตโนมัติ ระบบป้อนข้อมูลแบบปรับตัวจะปรับอัตราการป้อนระหว่างการทำงานเมื่อการเบี่ยงเบนของเครื่องมือเกิน 5 ไมครอน ซึ่งช่วยรักษาความคงที่ของค่า Ra ที่ ±0.8 ไมครอนตลอดการผลิตแต่ละชุด การดำเนินการนี้ช่วยลดการทดสอบด้วยตนเองลง 65% ในขณะที่สามารถบรรลุอัตราผลผลิตผ่านครั้งแรกได้ถึง 92% สำหรับชิ้นส่วนอากาศยาน

การเปรียบเทียบวัสดุเครื่องมือ: คาร์ไบด์ กับ เหล็กความเร็วสูง ในการกลึงด้วยเครื่อง CNC

เมื่อพูดถึงการขึ้นรูปงานตัด เครื่องมือคาร์ไบด์โดดเด่นกว่าเครื่องมือเหล็กความเร็วสูง (HSS) แบบดั้งเดิมอย่างชัดเจน โดยมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าถึงสามถึงห้าเท่า เมื่อทำงานที่ความเร็วในการตัดเกิน 200 เมตรต่อนาที อย่างไรก็ตาม อย่าเพิ่งตัดสินใจทิ้ง HSS ไปเสีย เพราะในงานตัดที่มีการหยุดและเริ่มต้นซ้ำๆ หรืองานตัดที่ไม่ต่อเนื่อง HSS ยังคงมีข้อได้เปรียบอยู่ เนื่องจากทนต่อการแตกหักได้ดีกว่า จึงทำให้ลดความเสียหายของคมตัดลงเมื่อทำการกลึงช่องในเหล็กสเตนเลส ตามรายงานการวิจัยล่าสุดที่เผยแพร่ในปี 2024 การเปลี่ยนมาใช้คาร์ไบด์สามารถลดค่าความหยาบผิว (Ra) ลงได้ประมาณ 15 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ ระหว่างกระบวนการกัดไทเทเนียม แต่มีข้อเสียตรงที่ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานจะเพิ่มขึ้นระหว่าง 18 ถึง 22 ดอลลาร์ต่อชั่วโมง ดังนั้น แม้ว่าคาร์ไบด์จะให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่า แต่โรงงานต้องพิจารณาค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมนี้เทียบกับผลตอบแทนด้านประสิทธิภาพที่อาจได้รับ

รูปทรงเรขาคณิตของเครื่องมือและการเคลือบผิวช่วยลดค่า Ra ได้สูงสุดถึง 40%

การออกแบบเครื่องมือใหม่ที่มีผิวด้านหน้าคมเจาะขัดมันร่วมกับมุมเกลียว 45 องศา ช่วยลดแรงต้านขณะการกลึงลงได้ประมาณ 30% ส่งผลให้สามารถทำงานผิวเรียบได้ถึงระดับ Ra 0.4 ไมครอน เมื่อใช้งานกับพอลิเมอร์ PEEK ตามข้อมูลจากสมาคมผู้ผลิตเครื่องมือ เครื่องมือเอ็นมิลล์ที่เคลือบด้วย AlTiN แสดงผลลัพธ์ค่า Ra ดีขึ้นประมาณ 40% เมื่อเทียบกับเครื่องมือทั่วไปที่ไม่มีการเคลือบ โดยเฉพาะในการตัดเหล็กที่ผ่านการอบแข็งจนถึงระดับ HRC 55 อีกหนึ่งความก้าวหน้าที่น่าสนใจคือ พื้นผิวด้านข้างที่มีลักษณะเป็นไมโครเท็กซ์เจอร์ (micro textured) ซึ่งช่วยลดปัญหาขอบที่สะสมตัว (built up edges) ที่มักเกิดขึ้นโดยเฉพาะกับวัสดุเหนียวอย่างโลหะผสมทองแดง การปรับปรุงเหล่านี้กำลังสร้างความแตกต่างอย่างแท้จริงในกระบวนการผลิตบนพื้นโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ

