กระบวนการผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักรกลและการผลิตแม่พิมพ์ในอุตสาหกรรมสนับสนุน (Supporting Industry) ด้านกระบวนการตัดปาดผิว (Metal Removal Process) มีเป้าหมายเพื่อขึ้นรูปโลหะให้มีรูปร่างตามต้องการหรือตรงตามแบบ (Drawing) เป็นการผลิตชิ้นงานที่มีความละเอียดและเที่ยงตรงสูง (High Precision) การตัดปาดผิวชิ้นงานด้วยคมตัดของเครื่องมือตัด (Cutting Tools) และเครื่องจักรกลที่มีสมรรถนะสูง  ทั้งในด้านความสามารถใช้ความเร็วรอบการตัดสูง ถึง 8,000, 10,000 หรือสูงกว่า 20,000 – 100,000 รอบต่อนาที  ความเสถียรของโครงสร้างโดยรวมของเครื่องจักรที่สามารถรองรับรอบสูงๆ ได้  มีหลายรูปแบบหลายลักษณะ ขึ้นกับรูปร่างชิ้นงานที่ต้องการผลิตหรือตามแบบงานที่วิศวกรออกแบบไว้  และเป็นไปตามมาตรฐานของเครื่องมือตัดและเครื่องจักรกล โดยผู้ผลิต  มีหลายประเทศ ได้แก่ ญี่ปุ่น เยอรมัน สวีเดน อังกฤษ ฝรั่งเศส และอเมริกา เป็นต้น

เครื่องจักรกลงานตัดปาดผิวและเครื่องมือตัดที่ใช้งานในอุตสาหกรรมประเทศไทยจะนำเข้าเป็นส่วนใหญ่  ผลจากการศึกษาข้อมูลขั้นต้นจากเอกสาร และสื่อชนิดต่างๆ เช่น หนังสือ แผ่นพับ มากกว่า 30 รายการ รวมถึงข้อมูลจากตัวแทนจำหน่ายภายในประเทศ กว่า 8 ราย   พบว่า เครื่องมือตัดที่ผู้ผลิตชิ้นส่วนนิยมใช้มากที่สุด ได้แก่  แผ่นมีดคาร์ไบด์,  แผ่นมีดคาร์ไบด์เคลือบ (Coating Carbide), เซอร์เมท (Cermet), เซรามิกส์ (Ceramics) และ เครื่องมือตัดประเภทเหล็กกล้ารอบสูง (High speed steels) ที่อยู่ในรูปของ Solid High Speed Steels ทั้งเคลือบผิวและไม่เคลือบผิวแข็ง ส่วนตัวแทนจำหน่ายเครื่องจักรกลสำหรับงานเครื่องมือกล (Machine Tool) เช่น เครื่องกลึง กัด เจียระไน แบบธรรมดา(Manual machine) และเครื่องจักรกลอัตโนมัติ (CNC), Machining Center, CNC Lathe, CNC Milling  นำเข้าและจำหน่ายในประเทศ นานมากกว่า 15-20 ปี  บางบริษัทจำหน่ายเครื่องจักรได้มากกว่า 1,000 เครื่อง  พบว่าเครื่องกลึงธรรมดา (Manual Lathe) และ CNC Lathe มียอดขายมากกว่าเครื่องจักรชนิดอื่นๆ รองลงมา ได้แก่ เครื่องกัด (Milling) Machining Center และ CNC Milling สำหรับเครื่องกลึงในงานผลิตจำนวนมาก ส่วนใหญ่ใช้กับงานที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ในช่วง 4.0 – 34.0 มิลลิเมตร (หรืองานขนาด ไม่เกิน 1.5 นิ้ว)  พบว่าเครื่องกลึงอัตโนมัติที่จำหน่ายในเมืองไทยส่วนใหญ่ กำลังมอเตอร์ที่ใช้งานอยู่ในช่วง 5 – 20 Hp (โดยเฉลี่ย)   ความเร็วรอบ อยู่ในช่วง 10 – 3,500 รอบ/นาที   ส่วนเครื่องกลึงธรรมดา (Lathe) กำลังมอเตอร์อยู่ในช่วง 5 – 20 Hp  ความเร็วรอบอยู่ในช่วง 25 – 2,000 รอบ/นาที

.

รูปที่ 1 เทคโนโลยีเพื่อการผลิตเครื่องมือตัด แบบ Solid Cutting toolsโดยผู้ผลิตเครื่องมือตัด บริษัท ทูลพาร์ทโมลด์ จำกัด

รูปที่ 2  เอ็นมิลล์เหล็กกล้ารอบสูง (High speed steel) ผลิตด้วยเครื่อง 5-Axis CNC Grinding machine

