จากการสำรวจอุตสาหกรรมการผลิตชิ้นส่วนโลหะในปัจจุบัน พบว่ากระบวนการกลึงงานมีสัดส่วนมากที่สุดในกระบวนการตัดขึ้นรูปโลหะทั้งหมด ซึ่งเป็นกระบวนการที่ต้องให้ความสำคัญในหลายๆด้าน ตั้งแต่การจับยึดชิ้นงานของเครื่องจักร การควบคุมค่าร่วมศูนย์ของสปินเดิล การควบคุมคุณภาพของวัสดุชิ้นงาน และการเลือกใช้เครื่องมือตัดที่ถูกต้องเหมาะสม เป็นต้น
ซึ่งในบทความฉบับนี้ บริษัทซูมิโตโม อีเลคตริก ฮาร์ดเมทัล แมนูแฟคเจอริ่ง (ประเทศไทย) จำกัด ซึ่งเป็นผู้ผลิตเครื่องมือตัดขึ้นรูปโลหะชั้นนำจากประเทศญี่ปุ่นขอนำเสนอเทคนิคการเลือกใช้เครื่องมือตัดขึ้นรูปโลหะในกระบวนการกลึงงานเหล็กชุบแข็งดังนี้
การเลือกเกรดเม็ดมีด CBN
ในการเลือกเกรดเม็ดมีดสำหรับการกลึงงานเหล็กชุบแข็งนั้น ต้องพิจารณาความสามารถในการทนความร้อนและการทนทานต่อการแตกร้าวของเม็ดมีดเป็นปัจจัยสำคัญ โดยทั่วไป การกลึงงานวัสดุที่มีความแข็งตั้งแต่ 40 HRC ขึ้นไปถือว่าเป็นการกลึงงานเหล็กชุบแข็ง
ซึ่งการเลือกใช้วัสดุเม็ดมีดโดยส่วนใหญ่มีอยู่ 3 ประเภทคือ
- เซอร์เมท (cermet)
- เซรามิค (ceramic)
- CBN แต่ที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายคือ CBN เนื่องจากวัสดุประเภทเซอร์เมทมีข้อจำกัดในเรื่องความสามารถในการทนความร้อนที่ด้อยกว่าเซรามิคหรือ CBN และวัสดุประเภทเซรามิคก็มีข้อจำกัดในเรื่องการทนทานต่อการแตกร้าว
สำหรับวัสดุประเภท CBN ซึ่งเป็นวัสดุที่เกิดจากการสังเคราะห์และมีความแข็งสูงสุดรองจากเพชร ให้ประสิทธิภาพดีที่สุดและสามารถตอบสนองกับความต้องการทั้งสองด้าน คือการทนต่อความร้อนซึ่งเม็ดมีดที่ผลิตจากวัสดุ CBN สามารถรองรับกับการใช้งานที่มีความแข็งได้สูงตั้งแต่ 40-70 HRC ขึ้นไป และสามารถทนทานต่อการแตกบิ่นในกระบวนการกลึงงานแบบกระแทก (Interrupted cutting) แต่อย่างไรก็ตาม CBN ก็เป็นวัสดุที่มีราคาที่สูงกว่าวัสดุอื่นๆ ดังนั้นการเลือกใช้งาน CBN จึงจำเป็นต้องใช้อย่างคุ้มต่ามากที่สุดก็เป็นวัสดุที่มีราคาที่สูงกว่าวัสดุอื่นๆ ดังนั้นการเลือกใช้งาน CBN จึงจำเป็นต้องใช้อย่างคุ้มต่ามากที่สุด
ข้อแนะนำในเลือกใช้วัสดุเม็ดมีด CBN นั้น ควรเลือกใช้ CBN ที่มีการเคลือบผิว เนื่องจากจะได้งานที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด เพราะเม็ดมีดทนความร้อนได้ดีที่สุด และสามารถใช้ได้กับอัตราเร็วตัดที่สูงอีกด้วย แต่ในกรณีที่เครื่องจักรไม่มีความเร็วรอบสูงๆ หรือผู้ใช้ไม่มีความต้องการในเรื่องอัตราเร็วตัดที่สูง หรือวัสดุชิ้นงานไม่แข็งมากนัก ผู้ใช้ก็สามารถลดต้นทุนการผลิตได้โดยเลือกใช้ CBN ที่ไม่ต้องเคลือบผิว ซึ่งเม็ดมีดประเภทนี้ก็มีความสามารถในการทนทานต่อการแตกบิ่นในระดับที่ดี แต่ไม่ว่าจะเป็น CBN เคลือบผิวหรือไม่เคลือบผิว สิ่งสำคัญต่อมาก็คือการเลือกเกรดที่เหมาะสมกับกระบวนการกลึงในแต่ละแบบ อาทิเช่น หากต้องการใช้กระบวนการกลึงที่อัตราเร็วสูงและเป็นการกลึงงานที่มีการกระแทกน้อย ก็ควรเลือกใช้เกรด BNC100 เป็นต้นการเลือกลักษณะคมตัด
