2

บทที่ 2

ทฤษฎแีละหลักการ

2.1 งานกลงึ (Turning) งานกลึงเป็นกระบวนการข้ึนรูปงานในลักษณะของงานทรงกระบอกเป็นหลัก

ประกอบดว้ย งานกลึงปาดหนา้, งานกลึงปอก,งานกลึงเกลียว, งานกลึงควา้นรูใน, งานกลึงเซาะร่อง, งานกลึงตดั, รูปดา้นล่างแสดงตวัอยา่งของงานกลึงประเภทต่างๆ.

เคร่ืองจกัรท่ีใชข้ึ้นรูปนงานกลึงคือ เคร่ืองกลึง (Lathe) มีทั้งเคร่ืองกลึงท่ีเป็นการควบคุมแบบธรรมดาหรือ manual และเคร่ืองกลึงท่ีควบคุมดว้ยระบบอตัโนมติั (CNC Lathe). นอกจากงานท่ีกล่าวมาขา้งตน้แลว้ เคร่ืองกลึงยงัสามารถท างานไดอี้กหลายอย่าง เช่น เจาะรู (drill), ต๊าปเกลียว (Tapping)

ลกัษณะการข้ึนรูปของงานกลึงนั้น ช้ินงานจะยึดติดอยู่ก ับท่ีและหมุนอยู่บนหัวจับ (spindle) ของเคร่ืองกลึง หลงัจากนั้นเคร่ืองมือตดั (cutting tool) จะเคล่ือนท่ีเขา้ตัดช้ินงานเป็นรูปร่างต่างๆ

รูปท่ี 2.1 แสดงการกลึงลกัษณะต่างๆ

3

รูปท่ี 2.2 ชนิดของคมตดัเฉือนบนเคร่ืองกลึงท่ีใชก้นัทัว่ๆ ไป

รูปท่ี 2.3 แสดงการท างานของมีดแบบต่างๆ

รูปท่ี 2.4 แสดงการท างานของคมมีด

4

2.2 ประเภทของงานกลงึ 2.2.1.งานกลึงปาดหนา้ การกลึงปาดหนา้ เป็นลกัษณะการกลึงปาดผวิหนา้ตดัของช้ินงานออก ช้ินงานจะหมุน

ส่วนมีดกลึงจะเคล่ือนท่ีเขา้ออกในแนว Y (ดา้นตั้งฉากกบั spindle) เพื่อปาดผวิหนา้ และเล่ือนซา้ย-ขวาในแนวแกน Z (แนวเดียวกบั spindle) เพื่อควบคุมความยาว

มีดท่ีใชใ้นการกลึงปาดหนา้

รูปท่ี 2.5 แสดงการกลึงปาดหนา้

มีดกลึงท่ีใช้ในการกลึงปาดหน้ามีหลายรูปทรงแต่ท่ีนิยมใช้กันมาก คือ รูปทรงสามเหล่ียม (รูปท่ี 3) หรือมีดกลึงชนิด T (Triangle) มีมุม 60 องศา สามารถกลึงงานได ้3 มุม. การเลือกขนาดรัศมีปลายมีดกลึง(R) ข้ึนอยู่กบัความละเอียดของผิวปาดหน้าท่ีตอ้งการ ถา้ตอ้งการผิวละเอียดมากก็ใช ้R ท่ีมีขนาดเลก็ เช่น 0.2 - 0.4 mm.