ผลกระทบของความสึกหรอของเครื่องมือต่อความสม่ำเสมอของพื้นผิวงานในระยะยาว

เมื่อการสึกหรอที่ด้านข้างของเครื่องมือตัดเกิน 0.2 มม. ความหยาบผิว (Ra) ในโลหะผสมนิกเกิลอาจแย่ลงถึงสามเท่าของค่าเดิม ระบบตรวจสอบอินฟราเรดสมัยใหม่สามารถแจ้งเตือนผู้ปฏิบัติงานเกี่ยวกับการเสียหายของเครื่องมือที่กำลังจะเกิดขึ้นได้ล่วงหน้าประมาณ 15 ถึง 20 นาทีก่อนที่จะเกิดเหตุการณ์ดังกล่าว ระบบเหล่านี้ตรวจจับเมื่อขอบคาร์ไบด์ถึงอุณหภูมิอันตรายที่สูงกว่า 650 องศาเซลเซียส ทำให้สามารถปรับแต่งเพื่อรักษาระดับความเรียบผิวให้อยู่ในช่วงแคบที่ +/- 0.5 ไมโครเมตร ผู้ผลิตยังพึ่งพาการทดสอบประกายไฟหลังการกลึงเพื่อตรวจจับข้อบกพร่องเล็กๆ ที่ขอบ ซึ่งอาจก่อปัญหาคุณภาพผิวสำเร็จที่ไม่สามารถคาดเดาได้ตลอดการผลิตชิ้นส่วนทั้งหมด

ความแม่นยำของเครื่องจักร ความแข็งแรง และการควบคุมอุณหภูมิในการตกแต่งผิว

วิธีที่ความแข็งแรงของเครื่องจักรช่วยลดการสั่นสะเทือนและข้อบกพร่องบนผิว

เครื่องจักร CNC ที่มีความแข็งแรงของโครงสร้างเกิน 25 GPa/mm² สามารถลดความไม่สม่ำเสมอของพื้นผิวที่เกิดจากแรงสั่นสะเทือนได้ 60—80% กรอบโครงสร้างที่แข็งแรงและรางนำที่เสริมความแข็งแกร่งช่วยดูดซับการสั่นสะเทือนแบบฮาร์โมนิก ซึ่งเป็นสาเหตุของร่องรอยเครื่องมือที่มองเห็นได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำการกลึงโลหะผสมสำหรับอากาศยานหรือชิ้นส่วนทางการแพทย์ที่ต้องการค่า Ra ต่ำกว่า 0.8 µm

บทบาทของการปรับเทียบและการจัดแนวในการบรรลุคุณภาพพื้นผิวที่ทำซ้ำได้

การตรวจสอบการจัดแนวด้วยเลเซอร์ทุกไตรมาสช่วยรักษาความแม่นยำของตำแหน่งภายใน ±2 µm ป้องกันข้อผิดพลาดสะสมในการดำเนินงานหลายแกน สปินเดิลที่จัดแนวไม่ถูกต้องจะเพิ่มความแปรปรวนของความหยาบของพื้นผิวขึ้น 37% ตลอดชุดการผลิต ขณะนี้ระบบตรวจจับอัตโนมัติสามารถทำการปรับเทียบแบบเรียลไทม์ เพื่อชดเชยการเคลื่อนตัวจากความร้อนในระหว่างรอบการกลึงอย่างต่อเนื่อง

ระบบ CNC ความแม่นยำสูงสำหรับการควบคุมพื้นผิวระดับไมครอน

เครื่องควบคุม CNC แบบทันสมัยที่มีเอนโค้ดเดอร์ความละเอียด 0.1 ไมครอน สามารถให้ผิวสัมผัสที่เทียบเท่ากับการเจียรได้ ระบบการกลึงความแม่นยำสูงพิเศษสามารถรักษาระดับผิวสัมผัส Ra 0.1—0.4 ไมครอนบนชิ้นส่วนออปติก โดยใช้อัลกอริทึมควบคุมการเคลื่อนไหวแบบปรับตัว ซึ่งสามารถปรับแก้การโก่งตัวของเครื่องมือระหว่างการตัดได้