นอกจากการเลือกเกรดเม็ดมีดข้างต้นแล้ว การพิจารณาถึงปลายคมตัดที่สัมผัสกับชิ้นงานโดยตรงนั้นก็ถือว่าเป็นส่วนที่สำคัญมากอีกจุดหนึ่ง เนื่องจากปลายคมตัดจะมีการออกแบบเพื่อป้องกันการแตกบิ่นจากการกลึงงานที่มีความแข็ง ซึ่งจุดสำคัญในการออกแบบมี 3 ประการคือ ความกว้างของการลบคม องศาการลบคม และวิธีการลบคม ซึ่งลักษณะการออกแบบที่ทำให้ได้เม็ดมีดที่มีความแข็งแกร่งคือ ความกว้างมาก องศาใหญ่ และมีการลบคมที่จุดสัมผัสงาน แต่ในขณะเดียวกัน หากทำให้ค่าดังกล่าวมีขนาดใหญ่เกินไปจะมีผลเสียกับแรงในการตัด ซึ่งอาจจะทำให้เกิดผิวรอยสะท้านบนชิ้นงาน หรือคมตัดของเม็ดมีดเกิดแตกบิ่นเนื่องจากแรงตัดมากเกินไป ซึ่งโดยทั่วไปจะเลือกใช้ค่าขนาดมาตรฐานมาใช้งานก่อน แล้วค่อยทำการปรับปรุงตามปัญหาที่เกิดขึ้นที่ปลายคมตัด
นอกจากข้อพิจารณาทั้งสองประการที่สำคัญข้างต้นแล้ว การกลึงงานเหล็กชุบแข็งในบางกรณีอาจเกิดเศษโลหะที่ยาวมากเกินไป และส่งผลให้เกิดเป็นรอยขีดข่วนที่ผิวชิ้นงานได้ สิ่งที่ควรพิจารณาเพิ่มเติมคือการเลือกใช้ CBN ที่มีลายหน้ามีดเพื่อช่วยในการหักเศษ และสามารถผลิตงานได้อย่างต่อเนื่องมีประสิทธิภาพและลดโอกาสที่เศษโลหะจะไปทำอันตรายกับผิวชิ้นงาน
เทคโนโลยีใหม่ที่ควรพิจารณาเพิ่มเติมคือ การลดสารมลทินในเกรนของตัวประสานของวัสดุ CBN ซึ่งการพัฒนาเพื่อลดสารมลทินนี้ ส่งผลให้เม็ดมีดทนทานต่อการแตกบิ่น และเมื่อผสานกับความเร็วในการตัดเฉือนที่เพิ่มขึ้น ทำให้สามารถเพิ่มความมันวาวให้กับผิวชิ้นงานที่มีความละเอียดสูงนับเป็นประโยชน์ที่สำคัญมากในการผลิตชิ้นงาน เนื่องจากสามารถลดกระบวนการ เจียระไนราบ (Surface Grinder) ช่วยลดขั้นตอนการผลิตลง ประหยัดเวลา และที่สำคัญช่วยลดงบประมาณการลงทุนเครื่องเจียร ที่ส่วนใหญ่จะมีราคาสูงกว่าเครื่องกลึงทั่วไปมาก ตอบโจทย์กับความต้องการเพิ่มผลผลิตของผู้ประกอบการขนาดย่อมและกลางในปัจจุบัน โดยผลิตภัณฑ์ที่ใช้เทคโนโลยีดังกล่าวเม็ดมีดเกรด BN1000/BN2000 ที่เป็น CBN ไม่เคลือบผิว แต่ให้ประสิทธิภาพที่ดีและตอบสนองความต้องการของลูกค้าในปัจจุบันได้เป็นอย่างดี
ดังนั้น แม้ว่าเม็ดมีด CBN จะมีราคาที่สูงกว่าเม็ดมีดคาร์ไบด์แต่เมื่อพิจารณาถึงประโยชน์และความคุ้มค่ารวมทั้งโอกาสที่ผู้ผลิตสามารถรับงานการผลิตชิ้นงานเหล็กชุปแข็งที่ใช้กันแพร่หลายมากขึ้นในปัจจุบัน การเลือกใช้เม็ดมีด CBN จึงไม่เพียงแต่เป็นการตัดสินใจที่ฉลาดแต่ยังเป็นการยกระดับความสามารถในการแข่งขันของผู้ประกอบการอีกด้วย