รูปท่ี 2.6 มีดกลึงท่ีใชใ้นการกลึงปาดหนา้

5

2.2.2 งานกลึงปอก การกลึงปอกเป็นลกัษณะของการกลึงช้ินงานตามแนวขนานเพลาจบัยึดของเคร่ืองกลึง

ถา้เป็นการกลึงปอกภายนอกขนาดเส้นผ่าศูนยก์ลางของช้ินงานจะเล็กลง และถา้เป็นการกลึงปอก

ภายในหรือการกลึงควา้นรูจะท าใหเ้สน้ผา่ศนูยก์ลางของรุมีขนาดโตข้ึน ตามรูปดา้นล่าง

รูปท่ี 2.7 แสดงการกลึงปอกภายนอก

รูปท่ี 2.8 แสดงลกัษณะของการกลึงปอกภายในหรือการกลึงควา้นรู

6

2.3 มดีกลงึส าหรับงานกลงึปอก 1) มีดกลึงส าหรับการกลึงปอกภายนอก : ส าหรับงานกลึงภายนอกทัว่ไป เช่น กลึงลด

ขนาดเส้นผ่าศูนยก์ลางตลอดแนวความยาว ไม่มีร่อง ไม่มีตกบ่า ส่วนมากจะใชม้ีดกลึงท่ีมีรูปร่าง

เหมือนตัว W มีขอ้ดีคือ สามารถรับแรงในการกลึงได้มาก ปกติจะใชป้ลายมีดรัศมี R04,R08

ส าหรับงานท่ีไม่ตอ้งการความละเอียดมากนัก หาดตอ้งการผิวงานท่ีมีความละเอียดมากข้ึนอาจจะ

ตอ้งใชม้ีด T ขนาด R02 เก็บผวิอีกคร้ัง. ลกัษณะของดา้มมีดกลึงก็จะเป็นส่ีเหล่ียมมีทั้งมีดซา้ยและ

มีดขวาตามรูป

รูปท่ี 2.9 ดา้มมีดกลึงส าหรับการกลึงปอกภายนอก รูปท่ี 2.10 มีดกลึงท่ีใชใ้นการกลึงปอกทัว่ไป 2) มีดกลึงส าหรับการกลึงปอกภายในหรือการกลึงควา้นรู : ดา้มส าหรับจบัยึดมีดกลึง ก็จะถูกออกแบบมาให้เป็นทรงกระบอก เน่ืองการจากเป็นการท างานตัดเฉือนภายในรู ขนาดเสน้ผา่ศนูยก์ลางของดา้ม (คิดตรงรัศมีของปลายมีดกลึง) จะตอ้งเล็กกว่าขนาดของรูเพื่อป้องกนัมีดกลึงชนกบัช้ินงาน ส าหรับมีดกลึงในการควา้นรูก็จะมีขนาดเล็กกว่ามีดกลึงส าหรับการกลึงปอกภายนอกเน่ืองจากมีพ้ืนท่ีจ ากดั

รูปท่ี 2.11 ดา้มมีดกลึงส าหรับการกลึงควา้นรู รูปท่ี 2.12 มีดกลึงส าหรับการกลึงควา้นรู

7

ความเร็วตัด (cutting speed) คือความเร็วท่ีคมมีดกลึงตดั หรือปาดผิวโลหะออก เมื่อ

โลหะหมุนครบ 1 รอบคมมีดกลึงก็จะตดัโลหะเป็นแนวตดัยาวเท่าเส้นรอบวงพอดี ความเร็วตดัมี

หน่วยเป็น เมตร/นาที หลกัเกณฑก์ารเลือกใชค้วามเร็วตดัมีดงัน้ี คือ

วสัดุท่ีใชท้ าเคร่ืองมือตดั (Cutting tools) ท่ีท ามาจากเหล็กรอบสูง (High Speed

Steel) สามารถใชค้วามเร็วตดัเป็น 2 เท่า ของความเร็วตดัของมีดท่ีท ามาจากวสัดุ

เหลก็คาร์บอน ส่วนวสัดุคมตดัท่ีมีส่วนผสมพิเศษออกไปสามารถใชค้วามเร็วตดั

ไดก้ว่าเหลก็รอบสูง

ชนิดของวสัดุ (Material) ท่ีจะน ามาท าการตดัเฉือน โดยทัว่ๆไปวสัดุงานท่ีแข็งมาก

จะใชค้วามเร็วตดัชา้กว่าวสัดุท่ีอ่อนกว่า

รูปร่างของคมตดั ( Form Cutting Tool) มีผลต่อการท างานมาก เช่น มีดตดังานขาด

จะใชค้วามเร็วรอบต ่ากว่ามีดกลึงปอกผวิ

ความลึกในการตดั (Depth of Cut ) ถา้ป้อนตดัลึกจะใชค้วามเร็วรอบนอ้ยกว่าป้อน

ตดัต้ืน

อตัราป้อน ( Rate of Feed) ในการป้อนตดังานหยาบ เช่น อตัราป้อน 3 มม.

