อันดับแรก เราต้องเข้าใจก่อนว่า State ในการผลิตชิ้นงานแบบ New Product จะมี stage หลักๆ อยู่ 5 Stage คือ

1. 1. การรับข้อกำหนดจากลูกค้า (Drawing & Requirement Defined)

   2. การออกแบบกระบวนการผลิต (Production Concept Design)

   3. การเริ่มพัฒนากระบวนการ (Initial Process Development)

   4. การเริ่มผลิตช่วงต้น (Pre-Production)

   5. การผลิตแบบต่อเนื่อง (Production)

ซึ่งการออกแบบและวางแผนกระบวนการกัดงาน (Production planning for Milling operation ) เป็นส่วนหนึ่งของ stage การเริ่มพัฒนากระบวนการ 

เราจำเป็นต้องรู้อะไรบ้าง เพื่อทำให้การออกแบบและวางแผนการกัดงานเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ ได้ชิ้นงานที่มีคุณภาพ ผลิตงานได้เร็วที่สุด โดยใช้ต้นทุนในการผลิตต่ำที่สุด

อย่างน้อย เราจำเป็นต้องรู้และเข้าใจในส่วนต่างๆ 6 ส่วนต่อไปนี้

1. รู้เงื่อนไขของชิ้นงาน

แบบงานและข้อกำหนดจากลูกค้า จะทำให้เรารู้ว่าเราจะผลิตอะไรและมีข้อจำกัดอะไรบ้าง ซึ่งสิ่งที่เราจำเป็นต้องรู้ในการวางแผนการกัดงาน ในส่วนของชิ้นงาน (Workpiece parameter) จะมีอยู่ 3 ส่วนหลัก คือ

• • วัสดุชิ้นงาน (Material) เช่น ราคา ความแข็ง ความยากง่ายในการขึ้นรูป ลักษณะของเศษตัด

  • รูปร่างรูปทรงของชิ้นงาน (Geometry) เช่น มีส่วนที่เป็นผนังบาง รูปร่างของชิ้นงานที่ซับซ้อน มีมุมเอียง มุมหลบ เป็นหลุมลึกและแคบ

  • ค่าความคลาดเคลื่อนต่างๆ (Tolerance) เช่น ค่าความเรียบผิว ค่าความคลาดเคลื่อนของขนาดและรูปทรง การบิดตัวหลังการขึ้นรูป

2. รู้เงื่อนไขของเครื่องจักร

เครื่องจักรเป็นส่วนสำคัญในกระบวนการกัดงาน สิ่งที่เราจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับเครื่องจักร (Machine parameter) จะมี 3 เรื่องหลักๆ คือ

• • ส่วนของโครงสร้าง (Structure) เช่น ขนาดพื้นที่ในการทำงาน จำนวนแกนการเคลื่อนที่ รูปแบบของ spindle ความแข็งแรงและความมั่นคงของเครื่องจักร

  • ส่วนของคุณสมบัติเครื่อง (Specification) เช่น Power และ Torque ของเครื่อง ค่า accuracy ของเครื่อง จำนวนแกนการเคลื่อนที่ ระบบหล่อเย็น รูปแบบของเครื่องว่าเป็นเครื่องแนวตั้งหรือเครื่องแนวนอน

  • ระบบควบคุมเครื่อง (Controller system) เช่น Format ของภาษาเครื่องในการทำโปรแกรม รูปแบบของการควบคุมแกน HSM ฟังก์ชัน ระยะเวลาประมวลผลคำสั่ง

3. รู้เงื่อนไขการจับยึด

ในกระบวนการกัดงาน จะมีการจับยึดชิ้นงานและเครื่องมือตัดเสมอ ซึ่งจะมีเงื่อนไขของการจับยึด (Fixture parameter) ที่ต้องควบคุมในการทำงานหลักๆ 2 ส่วน ได้แก่

• • การจับยึดเครื่องมือตัด (Tool clamping) เช่น ประเภทของ Tool holder ค่า Overhang ค่า Run Out การ Balancing มีดกัด

  • การจับยึดชิ้นงาน (Workpiece clamping) เช่น รูปแบบของการจับชิ้นงาน แรงจับยึด ตัวกำหนดตำแหน่ง ตำแหน่งที่ใช้ในการจับยึด ความแข็งแรงและความมั่นคงขณะกัดงาน