เมื่อพิจารณาในส่วนของเครื่องมือตัดพบว่าเครื่องมือตัดแต่ละชนิดมีความสามารถในการตัดเฉือนได้แตกต่างกัน ได้แก่ แผ่นมีดคาร์ไบด์ สำหรับตัดเฉือนเหล็กหล่อ เหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กเครื่องมือ สามารถใช้ความเร็วตัดได้สูงถึง 150 เมตร/นาที (500 ฟุต/นาที) แผ่นมีดคาร์ไบด์เคลือบ (Coated Carbide) ด้วย TiN, TiC, Al2O3 สำหรับตัดเฉือนเหล็กหล่อ เหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กเครื่องมือ ใช้ความเร็วตัดได้ สูงถึง 275 เมตร/นาที  เซอร์เมท (Cermet) มีส่วนผสมของ Ni, Co, ผสม TiCN สูง สามารถตัดเฉือนได้ด้วยความเร็วตัด 365 เมตร/นาที (1,200 ฟุต/นาที) เซรามิกส์ (Ceramics) สามารถตัดเฉือนที่ความเร็วตัด 1,220 เมตร/นาที (4,000 ฟุต/นาที) และเครื่องมือตัดประเภทเหล็กกล้ารอบสูง (High Speed Steels) จะใช้ความเร็วตัดต่ำกว่าชนิดอื่นๆ โดยใช้งานได้ประมาณ 30-60 เมตร/นาที เป็นต้น [2]   เมื่อพิจารณาความสามารถในการตัดเฉือนชิ้นงานขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 มิลลิเมตรแล้ว เครื่องจักรแบบ Manual ที่ความเร็วรอบสูงสุด 2,000 รอบ/นาที สามารถตัดเฉือนได้ที่ความเร็วตัด 157 เมตร/นาที  สามารถใช้ได้กับเครื่องมือตัดชนิดคาร์ไบด์ที่ไม่เคลือบผิวเท่านั้น   และการผลิตในอุตสาหกรรมมีน้อยรายที่จะเลือกใช้ความเร็วตัดสูงสุด ด้วยสาเหตุ ปัญหาของสมรรถนะเครื่องกลึงด้านความทนทาน การเกิด Vibration หรือความเสถียรของเครื่องเมื่อใช้งานที่รอบสูงๆ เป็นสาเหตุสำคัญให้ไม่สามารถใช้รอบสูงได้  เมื่อพิจารณาภาพรวมแล้ว   จะเห็นได้ว่าเทคโนโลยีของการผลิตเครื่องจักรกลกับเทคโนโลยีของการผลิตเครื่องมือตัดและวัสดุเครื่องมือตัด   มีความแตกต่างกันด้านการใช้งานโดยสิ้นเชิง ในด้านความสามารถในการตัด หมายถึง รอบการทำงานสูงสุดของเครื่องกลึงเมื่อเทียบกับรอบการทำงานสูงสุดของเครื่องมือตัดไม่สัมพันธ์กัน   ผู้ใช้ต้องพิจารณาความคุ้มค่าด้านต้นทุน ก่อนการตัดสินใจเลือกใช้ให้เหมาะสม   แน่นอนว่าเครื่องรุ่นเก่ามากกว่า 5 – 10 ปี ย่อมใช้รอบการตัดได้ต่ำกว่าเครื่องที่จำหน่ายในปัจจุบัน

รูปที่ 3  รูปร่างของแผ่นมีดกลึง (Insert tools) รูปทรง S, W และ D เป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาอย่างต่อเนื่อง

รูปที่ 4  เครื่องจักรกลอัตโนมัติแนวตั้ง (Vertical spindle) สามารถใช้รอบสูง ตามข้อกำหนดหรือคุณสมบัติของแผ่นมีด

อุตสาหกรรมการผลิตในประเทศไทยเป็นผู้นำเทคโนโลยีเหล่านี้เข้ามาใช้  ถือได้ว่าความสอดคล้องด้านสมรรถนะด้านประสิทธิภาพการใช้งาน  ภายใต้เทคโนโลยีที่พัฒนาอย่างรวดเร็วในแต่ละรูปแบบระหว่างเครื่องจักรและเครื่องมือตัดแล้ว สำหรับอุตสาหกรรมการผลิตชิ้นส่วนภายในประเทศ   อุตสาหกรรมไทยจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีการศึกษาเชิงลึกถึงเทคนิคต่างๆ ในการผลิต   เทคโนโลยีที่นำเข้าจะเกิดช่องวางในการใช้งาน   เมื่อพิจารณาความคุ้มค่าเป็นช่องว่างที่ก่อให้เกิดความสูญเสียโดยไม่ทันรู้ตัวและมีโอกาสเกิดขึ้นหลายด้าน เช่น สูญเสียโอกาสด้านกำลังการการผลิต  เนื่องจากทำการผลิตที่กำลังการผลิตต่ำกว่าด้วยปัญหาข้างต้น สูญเสียโอกาสในการทำกำไรหรือเป็นสาเหตุของต้นทุนการผลิตสูง  ซึ่งส่งผลต่อการกำหนดราคาขายสินค้าอีกทอดหนึ่งและสูญเสียอำนาจต่อรองทางธุรกิจโดยเฉพาะชิ้นส่วนโลหะและแม่พิมพ์  สำหรับบ้านเราแล้วถือว่าเป็นอุตสาหกรรมที่สำคัญมากและเป็นอุตสาหกรรมที่อยู่ในแผนการพัฒนาของประเทศ

สำหรับเทคนิคการผลิตด้วยการตัดปาดผิวให้คุ้มค่า  นำไปสู่การลดความสูญเสีย  เพิ่มศักยภาพในการผลิต  และการแข่งขัน สามารถควบคุมต้นทุนได้อย่างเหมาะสมจะนำเสนอในคราวต่อไป

เอกสารอ้างอิง

1.Amitabga, B.and Inyyong, H. “Design of cutting tools” Michigan, America Society of Tool and Manufacturing Engineering, 1970.

2.J.R. Davis & Associates “ASM Specialty Handbook Tool Materials” first Printing, Printed in the United States of America, April 1995.

4. John Wiley & Sons “Machine Tool Practices” Third Edition