Cutting Tools Tips

ความทนทานระดับสูงสุดของการตัดเฉือนโลหะ (Milling)

Share with

กระแสรถยนต์ EV กำลังมาแรง ส่งผลให้เข้าสู่การปรับตัวครั้งใหญ่ของอุตสาหกรรมยานยนต์ สำหรับกระบวนการตัดเฉือนโลหะนั้นมีความสำคัญมากน้อยแค่ไหนในกระบวนการผลิตรถยนต์ EV ในบทความ Cutting Tools Tips ฉบับนี้ MEGA Tech ขอนำเสนอ Sandvik Coromant CoroMill® เครื่องมือการตัดเฉือนที่มีความยืดหยุ่น และสามารถตั้งค่าเดียวได้ โดยไม่จำเป็นต้องหยุดเครื่องจักรที่สามารถส่งผลกระทบต่อการผลิตได้
ระบบปอกผิวงานประสิทธิภาพสูงสำหรับการผลิตรถยนต์ไฟฟ้า
ระบบปอกผิวงานประสิทธิภาพสูงช่วยให้ผู้ผลิตสามารถลดระยะเวลาทำงานของเครื่องลงได้ถึง 90%


รถยนต์ของ Tesla มักจะถูกหยิบยกขึ้นมาเสมอเวลาที่เราพูดถึงตัวอย่างของการที่รถยนต์ไฟฟ้าไม่จำเป็นต้องมีระบบเกียร์ (ทั้งเกียร์แบบสองจังหวะหรือหลายจังหวะ) แต่แม้แต่รถของเทสล่าเองบางรุ่นก็มีการใช้ระบบเกียร์ด้วยเหมือนกัน ปัจจุบัน เทรนด์รถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้เกียร์หลายจังหวะกำลังเริ่มได้รับความนิยมมากขึ้น มัทส์ เวนน์โม ผู้จัดการส่วนกลางด้านระบบเกียร์ยานยนต์จากบริษัทชั้นนำระดับโลกด้านงานตัดเฉือนโลหะอย่าง Sandvik Coromant จะมาอธิบายให้เราทราบเกี่ยวกับกระบวนการตัดเฉือนที่เรียกว่า การปอกผิวงานประสิทธิภาพสูง ซึ่งนอกจากจะช่วยให้ผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าก้าวตามทันเทรนด์เทคโนโลยีใหม่ๆ แล้ว ยังช่วยลดระยะเวลาตัดเฉือนที่ใช้ในการผลิตลงได้อย่างมากเช่นกัน
รถยนต์รุ่น Model S, Model X และ Model 3 ของ Tesla ใช้มอเตอร์สองตัวและเกียร์สองชุด โดยอยู่ที่ด้านหน้าหนึ่งชุดและด้านหลังอีกหนึ่งชุด รถยนต์ไฟฟ้าของ Porsche ก็มีการออกแบบให้ใช้ระบบเกียร์เช่นกัน อย่างในรถไฟฟ้ารุ่น Taycan ซึ่งใช้ระบบเกียร์สองจังหวะ นอกจากนั้นแล้ว รถยนต์ไฟฟ้ายี่ห้ออื่นๆ เช่น Polestar, Volvo, Lucid และ Volkswagen เองก็มีระบบเกียร์เช่นเดียวกัน แต่จะไม่เหมือนกับระบบเกียร์ที่ใช้ในรถยนต์ปกติทั่วไป โดยมีเทคโนโลยีใหม่ๆ อย่างเช่น ชุดเพลาส่งกำลังรถยนต์ไฟฟ้าสองจังหวะของบริษัทผู้ผลิตระบบเทคนิคสำหรับยานยนต์อย่าง ZF
การใช้ระบบเกียร์หลายจังหวะในรถยนต์ไฟฟ้าให้ข้อดีด้านสมรรถนะหลายอย่างด้วยกัน ซึ่งเราจะพูดถึงต่อไปในบทความนี้ แต่ในอีกมุมหนึ่ง ถ้าหากรถยนต์ไฟฟ้าที่มีระบบเกียร์หลายจังหวะอย่างเช่นของ Porsche และ Tesla ประสบความสำเร็จ แล้วผู้ผลิตรายอื่นๆ จะมีวิธีอย่างไรที่จะช่วยให้ธุรกิจของตนเองก้าวทันเทคโนโลยีใหม่ๆ แต่ในขณะเดียวกันก็ยังคงประหยัดต้นทุนในการผลิตเอาไว้ได้
รูปที่ 1 แสดงให้เราเห็นถึงเหตุผลหลักสองข้อที่รถยนต์ไฟฟ้าจำเป็นต้องมีระบบเกียร์ ข้อแรก รถยนต์ไฟฟ้ามีอัตราแรงบิด/ความเร็วรอบต่อนาทีแตกต่างไปจากรถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์สันดาปภายใน การเรียกแรงบิด/อัตราเร่งของรถยนต์ไฟฟ้าจากแบตเตอรี่โดยตรงโดยไม่ผ่านระบบเกียร์นั้นเป็นเรื่องยาก นอกจากนั้นแล้ว แรงบิดสูงยังส่งผลให้เกิดแรงกระทำสูงที่ขอบฟันเฟือง รวมไปถึงมอเตอร์ที่มีความเร็วรอบสูง ทั้งหมดนี้ทำให้วิธีการลดเสียงรบกวนจากกลไกขับเคลื่อนกลายเป็นปัจจัยสำคัญมากขึ้น เนื่องจากรถยนต์ไฟฟ้าไม่มีเสียงจากเครื่องยนต์มากลบ
ข้อที่สอง รถยนต์ไฟฟ้าใช้มอเตอร์ความเร็วรอบสูง ทำให้ระบบเกียร์ต้องรับภาระมากขึ้น ส่งผลให้ไม่สามารถใช้วิธีการตัดเฉือนแบบเดิมในการผลิตชิ้นส่วนต่างๆ ได้ รวมไปถึงสายการผลิตที่ใช้เครื่องจักรหลายเครื่อง ซึ่งจะส่งผลให้เกิดความคลาดเคลื่อนของชิ้นส่วนทุกครั้งที่ย้ายชิ้นส่วนไปยังเครื่องจักรลำดับต่อไป ระบบเกียร์ของรถยนต์ไฟฟ้าจะใช้ชุดเฟืองสุริยะเป็นหลัก ซึ่งจะมีขนาดเล็ก เพื่อลดน้ำหนักและพื้นที่ที่ต้องการในการติดตั้งระบบเกียร์ ระบบเกียร์บางรุ่นจะเรียกว่า ระบบเกียร์ทดกำลัง เนื่องจากมีหน้าที่หลักในการลดแรงบิดและความเร็วรอบขณะออกตัว