การลดการบิดเบี้ยวจากความร้อนด้วยสารหล่อเย็นและระบบจัดการความร้อนขั้นสูง

ตัวเรือนสปินเดิลที่ควบคุมอุณหภูมิและลูกสกรูเย็นช่วยรักษาเสถียรภาพทางความร้อนภายในช่วง ±0.5°C ซึ่งจำเป็นต่อการรักษาระดับความคลาดเคลื่อน ±5 ไมครอนตลอดรอบการทำงานที่ยาวนาน ระบบหล่อเย็นแบบฝอยขั้นสูงสามารถลดการบิดเบี้ยวจากความร้อนได้ 70% เมื่อเทียบกับวิธีสารหล่อเย็นแบบท่วม (flood coolant) พร้อมทั้งใช้ของเหลวลดลง 90% ตามที่แสดงให้เห็นในงานทดลองการผลิตอย่างยั่งยืนเมื่อเร็วๆ นี้

การกลึงแบบแห้ง เทียบกับ การหล่อเย็นแบบท่วม: ข้อแลกเปลี่ยนในการตกแต่งผิวความแม่นยำสูง

แม้ว่าการกลึงแบบแห้งจะช่วยลดความเสี่ยงจากการปนเปื้อนของสารหล่อเย็น แต่การระบายความร้อนด้วยของเหลวยังคงเป็นที่นิยมสำหรับโลหะผสมไทเทเนียมและอินโคเนลที่อุณหภูมิในเขตตัดเกิน 800°C ระบบไฮบริดใหม่ๆ ใช้การรวมกันของการหล่อลื่นปริมาณน้อยที่สุดกับการระบายความร้อนด้วยกระแสลมเวียน เพื่อให้ได้สมดุลระหว่างคุณภาพผิวและการ воздействต่อสิ่งแวดล้อม

การเขียนโปรแกรม CNC ขั้นสูงและกลยุทธ์เส้นทางการเดินเครื่องมือ

บทบาทของความแม่นยำของเครื่อง CNC และการออกแบบเส้นทางการเดินเครื่องมือในการลดรอยขั้นบันได

เครื่องจักร CNC ในปัจจุบันสามารถผลิตพื้นผิวที่มีค่าความหยาบต่ำกว่า Ra 0.4 ไมครอนได้จริง เมื่อปรับเส้นทางของเครื่องมือให้เหมาะสมอย่างแม่นยำ รอยขั้นบันไดที่รบกวนใจ ซึ่งปรากฏเป็นเส้นระหว่างการเดินเครื่องมือแต่ละครั้งเหล่านั้น กำลังถูกลดลงในปัจจุบัน เนื่องจากเทคนิคการเขียนโปรแกรมที่ดีขึ้น เช่น การติดตามเส้นโค้งอย่างใกล้ชิด และรักษามุมการตัดให้คงที่ตลอดกระบวนการ ยกตัวอย่างเช่น การกัดแบบโทรโคอิดัล (trochoidal milling) งานศึกษาบางชิ้นจากสมิธและคณะเมื่อปี 2023 พบว่าวิธีนี้ช่วยลดการโก่งตัวของเครื่องมือได้ประมาณ 32 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับวิธีที่โรงงานส่วนใหญ่ใช้มาก่อน ซึ่งหมายความว่า โรงงานไม่จำเป็นต้องเสียเวลาเพิ่มเติมไปกับการขัดผิวด้วยมืออีกต่อไป เพื่อให้ได้ค่าความละเอียดตามข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับชิ้นส่วนที่จะนำไปใช้ในเครื่องบินหรือยานอวกาศ

