ความเร็วรอบและอัตราป้อนสำคัญอย่างไร?

คุณภาพของชิ้นงานในกระบวนการกัด (Milling) ส่วนหนึ่งมาจากการกำหนดความเร็วรอบ (Speed) และอัตราป้อน (Feed) ของเครื่องมือตัด (Cutting tool) ที่เหมาะสม

ความเร็วรอบและอัตราป้อนที่ไม่เหมาะจำให้ผิวของชิ้นงานไม่เรียบ (roughness) เป็นคลื่น (form error) เกิดการเอียง (orientation error) และได้ขนาดที่ผิดเพื้ยน (Size error) จากค่าที่ตั้งไว้

การกัดงานโดยใช้เครื่อง Manual ช่างจะรู้สึกได้ว่าเราใช้ความเร็วรอบหรืออัตราป้อนที่เหมาะสมหรือยัง จากประสบการณ์และสัมผัสต่างๆ ในขณะทำงานงาน เช่น จะรู้สึกว่าใช้ความเร็วรอบสูงไปเมื่อเกิดเสียงดังแหลมในขณะกัดงาน หรือใช้อัตราป้อนมากไปเมื่อเกิดการสั่นสะเทือนอย่างแรงขณะกัดงาน 

แต่ถ้าเราเลือกใช้เครื่องกัด CNC ในกระบวนการผลิต เราจำเป็นจะต้องมีการกำหนดความเร็วรอบ (speed) และอัตราป้อน (table feed) ให้ถูกต้องก่อนเสมอ เนื่องจากเครื่องจักรจะเคลื่อนที่ไปตามโปรแกรมที่เรากำหนดเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าถ้าเรากำหนดค่าที่ไม่เหมาะสมเราจะไม่สามารถปรับแต่งค่าอะไรได้เลยระหว่างกระบวนการทำงาน

ความเร็วรอบและอัตราป้อนคืออะไร?

ความเร็วรอบ (speed, n) คือ จำนวนรอบของเครื่องมือตัด (cutting tool) ที่หมุนได้ในขณะที่เครื่องมือนั้นกำลังตัดเฉือนชิ้นงานในระยะเวลา 1 นาที ซึ่งความเร็วรอบมีหน่วยเป็น รอบต่อนาที (rev./min. , rpm)

อัตราป้อน (table feed, Ft) คือ ระยะทางที่เครื่องมือตัด (cutting tool) เคลื่อนที่ตัดเฉือนชิ้นงานในระยะเวลา 1 นาที ซึ่งอัตราป้อนมีหน่วยเป็น เมตรต่อนาที (m/min.)

คำนวนอย่างไร?

ความเร็วรอบในงานกัด (speed, n) คำนวณได้จาก

Vc คือ ความเร็วตัด (cutting velocity) หน่วยเป็น เมตรต่อนาที (m/min.) หาได้จากตารางข้อมูลทางเทคนิค (cutting data) ของผู้ผลิตเครื่องมือตัด

𝞹 คือ ค่าคงที่ มีค่าเท่ากับ 3.1416

D คือ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของระยะคมตัดมากสุดของเครื่องมือตัด (effective cutting diameter) ที่เราเลือกใช้ในการกัดงาน หน่วยเป็น มิลลิเมตร (mm.)

อัตราป้อนในงานกัด (table feed, Ft) คำนวณได้จาก

n คือ ความเร็วรอบในงานกัด (speed) ที่คำนวณมาได้ก่อนหน้านี้

Fz คือ อัตราป้อนต่อ 1 คมตัด (ฟัน) หน่วยเป็น มิลลิเมตรต่อฟัน (mm./tooth) หาได้จากตารางข้อมูลทางเทคนิค (cutting data) ของผู้ผลิตเครื่องมือตัด

z คือ จำนวนคมตัดในระนาบการตัดเฉือน (effective cutting teeth) ซึ่งขึ้นอยู่กับรูปแบบของเครื่องมือตัดที่เราเลือกใช้ในการกัดงาน

ตัวอย่างการคำนวน

กำหนดวัสดุชิ้นงานเป็นสแตนเลส austenic stainless steel

เลือกใช้ flat solid carbide endmill ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 มม. จำนวนฟันตัด 4 ฟัน

เลือกการกัดงานแบบกัดด้านข้าง (side cutting) ซึ่งตารางข้อมูลทางเทคนิคของผู้ผลิตเครื่องมือตัด แนะนำให้ใช้ค่า Vc = 80 m/min. และ Fz = 0.027 mm./tooth

คำนวนความเร็วรอบได้

n = (Vc x 1000) / (𝞹 x D)

n = (80 x 1000) / (3.1416 x 10)

n = 2546.47 rev./min.

ค่าใช้งานมักจะถูกปัดเศษจากค่าที่คำนวณได้ให้เป็นจำนวนเต็มร้อยหรือเต็มสิบ

ดังนั้นจะใช้ความเร็วรอบในงานกัด 2500 รอบต่อนาที

คำนวณอัตราป้อนได้

Ft = n x Fz x z

Ft = 2500 x 0.027 x 4

Ft = 270 mm./min.

ดังนั้นจะใช้อัตราป้อนในงานกัด 270 มิลลิเมตรต่อนาที

พึงระลึกไว้เสมอว่า ค่าที่คำนวณได้นี้เป็นเพียงแนวทางในการทำงานเท่านั้น อาจจะมีการปรับเปลี่ยนความเร็วรอบและอัตราป้อน ให้มีค่ามากขึ้นหรือน้อยลง เพื่อให้สอดคล้องกับเงื่อนไขและข้อจำกัดต่างๆ ที่ส่งผลต่อคุณภาพของชิ้นงาน โดยการปรับนั้นจะต้องไม่ทำให้สูญเสีย productivity และ cycle time ในการทำงาน