ค่า RUNOUT ของการยึดจับเครื่องมือที่เกิดขึ้นแม้จะเพียงแค่เล็กน้อยก็ตามจะทำให้เกิดผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อระบบเครื่องมือทั้งหมดได้
การลดค่า runout จึงเป็นทางเลือกอันชาญฉลาดวิธีหนึ่งที่จะช่วยยืดอายุเครื่องมือและเพิ่มผลผลิตนั่นหมายถึง ผลกำไรที่เพิ่มขึ้น เพื่อบรรลุความสำเร็จดังนี้ สิ่งสำคัญคือ เราจะต้องมีความเข้าใจอย่างถ่องแท้ก่อนว่า อะไรเป็นสิ่งสำคัญคือ เพื่อการ “จับยึดได้มั่นคงเที่ยงตรงที่สุด” สำหรับเครื่องมือตัดในเครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์
การจับยึดที่ได้ศูนย์ของเครื่องมือทำให้แรงตัดเฉือนและการเสื่อมสภาพของเครื่องมีการกระจายตัวอย่างทั่วถึง ยิ่งเครื่องมือมีขนาดเล็กเท่าใดความแม่นยำที่ศูนย์กลางก็ยิ่งมีความจำเป็นมากขึ้นเท่านั้น
สำหรับคำตอบนั้นโดยส่วนใหญ่ผู้ผลิตระบบอุปกรณ์จับยึดเครื่องมือมักจะบอกออกมาเป็นค่าของตัวเลข จำนวนหนึ่ง ซึ่งทางบริษัท Big Daishowa Seiki จำกัด ประเทศญี่ปุ่น ได้ทำการสำรวจอย่างไม่เป็นทางการเมื่อเร็วๆ นี้เกี่ยวกับความเห็นของผู้ประกอบการที่มีต่อค่า runout ที่ยอมรับได้ ปรากฏว่า ตัวเลขที่ได้ออกมาไปในทางเดียวกันคือประมาณไม่เกิน 10 ไมครอน
ซึ่งต้องยอมรับว่าความเห็นส่วนใหญ่ถูกต้อง หากเรากำลังพูดถึงเครื่องมือมือที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางที่ 20 มม. แน่นอนว่าค่าเยื้องศูนย์ไม่เกิน 10 ไมครอนถือว่าดีทีเดียว แต่หากเราจะเอาตัวเลขนี้ไปใช้กับสารบบ? เครื่องมือทั้งหมดในโรงงานแล้วล่ะก็ ถือเป็นความผิดพลาดที่มีต้นทุนสูงมาก เหตุผลคือ สำหรับเครื่องมือที่มีขนาดเล็กแล้วการลดค่า runout ให้ต่ำลงถึงระดับ 3 ไมครอนหรือน้อยกว่าจะช่วยทำให้ได้อายุเครื่องมือที่ยาวนานขึ้น และได้ประสิทธิภาพผลผลิตเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
ตัวอย่างจากการทำงานจริงจากลูกค้าของเรารายหนึ่ง ซึ่งคุมค่าความเที่ยงตรงในการจับยึดไว้ให้อยู่ที่ระดับ 5 ไมครอนในการเจาะชิ้นงาน ลูกค้ารายนี้ซึ่งก็คงเหมือนกับผู้ใช้งานโดยทั่วไป ที่เห็นว่าตัวเลข 5 ไมครอนนี้ถือได้ว่าน้อยมากแล้ว ทั้งที่ในความจริงหากทำให้น้อยลงกว่านี้ได้ก็จะดียิ่งกว่า