การกัดแบบปรับตัวและการกลึงความเร็วสูงเพื่อคุณภาพพื้นผิวที่เหนือกว่า

เมื่อการกลึงความเร็วสูงถูกนำมาใช้ร่วมกับการปรับเส้นทางเครื่องมืออย่างชาญฉลาด จะช่วยป้องกันปัญหาความร้อนสะสมที่น่ารำคาญ ซึ่งอาจทำให้วัสดุบิดงอระหว่างกระบวนการผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ กุญแจสำคัญคือการควบคุมความหนาของชิปให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม โดยการปรับอัตราการให้อาหาร (feed rates) อย่างต่อเนื่องแบบเรียลไทม์ วิธีการนี้สามารถทำให้พื้นผิวงานละเอียดได้ถึงประมาณ 0.8 ไมครอน บนชิ้นส่วนอลูมิเนียม ซึ่งถือว่าน่าประทับใจมากสำหรับโรงงานหลายแห่ง จากการศึกษาล่าสุดเมื่อปีที่แล้ว ผู้ผลิตที่เปลี่ยนมาใช้วิธีการเชิงปรับตัวเหล่านี้ พบว่าเวลาในการทำงานลดลงประมาณ 18 เปอร์เซ็นต์ โดยไม่ต้องแลกกับคุณภาพ และยังคงรักษาระดับความสม่ำเสมอของพื้นผิวได้แม้จะเผชิญกับรูปทรงซับซ้อนยากๆ ที่ทำให้วิธีการเดิมๆ ต้องดิ้นรน

การเพิ่มประสิทธิภาพเส้นทางเครื่องมือโดยอาศัยปัญญาประดิษฐ์ ช่วยลดความจำเป็นในการตกแต่งขั้นตอนหลังลงได้ถึง 50%

เครื่องมือการเรียนรู้ของเครื่องยนต์สมัยใหม่สามารถทำนายเส้นทางการตัดที่ดีที่สุดสำหรับการผลิตได้อย่างแม่นยำในระดับน่าประทับใจประมาณ 90-95% โดยพิจารณาตัวแปรต่างๆ มากมาย รวมถึงความแข็งของวัสดุและอัตราการขยายตัวเมื่อได้รับความร้อน กรณีศึกษาจริงจากอุตสาหกรรมยานยนต์แสดงให้เห็นถึงผลลัพธ์ที่แท้จริง บริษัทหนึ่งสามารถลดเวลาการเจียรหลังกระบวนการกลึงลงได้เกือบครึ่งหนึ่ง จากเดิมประมาณ 45 นาที เหลือเพียง 22 นาทีต่อชิ้นงาน ซึ่งเป็นผลมาจากการใช้เส้นทางที่สร้างโดยปัญญาประดิษฐ์อย่างชาญฉลาด ตามที่กรีนวูดรายงานเมื่อปีที่แล้ว สิ่งที่ทำให้ระบบเหล่านี้มีคุณค่าอย่างแท้จริงคือความสามารถในการหลีกเลี่ยงการสั่นสะเทือนรบกวนที่เกิดขึ้นที่ความเร็วบางระดับ ซึ่งมีความสำคัญมากเมื่อทำงานกับชิ้นส่วนละเอียดบางๆ ที่ต้องการผิวเรียบเนียนเป็นพิเศษ โดยทั่วไปค่าความหยาบผิวเฉลี่ยควรต่ำกว่า 1.6 ไมครอน

เมื่อใดและอย่างไร การตกแต่งผิวขั้นตอนสุดท้ายช่วยเพิ่มคุณภาพพื้นผิวชิ้นงานที่กลึงด้วย CNC

วิธีการตกแต่งผิวด้วยกลไก: การเจียร การขัด และการขัดเงาหลังกระบวนการกลึงด้วย CNC

โดยทั่วไป การกลึงด้วยเครื่อง CNC จะให้ผิวสัมผัสที่ประมาณ 0.4 ไมครอน Ra แต่หลายแอปพลิเคชันยังต้องการงานเพิ่มเติม เช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์หรือชิ้นส่วนออพติคอล ซึ่งการกลึงมาตรฐานเพียงอย่างเดียวไม่สามารถตอบโจทย์ได้ นี่จึงเป็นจุดที่การเจียรเข้ามามีบทบาท กระบวนการนี้ใช้ล้อขัดผิวเพื่อกำจัดร่องรอยเล็กๆ ที่เหลือจากเครื่องมือ โดยจะลดค่า Ra ลงประมาณ 15 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับชิ้นงานที่ออกมาจากเครื่องโดยตรง สำหรับพื้นผิวเรียบระดับกระจกจริงๆ ที่ต่ำกว่า 0.1 ไมครอน Ra โรงงานส่วนใหญ่จะใช้การขัดด้วยมือ เริ่มจากเบอร์หยาบแล้วค่อยๆ ปรับไปใช้กระดาษขัดที่ละเอียดขึ้น เช่น เบอร์ 1,500 ปัญหาคือกระบวนการนี้ใช้เวลานานกว่าการกลึงปกติมาก อาจเพิ่มระยะเวลาทั้งหมดได้อีก 20 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันมีระบบอัตโนมัติใหม่ๆ ในตลาดที่ผสมผสานเส้นทางควบคุมด้วย AI กับสารขัดผิวด้วยเพชร ระบบนี้ช่วยให้รักษาระดับความแม่นยำภายในประมาณ ±2 ไมครอน ขณะดำเนินการตกแต่งผิวที่ซับซ้อนทั้งหมด

