เครื่องกลึง CNC สามารถทำงานกับวัสดุอะไรได้บ้าง?

ในอุตสาหกรรมการผลิตยุคปัจจุบัน ความสามารถของเครื่องกลึง CNC ที่สามารถทำงานกับวัสดุหลากหลายชนิด แสดงให้เห็นถึงคุณค่าอย่างชัดเจน ไม่ว่าคุณจะทำงานเกี่ยวกับชิ้นส่วนยานยนต์ มอเตอร์พลังงานใหม่ หรือชิ้นส่วนที่ซับซ้อนในอุตสาหกรรมต่างๆ การเข้าใจว่าวัสดุใดบ้างที่เครื่องกลึง CNC สามารถประมวลผลได้ จะช่วยในการวางแผนการผลิตและหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดที่มีค่าใช้จ่ายสูง ความหลากหลายของวัสดุที่สามารถนำมาใช้งานได้มีมากกว่าที่หลายคนคิด ครอบคลุมตั้งแต่โลหะทั่วไปและโลหะผสมพิเศษ ไปจนถึงวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เพื่อความเข้าใจที่ดียิ่งขึ้นเกี่ยวกับประเภทของวัสดุที่เหมาะสมกับเครื่องกลึง CNC เรามาพิจารณาวัสดุที่ใช้บ่อยที่สุด และวิธีการทำงานกับวัสดุเหล่านั้นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

วัสดุโลหะทั่วไปที่ใช้กับเครื่องกลึง CNC

โลหะเป็นวัสดุที่นิยมใช้กับเครื่องกลึง CNC มากที่สุด เนื่องจากมีความแข็งแรงและใช้งานได้หลากหลาย โลหะที่นิยมนำมาขึ้นรูปมากที่สุดคือ เหล็กกล้า อลูมิเนียม และทองแดง โดยแต่ละชนิดเหมาะกับงานเฉพาะทางต่างกันไปตามคุณสมบัติพิเศษของแต่ละวัสดุ

เหล็กกล้าเป็นที่รู้จักในด้านความทนทาน ซึ่งในบรรดาเหล็กกล้าต่างๆ เช่น เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสม เหล็กกล้าคาร์บอนเป็นที่นิยมใช้มากที่สุด เพราะมีความแข็งแกร่งและราคาถูก ทำให้เหมาะสำหรับชิ้นส่วนทั่วไป เช่น ฟันเฟือง เพลา และแม้แต่ดรัมเบรกของยานพาหนะเพื่อการพาณิชย์ เครื่องกลึง CNC ทำงานกับเหล็กกล้าคาร์บอนได้อย่างยอดเยี่ยม สามารถสร้างรูปร่างที่ต้องการได้โดยมีความคลาดเคลื่อนไม่เกิน 0.01 มม. ส่วนเหล็กกล้าผสมรูปแบบอื่นๆ ที่มีธาตุผสมเช่น โครเมียมหรือนิกเกิล จะมีความแข็งแรงมากกว่า ซึ่งออกแบบมาเพื่อใช้กับชิ้นส่วนที่ต้องรับแรงกดและความเสียดสีอย่างรุนแรง เช่น อุปกรณ์ไฮดรอลิก เครื่องกลึง CNC ไม่ได้ตัดเหล็กกล้าผสมแบบสุ่ม แต่จะเลือกวิธีการตัดที่เหมาะสมกับชนิดของเหล็กกล้าแต่ละประเภท เพื่อให้มั่นใจว่าชิ้นงานจะไม่ได้รับความเสียหาย

เครื่องกลึงซีเอ็นซีทำงานได้ดีกับอลูมิเนียมเช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในภาคส่วนพลังงานใหม่ คุณสมบัติของอลูมิเนียมที่มีน้ำหนักเบาทำให้มันเหมาะอย่างยิ่งสำหรับเปลือกมอเตอร์และชิ้นส่วนอื่นๆ ของยานยนต์พลังงานใหม่ เนื่องจากมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ช่วยเพิ่มระยะทางการขับขี่ของยานพาหนะ นอกจากนี้ อลูมิเนียมมักจะนิ่มกว่าโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็กส่วนใหญ่ ซึ่งทำให้สามารถใช้ความเร็วแกนหมุนที่สูงขึ้น และส่งผลให้เวลาในการผลิตแต่ละรอบสั้นลง ตัวอย่างเช่น เครื่องกลึงซีเอ็นซีที่ใช้ในการผลิตเปลือกมอเตอร์อลูมิเนียมสามารถขึ้นรูปตัวเรือนด้านนอกและเจาะรูที่ต้องการได้พร้อมกัน จึงไม่จำเป็นต้องดำเนินการขั้นตอนรองเพิ่มเติม ด้วยเหตุผลเหล่านี้ ผู้ผลิตจึงเลือกใช้เครื่องกลึงซีเอ็นซีสำหรับชิ้นส่วนอลูมิเนียม