ระบบปอกผิวงานประสิทธิภาพสูงและการใช้งานจริง
วิธีที่ดีที่สุดในการผลิตชิ้นส่วนระบบเกียร์คุณภาพสูงเหล่านี้คืออะไร คำตอบก็คือ รูปแบบการทำงานที่มีใช้กันมานานกว่าหนึ่งศตวรรษแล้ว นั่นคือ การปอกผิวงานประสิทธิภาพสูง (Power Skiving) โดยกระบวนการนี้เป็นการผสมผสานการขึ้นรูปและการกัดร่องเฟือง (Hobbing) ซึ่งเป็นวิธีที่ใช้ในการตัดเฉือนเฟืองโดยทั่วไป เข้าด้วยกันเป็นการตัดเฉือนแบบต่อเนื่องในครั้งเดียว
การปอกผิวงานประสิทธิภาพสูงมีข้อดีหลายอย่างเหนือกว่าวิธีการตัดเฉือนแบบเดิม เช่น ประสิทธิภาพและความยืดหยุ่นสูงกว่า วิธีการนี้ช่วยให้สามารถตัดเฉือนชิ้นงานทั้งชิ้นจนเสร็จได้ โดยใช้เครื่องกลึงกัดหลายแกนหรือเครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์เครื่องเดียว และด้วยการปรับตั้งเพียงครั้งเดียว ส่งผลให้ระยะเวลาการผลิตรวดเร็วขึ้น คุณภาพชิ้นงานสูงขึ้น รวมทั้งลดต้นทุนในการเคลื่อนย้ายและขนส่งชิ้นงาน นอกจากนี้ ยังช่วยให้สามารถจัดการและวางแผนการตัดเฉือนชิ้นงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น
การตัดเฉือนทุกขั้นตอนสามารถทำได้โดยใช้การปรับตั้งเพียงครั้งเดียว ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องจักรเฉพาะทางหลายเครื่องและไม่ต้องย้ายชิ้นงานไปยังเครื่องจักรเครื่องต่างๆ ปัญหาเวลาสูญเปล่าทำให้ต้นทุนการผลิตชิ้นส่วนยานยนต์สูงขึ้น ดังนั้น การไม่ต้องย้ายชิ้นงานจึงช่วยเพิ่มกำไรให้กับผู้ผลิตได้อย่างชัดเจน
ลูกค้ารายหนึ่งของ Sandvik Coromant ทดลองใช้ระบบปอกผิวงานประสิทธิภาพสูงกับการผลิตเฟืองหลักของระบบเกียร์จากเหล็กกล้าอัลลอยต่ำ 16MnCr5 โดยใช้หัวกัด CoroMill® 178 หรือหัวกัดเม็ดมีด CoroMill 180 จาก Sandvik Coromant
การกัดหยาบและเก็บผิวละเอียดชิ้นงานทำโดยใช้หัวกัดปอกผิว CoroMill 178H PM-HSS โดยก่อนหน้านี้ ลูกค้าเคยใช้หัวกัดขึ้นรูปสำหรับงานนี้ โดยใช้ความเร็วตัด 40 ม./นาที (131 ฟุต/นาที) สำหรับการกัดหยาบและ 50 ม./นาที (164 ฟุต/นาที) สำหรับการเก็บผิวละเอียด แต่หลังจากเปลี่ยนมาใช้หัวกัดของ Sandvik Coromant ลูกค้าสามารถเพิ่มความเร็วตัดขึ้นเป็น 250-300 ม./นาที (820-980 ฟุต/นาที) สำหรับทั้งการกัดหยาบและเก็บผิวละเอียด
ในภาพรวม ผู้ผลิตรายนี้สามารถใช้หัวกัด CoroMill 178H PM-HSS กับการกัดหยาบสามถึงห้าขั้นตอนและการเก็บผิวละเอียดอีกสองขั้นตอน ซึ่งลูกค้าได้ให้ความเห็นว่า ช่วยลดเวลาที่ใช้ในการปรับตั้งและเปลี่ยนเม็ดมีด กระบวนการตัดเฉือนมีความเชื่อถือได้สูงขึ้น และชิ้นงานมีคุณภาพสูงขึ้นอย่างชัดเจน การที่ชิ้นงานมีคุณภาพสูงขึ้นนั้นมีสาเหตุหลักมาจากการที่ไม่ต้องย้ายชิ้นงานไปมาระหว่างเครื่องจักรหลายเครื่องสำหรับการตัดเฉือนแต่ละขั้นตอน ซึ่งช่วยลดทั้งการเบี่ยงเบนของศูนย์กลางและการเบี่ยงหนีศูนย์ โดยการตัดเฉือนทั้งหมดนั้นทำโดยใช้การปรับตั้งเพียงครั้งเดียว