กระบวนการทางเลือก: การพ่นลูกปัด, การขัดเงาด้วยไฟฟ้า, และการออกซิเดชัน

เมื่อต้องจัดการกับรูปร่างที่ซับซ้อน ซึ่งเครื่องมือทั่วไปไม่สามารถเข้าถึงได้ การพ่นลูกปัดด้วยอนุภาคแก้วขนาดระหว่าง 50 ถึง 150 ไมครอน จะให้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมในการสร้างพื้นผิวด้านที่สม่ำเสมอ พื้นผิวที่ได้มักอยู่ในช่วงประมาณ Ra 1.6 ถึง 3.2 ไมครอน พร้อมทั้งช่วยกำจัดขอบคมที่รบกวนใจออกไปได้อีกด้วย อีกทางเลือกหนึ่งคือการขัดเงาด้วยไฟฟ้า ซึ่งจะทำให้ผิวเหล็กกล้าไร้สนิมถูกลบออกประมาณ 10 ถึง 40 ไมครอน กระบวนการนี้ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มความต้านทานต่อสนิมของชิ้นส่วนเท่านั้น แต่ยังสามารถทำให้พื้นผิวเรียบได้ถึงระดับน่าประทับใจที่ Ra 0.8 ไมครอน เมื่อปีที่แล้ว มีงานวิจัยบางชิ้นพบว่า ชิ้นส่วนที่ผ่านกระบวนการขัดเงาด้วยไฟฟ้ามีอายุการใช้งานยาวนานกว่าประมาณ 18 เปอร์เซ็นต์ ก่อนเกิดความเสียหายในชิ้นส่วนเครื่องบิน เนื่องจากกระบวนการนี้ช่วยลดแรงดันภายในและกำจัดรอยแตกเล็กๆ ที่อาจขยายตัวตามกาลเวลาออกไปได้

พิจารณาเรื่องวัสดุและรูปทรงเรขาคณิตสำหรับการบำบัดหลังจากการกลึง

เมื่อทำงานกับเหล็กกล้าที่ผ่านการอบแข็งซึ่งมีความแข็งเกิน 45 HRC บนสเกลร็อกเวล การกัดด้วยวิธีไครโอเจนิกส์มักให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด วิธีนี้ช่วยรักษาความสมบูรณ์ของผิวได้เนื่องจากทำให้อุณหภูมิคงที่อยู่ในระดับต่ำมาก โดยทั่วไปต่ำกว่าลบ 150 องศาเซลเซียส ส่วนชิ้นส่วนอลูมิเนียมที่มีผนังบาง ซึ่งมีความหนาน้อยกว่าหนึ่งมิลลิเมตร ก็จำเป็นต้องได้รับการปฏิบัติเป็นพิเศษเช่นกัน การอะโนไดซ์ภายใต้แรงดันต่ำที่ประมาณ 12 ถึง 15 โวลต์จะให้ผลดีในกรณีนี้ เพราะช่วยป้องกันไม่ให้ชิ้นงานบิดงอระหว่างกระบวนการ และยังคงสร้างชั้นออกไซด์ป้องกันที่มีความหนาอยู่ระหว่าง 10 ถึง 25 ไมโครเมตร และเมื่อต้องจัดการกับช่องภายในที่มีความยาวเกินแปดเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลาง การขึ้นรูปด้วยการไหลของอนุภาคขัด (Abrasive Flow Machining) จะมีบทบาทสำคัญ งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าเทคนิคนี้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการไหลได้ประมาณ 22 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับพื้นผิวทั่วไปที่ไม่ได้ผ่านการประมวลผล ทำให้วิธีนี้น่าพิจารณาสำหรับชิ้นงานที่มีรูปร่างซับซ้อน