อย่างไรก็ตาม หลังจากลูกค้าดังกล่าวได้ทดลองเปลี่ยนไปใช้เครื่องมือที่ออกแบบมาเพื่อการจับยึดที่เที่ยงตรงสูง (toolholder) ช่วยให้โรงงานนี้สามารถลดค่าrunoutลงได้ถึงระดับ 2 ไมครอน ประเด็นนี้จะช่วยให้เกิดการกระจายแรงได้ดี จึงใช้แรงในการเจาะน้อยลงมากดอกสว่านจึงมีอัตราการสึกหรอลดลง ผลก็คือ สามารถทำให้เจาะชิ้นงานได้รวดเร็วขึ้นด้วยดอกเจาะตัวเดิม สามารถลดเวลาการผลิตได้ถึง 20% อีกทั้งอายุการใช้งานเครื่องมือเพิ่มขึ้นประมาณ 3 เท่า ผลดังกล่าวนี้ไม่ใช่เฉพาะกับงานเจาะ เมื่อได้ทำการทดสอบกับงานกัดแบบอื่นที่เป็นรูขนาดเล็กด้วยดอกเอ็นมิลล์คาร์ไบด์แบบ 4 ฟัน ความแตกต่างของค่าrunoutที่ได้ระหว่าง 2 กับ 15 ไมครอน ส่งผลต่ออายุเครื่องมือที่ยาวนานขึ้นกว่า 30%
คุณลักษณะของตัวจับยึดเครื่องมือ
เรากลับมาเริ่มกันที่ตัวสปินเดิล โดยมากแล้วมีหลายโรงงานที่มันจะคุ้นเคยกับการใช้เกจ์วัดแบบธรรมดาในการวัดค่าrunoutของสปินเดิล เกจ์วัดแบบนี้มีลักษณะเป็นแท่งและตั้งค่าพิกัดความเผื่อไว้สูงมากซึ่งจะหมุนตัวอยู่รอบๆ สปินเดิลเพื่อวัดค่าเยื้องหนีศูนย์คงที่ (static runout) แต่จะทราบค่าเยื้องหนีศูนย์เคลื่อนที่ (dynamic runout) ได้น้อยมาก และความเร็วของสปินเดิลขณะกำลังทำงานก่อให้เกิดความร้อนแรงสั่นสะเทือนและแรงหนีศูนย์กลางดังรูป 2 แสดงให้เห็นว่าทั้งเกจ์วัดธรรมดาสำหรับวัดค่า static runout ว่าการวัดค่าของสปินเดิลทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพแล้ว ปัจจัยต่อไปที่ต้องดูกันในเรื่องของค่า runout ของเครื่องมือ คือ ตัวจับยึดเครื่องมือ
รูปที่ 2 แสดงให้เห็นถึงการทำงานของแกนหมุนที่มีความเที่ยงตรงสูงซึ่งทำการวัดค่า runout แต่ชุดเครื่องมือวัดที่ไม่สัมผัสชิ้นงานในรูปด้านล่างจะเป็นตัววัดค่า dynamic runout ขณะสปินเดิลกำลังทำงาน
คุณลักษณะสำคัญของตัวจับยึดเครื่องมือที่มีความเที่ยงตรงสูง
ลักษณะการออกแบบตัวจับยึดเครื่องมือเพื่อให้มีค่าความเที่ยงตรงแม่นยำอย่างยิ่งประกอบด้วย
ความเที่ยงตรงของTaper Shank :
ความเทียงตรงของรูปทรงเรียวของตัวจับยึด ย่อมส่งผลต่อการยึดประกบกันได้อย่างสนิทดีหรือไม่กับตัวสปินเดิลขณะ นี้ได้มีการผลิตตัวจับยึดที่มีความละเอียดสูงถึงระดับน้อยกว่า 1 ไมครอน และมีผิวสำเร็จที่มีเรียบราวกระจกพื้นที่หน้าสัมผัสของตัวจับยึดกับสปินเดิลจึงแนบสนิทกันถึงกว่าร้อยละ 96
มุมเอียงของปลอกรัด (collet) :