นอกจากนั้นแล้ว การนำระบบปอกผิวงานประสิทธิภาพสูงมาใช้แทนการกัดขึ้นรูปยังช่วยลดเวลาที่ใช้ในการตัดชิ้นงานและยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือได้อย่างมาก โดยเท่ากับสามารถลดระยะเวลาตัดเฉือนลงได้ถึง 90% ลูกค้าจึงมีกำลังผลิตเหลือมากสำหรับงานอื่นๆ
การเลือกเครื่องมือ
Sandvik Coromant มีหัวกัดคาร์ไบด์หลายรุ่นสำหรับการปอกผิวงานประสิทธิภาพสูง ได้แก่ CoroMill 178S รวมถึง CoroMill 178H ที่ผลิตจากผงเหล็กกล้าไฮสปีด (PM-HSS) เครื่องมือทั้งสองรุ่นออกแบบมาโดยเฉพาะ เพื่อให้ได้ความแม่นยำและประสิทธิภาพสูงเป็นพิเศษ โดยมีขนาดโมดูลให้เลือกตั้งแต่ 0.5–6 (DP 50–5) นอกจากนี้ Sandvik Coromant ยังมีผลิตภัณฑ์หัวกัด CoroMill 180 ซึ่งเป็นหัวกัดแบบเม็ดมีด พร้อมช่องใส่เม็ดมีดแบบรางที่ให้ความแม่นยำดีเยี่ยม โดยมีขนาดโมดูลให้เลือกตั้งแต่ 2.5–8 (DP 10–3)
ถึงแม้ว่าการปอกผิวงานประสิทธิภาพสูงจะเป็นวิธีที่ใช้กันมานานแล้ว แต่ในปัจจุบัน วิธีการนี้ได้พลิกโฉมใหม่ไปจากเดิม เนื่องจากเครื่องจักรในปัจจุบันมีความแข็งแรงมากขึ้น ในขณะที่ผู้ผลิตต่างก็กำลังมองหาวิธีการใหม่ๆ ในการตัดเฉือน การปอกผิวงานประสิทธิภาพสูงเหมาะเป็นพิเศษสำหรับการผลิตเป็นจำนวนมาก ซึ่งต้องการความรวดเร็วเป็นสำคัญ รวมไปถึงในอุตสาหกรรมต่างๆ ที่ปัญหาเวลาสูญเปล่าส่งผลให้ต้นทุนเพิ่มสูงขึ้น เช่น อุตสาหกรรมยานยนต์และการผลิตรถยนต์ไฟฟ้า

Article by: Sandvik (Thailand) Co., Ltd. & MEGA Tech

ใส่ความเห็น

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น ช่องข้อมูลจำเป็นถูกทำเครื่องหมาย *