4. รู้เงื่อนไขเครื่องมือตัด

หนึ่งในเงื่อนไขที่จะทำให้ชิ้นงานที่ทำการกัดออกมา มีคุณภาพหรือไม่ คือการเลือกใช้เครื่องมือตัด (Cutting tool parameter) ที่ถูกต้องและเหมาะสมกับรูปทรงของชิ้นงานและข้อจำกัดของเครื่องจักร ซึ่งประกอบด้วย

• • รูปร่างรูปทรงของเครื่องมือตัด (Tool geometry) เช่น ประเภทของเครื่องมือตัด ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง จำนวนฟัน ความยาวคมตัด

  • รูปทรงของเม็ดมีด (Insert geometry) ได้แก่ วัสดุ ความแข็ง รูปแบบของการเคลือบผิว มุมคมตัด

5. กำหนดกลยุทธ์การตัดเฉือน

ก่อนที่จะกำหนดกลยุทธ์การตัดเฉือน (Machining strategy) ได้นั้น ผู้ออกแบบกระบวนการกัดงาน ต้องรู้และเข้าใจในเงื่อนไขต่างๆ ตามที่กล่าวไปแล้วก่อนหน้า ซึ่งจะถูกนำมาใช้ในการพิจารณาการกำหนดกลยุทธ์การตัดเฉือน เริ่มตั้งแต่

• • การกำหนดขั้นตอนการทำงาน (Machining process) ซึ่งเราจะต้องรู้ว่า ชิ้นงานนั้นเป็นการกัดหนักหรือเบา มีการกระแทกระหว่างการกัดไหม เพื่อที่จะออกแบบแนวการเดินของเครื่องมือตัดให้เหมาะสมกับเงื่อนไขนั้น

  • การกำหนดเงื่อนไขการตัดเฉือน (Cutting condition) ได้แก่ การกำหนดความเร็วรอบ อัตราป้อน ระยะป้อนลึก และระยะขยับด้านข้าง นอกจากนี้ยังอาจจะต้องพิจารณาถึง แรงที่ใช้ในการตัด อัตราการกำจัดเศษ รวมทั้งการกำหนดรูปแบบการตัดเฉือนว่าเป็นแบบ Up cut หรือ Down cut รวมทั้งการเลือกใช้น้ำมันตัดที่เหมาะสม

  • พิจารณาภาพรวมของระบบการตัดเฉือน (Machine economy) เพื่อทำให้เกิด Productivity สูงสุด ใช้เครื่องมือเครื่องจักรได้อย่างคุ้มค่าที่สุด และต้นทุนในการผลิตต่ำที่สุด

6. การแก้ปัญหาและปรับปรุง

ความแตกต่างของชิ้นงาน เครื่องจักร การจับยึด เครื่องมือตัด และการวางกลยุทธ์การตัดเฉือน จะทำให้ชิ้นงานที่ผลิตได้มีคุณภาพที่แตกต่างกัน ซึ่งจำเป็นที่จะต้องมีการแก้ปัญหาหรือปรับปรุง (Troubleshooting & Improvement) กระบวนการต่างๆ โดยในช่วงแรกของการเริ่มผลิตชิ้นงานเราจะสนใจแก้ปัญหาอยู่ 2 เรื่อง คือ

• • ปัญหาของชิ้นงานสำเร็จ (Finished part) เช่น ความเรียบผิวไม่ได้คุณภาพตามที่ต้องการ ผิวงานเป็นคลื่น มีรอย Cutter mark บนชิ้นงาน เกิดการบิดหรือเปลี่ยนรูปหลังการกัด

  • ปัญหาของเครื่องมือตัด (Cutting tool) เช่น อายุมีดกัดสั้น เกิดการสึกหรอเร็วเกินไป การแตกหักของคมตัด เกิดการสั่นสะท้านหรือการบิดของมีดกัด

จะเห็นได้ว่าการออกแบบและวางแผนกระบวนการกัดงาน จะมีตัวแปรและปัจจัยต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับคุณภาพและต้นทุนมากมาย ดังนั้นถ้าต้องการผลิตชิ้นงานที่ได้คุณภาพ ผู้ออกแบบและวางแผนจะต้องมีความรู้ความเข้าใจในเงื่อนไขการทำงานครบทั้ง 6 ส่วน

ข้อมูลเหล่านี้เป็นเพียงตัวแปรและเงื่อนไขบางส่วนในกระบวนการทำงานเท่านั้น ยังมีตัวแปรอื่นๆ อีกมากมาย ที่ส่งผลกระทบต่อคุณภาพของกระบวนการผลิตทั้งทางตรงและทางอ้อม