ความเร็วท่ีใชใ้นการตดัจะต ่ากว่าการป้อนตดัขั้นสุดทา้ยเช่นอตัราป้อนตดั0.13 มม.

เป็นตน้ จะใชค้วามเร็วรอบไดสู้ง

การระบายความร้อน ( Cutting lubricant) ความเร็วตดัของวสัดุบางชนิดอาจเพ่ิม

ใหสู้งข้ึนไดเ้ม่ือมีการระบายความร้อนท่ีถกูตอ้ง ซ่ึงสารระบายความร้อนน้ี จะช่วย

รักษาอุณหภูมิของคมตดัไม่ใหร้้อนสูงเกินไปขณะท างาน

การจบังานใหม้ัน่คงแข็งแรง ( Rigidity of the Work) ในกรณีงานท่ีถูกจบัดว้ยหัว

จบั โผล่ออกมาสั้นๆจะใช้ความเร็วได้สูงกว่างานท่ีถูกจับโผล่ออกมายาวๆ8.)

ความสามารถของสภาพเคร่ือง เคร่ืองท่ีแข็งแรงมีก าลงัสูง สามารถใชค้วามเร็วตดั

ไดสู้ง อยา่งไรก็ตามอยา่ใชสู้งจนคมตดัไหม ้

กฎทั่วไปในการใช้ความเร็วตดั และอตัราป้อน

ถา้ Feed อตัราป้อน (มม./รอบ) เพ่ิมSpeedความเร็ว(รอบต่อนาที) ตอ้งลดลงเมื่อ

ความลึกของการตดัคงท่ี

ถา้ Speed ความเร็ว เพ่ิม Feed อตัราป้อน ตอ้งลดลง เมื่อความลึกของการตดัคงท่ี

ถา้ความลึกในการตดัเพ่ิมข้ึน Speed ตอ้งลดลงเมื่อ Feed คงท่ี

8

สูตร

( RPM.)

V = ความเร็วตดังานกลึง (เมตร/นาที) n = ความเร็วรอบช้ินงานกลึง (รอบ/นาที) d = ขนาดเสน้ผา่นศนูยก์ลางช้ินงานของงานกลึง (มม.)

ผลกระทบของความเร็วตดัท่ีมีต่ออายกุารใชง้านของมีดกลึง ( Effect of Cutting Speed )

ในการตดัเฉือนช้ินงาน ถา้ใชค้วามเร็วตดัท่ีไม่เหมาะสมกบัสภาพเง่ือนไขของงานซ่ึงไดแ้ก่ วสัดุงาน

วสัดุมีด ขนาดของช้ินงาน ฯลฯ ก็จะท าใหค่้าใชจ่้ายในการท างานเพ่ิมข้ึนได ้เช่นถา้ใชค้วามเร็วตดั

สูงเกินไปก็จะท าใหมี้ดกลึงสึกหรอไดเ้ร็วกว่าปกติ นัน่ก็คืออายกุารใชง้านของมีดกลึงสั้นลง ซ่ึงเป็น

สาเหตุท่ีจะตอ้งลบัมีดบ่อยๆ ท าใหเ้สียเวลาในการท างาน คือเสียเวลาในการลบัมีด และเสียเวลาใน

การติดตั้งมีดใหม่อีกดว้ย ซ่ึงเป็นการลดความสามรถ และจ านวนผลิตช้ินงาน เป็นการเพ่ิมค่าใชจ่้าย