การวิเคราะห์ข้อโต้แย้ง: ยังจำเป็นต้องทำโพสต์-โปรเซสซิ่งอยู่หรือไม่ แม้ในยุคที่เครื่อง CNC มีความสามารถสูง?

แม้ว่าเครื่องจักร CNC แบบ 5 แกนจะสามารถทำผิวสัมผัสได้ถึงค่า Ra 0.2 µm ในโลหะผสมไทเทเนียมแล้ว แต่ผู้ผลิตถึง 68% ยังคงใช้กระบวนการตกแต่งผิวต่อ (PMI 2023) เนื่องจากสามเหตุผลดังนี้:

1. ลดต้นทุน: การเริ่มจากการกลึงให้ได้ค่า Ra 1.6 µm แล้วขัดเงาต่อ จะประหยัดได้ 30% เมื่อเทียบกับการกลึงละเอียดพิเศษ
2. ประสิทธิภาพของผิวสัมผัส: พื้นผิวอลูมิเนียมที่ผ่านการอะโนไดซ์มีความสามารถในการยึดเกาะสีได้ดีกว่าพื้นผิว CNC ธรรมดาถึง 40%
3. ความเข้ากันได้กับมาตรฐานเดิม: อุตสาหกรรมหลายประเภทยังคงกำหนดให้ใช้มาตรฐานการตกแต่งผิวเฉพาะ เช่น MIL-PRF-680 สำหรับชิ้นส่วนทางทหาร

คำถามที่พบบ่อย

Ra ในการกลึง CNC คืออะไร?

Ra หรือ Roughness Average เป็นตัวชี้วัดหลักที่ใช้ประเมินคุณภาพของพื้นผิวในการกลึง CNC โดยวัดค่าเฉลี่ยเชิงพีชคณิตของการเบี่ยงเบนของยอดและร่องบนพื้นผิวจากเส้นกึ่งกลาง

ทำไมพื้นผิวสัมผัสจึงสำคัญในการกลึง CNC?

พื้นผิวสัมผัสมีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะมีผลต่อสมรรถนะและความทนทานของชิ้นส่วนที่ถูกกลึง ซึ่งมีอิทธิพลต่อปัจจัยต่างๆ เช่น ความแน่นสนิทของซีล และพื้นผิวแบริ่ง พื้นผิวสัมผัสที่แม่นยำจึงมีความสำคัญอย่างมากในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตอากาศยาน

วัสดุของเครื่องมือมีผลต่อผิวสัมผัสในการกลึงด้วยเครื่อง CNC อย่างไร

วัสดุเครื่องมือ เช่น คาร์ไบด์ และเหล็กความเร็วสูง (HSS) สามารถส่งผลกระทบต่อคุณภาพผิวสัมผัสได้อย่างมาก เครื่องมือคาร์ไบด์ให้อายุการใช้งานที่ยาวนานและผลลัพธ์ที่ดีกว่า แต่มีต้นทุนสูงขึ้น ในขณะที่เครื่องมือ HSS เหมาะสำหรับการตัดแบบหยุดชะงักและมีความเหนียวทนต่อการหักได้ดี

จำเป็นต้องทำกระบวนการหลังการผลิตสำหรับชิ้นส่วนที่ถูกกลึงด้วย CNC หรือไม่

แม้ว่าเทคโนโลยี CNC จะก้าวหน้าไปมาก แต่โดยทั่วไปแล้วมักจำเป็นต้องมีกระบวนการหลังการผลิตเพื่อการใช้งานเฉพาะทาง เช่น อุปกรณ์ฝังในทางการแพทย์ หรือชิ้นส่วนออปติคอล รวมถึงเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานการตกแต่งเฉพาะอุตสาหกรรม