โดยทั่วไปมุมของตัว Collet หรือ ลูกคอลเล็ท มักจะอยู่ในราว 16 องศา องศาที่เล็กลงกว่านี้นั่นหมายถึงว่าตัวจับยึดเครื่องมือยังจะมีค่า runout ที่ดีกว่า รูปที่ 3 แสดงให้เห็นตัวคอลเล็ทของตัวจับยึดนี้มีมุมเอียงเพียงแค่ 8 องศาเท่านั้นจึงเหมาะกับการที่จะเปลี่ยนมาใช้คอลเล็ทที่มีมุมน้อยกว่ากับตัวจับยึดที่ที่มีช่วงบีบยึดน้อยเมื่อเทียบกับคอลเล็ทธรรมดามุม 16 องศากับคอลเล็ทมุม 8 องศา ด้วยมุมที่แคบกว่าจะสามารถครอบคลุมช่วงการบีบยึดได้ดีกว่านั่นเอง และต้องใช้คอลเล็ทธรรมดาเพิ่มขึ้นเพื่อการจับยึดด้ามเครื่องมือขนาดต่างๆ จำนวนเท่ากัน
รูปที่ 3 ตัวจับยึดเครื่องมือซึ่งมีมุมเอียงของคอลเล็ทต่ำจะครอบคลุมวงการจับยึดได้ดีกว่าคอลเล็ทโดยทั่วไปจะมีมุมเอียง 16 องศา ขณะที่คอลเล็ทในรูปมีมุมเอียง 8 องศา
Collet Nut:
ตัวแหวนสกรูยึด หรือ ตัวนัทของลูกคอลเล็ท ที่ใช้จับยึดเครื่องมือเป็นอะไรที่มากกว่าความเป็นน็อตสกรูว์ธรรมดารางหมุนภายในของตัวแหวนของลูกคอลเล็ท เมื่อทำการหมุนเกลียวจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการจับยึด โดยทั่วไปหน้าสัมผัสระหว่างกันแหวนสกรูว์กับตัวคอลเล็ทเมื่อขันเกลียว จะมีแรงเสียดทานเกิดขึ้น แต่คอลเล็ทที่มีความเที่ยงตรงสูงบางชนิดจะมีการใส่ลูก ปืนระหว่างแหวนและรางหมุนเพื่อลดแรงเสียดทาน แต่การลดแรงเสียดทานทำให้แรงขันยึดลดลงซึ่งอาจทำให้ลูกคอลเล็ทเสียรูปและทำให้ความเที่ยงตรงแม่นยำเบี่ยงเบนได้
ปุ่มสำหรับยึด :
ชิ้นส่วนช่วยดึงกลับหรือ pull stud ตัวนี้เป็นชิ้นส่วนของตัวจับยึดที่เปลี่ยนได้ซึ่งไม่ควรเลือกใช้ของราคาถูกหรือประเภทใช้แล้วทิ้ง pull stud ที่มีคุณภาพสูงมีความทนทานต่อการสึกหรอและการเปลี่ยนรูปได้ดีกว่า เมื่อประกอบกับตัวจับยึดจะอยู่ในแนวศูนย์กลางมากที่สุด
ต้นทุนที่แท้จริงของค่า Runout
การพิจารณาเรื่องต้นทุนหรือคุณค่าที่ควรจะเป็นของค่าการเยื้องศูนย์ (runout) สามารถนำมาพิจารณาได้ด้วยการคำนวณดังตัวอย่างดอกสว่านคาร์ไบด์ขนาด 3 มม. มีต้นทุน 1,280 บาท ค่า runout ที่ดีที่สุดทำให้ได้งานจำนวน 148 รู (เฉลี่ย 10 บาท ต่อรู) ในขณะที่ runout ที่โตสุดทำให้ได้งานเพียงแค่ 1/3 เท่านั้น (เฉลี่ย 30 บาท ต่อรู) ดังนั้นตัวจับยึดที่มีคุณภาพสูงทำให้ค่า runout ที่ดีกว่าช่วยให้โรงงานประหยัดได้ถึง 1,600 ในทุก 100 รูเจาะ
การควบคุม runout ช่วยให้เครื่องมือทำงานได้เร็วขึ้น นั่นหมายถึงผลตอบแทนต่อการลงทุนหรือ ROI (return on investment) ที่ดีขึ้นสามารถวัดได้ที่รอบเวลาการผลิตทั้งหมดแทนที่จะเป็น เรื่องของการดูที่อายุเครื่องมือ ซึ่งสิ่งนี้ควรจะเป็นแนวความคิดใหม่สำหรับโรงงานที่ยังไม่ได้ตระหนักถึงความสำคัญ ของ runout ว่ามีความสำคัญมากเพียงใดในกระบวนการผลิต