ในการท างานโดยใช่เหตุ

ความสมัพนัธร์ะหว่างความเร็วตดัและอายกุารใชง้านของมีดกลึงนั้น สามารถอธิบายได้

ดงัน้ี ขณะท่ีใชค้วามเร็วตดัต ่าๆ การสึกหรอของมีดจะเป็นไปอยา่งชา้ๆ ทั้งน้ีเพราะอุณหภูมิจากการ

เสียดสี ระหว่างมีดกลึงกบัช้ินงานจะมีค่าต ่า แต่ถา้ใชค้วามเร็วตดัสูงข้ึนความร้อนระหว่างผวิมีดกลึง

กบัช้ินงาน และเศษตัดจะเกิดมากข้ึน ซ่ึงเป็นเหตุให้เกิดการสึกหรอท่ีบริเวณผิวของมีดกลึงกับ

ช้ินงานท่ีเสียดสีกนั ซ่ึงจะท าให้อายุการใชง้านของมีดกลึงสั้น โดยแสดงความสัมพนัธ์ระหว่าง

ความเร็วตดั และอายกุารใชง้านของมีดกลึงไดโ้ดยสมการของ Taylor

อตัราป้อน(FEED)หมายถึง ระยะทางการเดินป้อนของมีดไปตามความยาวของช้ินงาน

ในแต่ละรอบของการหมุนของเพลาของเคร่ืองหรือการป้อนตดั อาจพิจารณาจากความหนาของเศษ

ตดั (Chips) การป้อนตดั 0.5 มม. หมายถึง มีดตดัเคล่ือนท่ีเป็นระยะทาง 0.5 มม. ตามความยาวของ

ช้ินงานขณะท่ีช้ินงานหมุน 1 รอบ

ดงันั้นถา้เพลาเคร่ืองหมุนได ้20 รอบ คมตดัจะเคล่ือนท่ีเป็นระยะทาง 0.5x20 =10.0 มม.

ในกรณีท่ีท าการตดัเฉือนผวิงานออกเพียง 2 คร้ัง ใหไ้ดผ้วิงานส าเร็จขั้นสุดทา้ย ควรตดัเฉือนผิวงาน

ออก 1 คร้ัง แลว้ตดัเฉือนผวิงานขั้นสุดทา้ย เศษกลึงขณะท่ีท าการกลึงไหลออกมาเร็วมากท่ีสุดเท่าท่ี

เป็นไปได ้ผวิงานออกมาไม่เรียบ การกลึงลกัษณะน้ีเรียกว่า การกลึงหยาบ เศษกลึงขณะท างานไหล

9

ออกมานอ้ย ผวิงานเรียบ เรียกกรรมวิธีการกลึงลกัษณะน้ีว่า การกลึงละเอียด ส่วนมากจะใชก้ลึงใน

ขั้นสุดทา้ย จะไดผ้วิเรียบและขนาดถกูตอ้ง

( ระยะทางเดินมีดกลึงต่อนาที = FEED x RPM )

RPM.= จ านวนรอบต่อนาที

FEED= อตัราป้อนตดั (มม./รอบ)

การกลึงหยาบ ใชอ้ตัราป้อนท่ีสูง มีดตดัช้ินงานไดป้ริมาณเศษมากผวิงานออกมาไม่เรียบ

การกลึงละเอียด อตัราป้อนท่ีนอ้ย ท าใหผ้วิงานเรียบ ส่วนมากจะใชก้ลึงในขั้นสุดทา้ยจะได้

ผวิเรียบและขนาดถกูตอ้งในทางปฏิบติัท่ีดีท่ีสุด

ตารางท่ี 2.1 ตารางค่าความเร็วตดัเลือกใชต้ามชนิดของวสัดุและการท างาน

10

2.4 การตั้งมดีกลงึท างาน

ลกัษณะของมีดท่ีตั้ง ต ่ากว่าศนูยก์ลาง เมื่อตดัเฉือนแลว้จะเกิดการตดัเฉือนไม่หมด ท าให้เกิดการหกัไดง่้าย คมมีดอาจจะแตกบ่ินช้ินงานงานเสียหายไดล้กัษณะของมีดท่ีตั้ง พอดีศนูยก์ลางของงาน การปาดผวิหนา้ของงาน หรือการตดัขาดจะท าไดดี้โดยท่ีมีดและงานไม่เสียหายลกัษณะของมีดท่ีตั้ง อยูก่ว่าศนูยก์ลางของงาน ปลายมีดจะอดักบังาน ท าใหแ้ตกหกั และงานจะถกูตดัเฉือนไม่ตลอด

รูปท่ี 2.13 ตั้งมีดพอดีศนูย ์

รูปท่ี 2.14 แสดงการตั้งมีดกลึงเอียงเขา้หาหวัเคร่ือง

รูปท่ี 2.15 แสดงการตั้งมีดกลึงเอียงหนีหวัเคร่ือง

เอียงคมมีดมาทางดา้นหวัเคร่ือง (Head stock) ไม่นิยมใชเ้พราะจะท าใหม้ีดดีดกลบักินเน้ืองานถา้มีดหลุด

เอียงคมมีดมาทางชุดทา้ยแท่น (Tail storck) นิยมใชง้านกนัมาก เมื่อมีดหมุนจะไม่กินเน้ืองาน

11

มุมของมีดกลึงท่ีเหมาะกบัวสัดุงาน

มีดกลึงโดยทัว่ไปจะเป็นแท่งส่ีเหล่ียมตนั ซ่ึงมีซ้ือขายกนัอยูท่ัว่ไป ทั้งยงัแบ่งเป็นขนาดต่างๆ ตามการใชง้าน ก่อนท่ีจะน ามีดกลึงไปใชง้าน จะตอ้งมีการลบัแต่งมีดให้เกิดคมตดัเสียก่อน ส่วนต่างๆ ท่ีถกูลบัออกไปจะท าใหเ้กิดมุมข้ึน ซ่ึงมีเรียกดงัน้ี

1. มุมคายเศษ (Top rake angle) มีไวส้ าหรับคายเศษโลหะ 2. มุมคมตดัหนา้ (Front cutting angle) 3. มุมหลบหนา้ (Front clearance angle ) 4. มุมหลบขา้ง (Side rake angle) 5. มุมคมตดัขา้ง (Side cutting angle) 6. มุมหลบขา้ง (Side clearance angle)

รูปท่ี 2.11 ภาพดา้นขา้งของมีดกลึง รูปท่ี 2.12 ภาพดา้นหนา้ของมีดกลึง ลกัษณะคมตดั (Tool angle) เมื่อท าการตดัเฉือนผิวงาน ปลายคมตดัจะแตะอยู่ท่ีผิวงาน ท าการเฉือนตดัออกดว้ยมุมตดั และดนัเศษโลหะคายออกทางดา้นมุมคาย และลดการเสียดสีดว้ยการท ามุมหลบ

กรณีมีดกลึงท่ี ไม่มีมุมคาย เศษโลหะ ขณะท าการตดัเฉือน เศษจะหกัเป็นช้ินเลก็ๆ กรณีมีดกลึงท่ี มีมุมคาย เศษโลหะ ขณะท าการตกัเฉือน เศษจะหกัเป็นช้ินๆ

12

ตารางท่ี 2.2 ตารางค่ามุมต่างๆ ท่ีเหมาะกบัวสัดุงาน

ค่าตารางขา้งบนน้ี เป็นค่าของมุมต่างๆ ของมีดท่ีใชก้ลึงวสัดุต่างชนิดกนั เน่ืองจากความแข็ง-เปราะ-เหนียว ไม่เท่ากนั จึงไดม้ีการทดลองลบัมีดท่ีมุมต่างๆ จนไดก้ าหนดเป็นหลกัในการลบัมุมมีดส าหรับการกลึงงาน