เช่นเดียวกับเครื่องจักรกลซีเอ็นซี เครื่องกลึงซีเอ็นซีทำงานได้ดีกับทองแดงและโลหะผสมของทองแดง (ทองเหลืองและบรอนซ์) ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับตัวนำไฟฟ้าและตัวนำความร้อน รวมถึงเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ทำจากทองแดง ส่วนประกอบตกแต่งและวาล์วบางประเภทสามารถผลิตจากทองเหลือง ซึ่งเป็นโลหะผสมของทองแดงกับสังกะสี ข้อดีเพิ่มเติมคือพื้นผิวที่เรียบเนียน นอกจากนี้ ความสามารถในการขึ้นรูปของชิ้นส่วนเหล่านี้ยังเป็นข้อได้เปรียบอีกประการหนึ่ง เพราะสามารถทนต่อกระบวนการตัดโดยไม่เกิดการแตกร้าว อีกทั้งความแม่นยำของเครื่องกลึงซีเอ็นซียังมีความสำคัญอย่างมาก เนื่องจากชิ้นส่วนทองแดงจำเป็นต้องมีความคลาดเคลื่อนที่แคบเพื่อให้เข้ากับชิ้นส่วนอื่นๆ ในระบบไฟฟ้าได้อย่างพอดี

วัสดุที่ไม่ใช่โลหะซึ่งสามารถใช้กับเครื่องกลึงซีเอ็นซีได้

นอกเหนือจากการเน้นโลหะแล้ว เครื่องกลึงซีเอ็นซียังสามารถแปรรูปวัสดุที่ไม่ใช่โลหะต่างๆ ได้ ซึ่งมีความสำคัญต่ออุตสาหกรรมที่เน้นชิ้นส่วนที่ไม่ใช่โลหะ ซึ่งมีน้ำหนักเบากว่าและทนต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่า วัสดุที่ไม่ใช่โลหะหลักๆ ได้แก่ พลาสติก ไม้ และกราไฟต์

พลาสติกเป็นหนึ่งในวัสดุที่ไม่ใช่โลหะหลายชนิดที่มีประโยชน์และถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย เนื่องจากมีน้ำหนักเบา ราคาถูก และมีให้เลือกหลากหลายประเภท พลาสติกบางชนิดที่สามารถนำมารีดด้วยเครื่องกลึง CNC ได้ ได้แก่ ABS, PP และไนลอน โดย ABS ถูกใช้ในการผลิตชิ้นส่วนต่างๆ เช่น ฟันเฟืองพลาสติก และตัวเรือนอุปกรณ์ขนาดเล็ก เนื่องจากมีความเหนียวและทนต่อแรงกระแทก ส่วน PP ถูกใช้ในการผลิตท่อและภาชนะที่ต้องการความยืดหยุ่นและทนต่อสารเคมี เครื่องกลึง CNC จำเป็นต้องควบคุมความเร็วอย่างระมัดระวังเมื่อทำงานกับพลาสติก เนื่องจากความร้อนที่เกิดขึ้นจากการตัดที่เร็วเกินไปอาจทำให้พลาสติกร้อนละลายหรือบิดงอได้ อย่างไรก็ตาม หากตั้งค่าเครื่องอย่างเหมาะสม เครื่องกลึง CNC ก็สามารถผลิตชิ้นส่วนพลาสติกที่มีความแม่นยำและผิวเรียบตรงตามข้อกำหนดของแบบออกแบบได้ ตัวอย่างเช่น การใช้เครื่องกลึง CNC ในการผลิตข้อต่อพลาสติกสำหรับอุปกรณ์พลังงานใหม่ เพื่อให้มั่นใจว่าจะได้รอยต่อที่แน่นสนิท

คุณอาจคิดว่าไม้เป็นวัสดุที่แปลกสำหรับเครื่องกลึง CNC แต่ไม้กลับเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตชิ้นงานแบบพิเศษหรือตกแต่งประดับประดา ไม้โอ๊กและเมเปิลเป็นไม้แกร่งที่ดีที่สุดชนิดหนึ่ง เพราะมีความคงตัวและผิวเรียบ เครื่องกลึง CNC สามารถผลิตชิ้นงานไม้ เช่น ด้ามจับเครื่องมือแบบพิเศษ ราวจับบันได หรือแม้แต่ขาโต๊ะไม้ เครื่องกลึง CNC มีความแม่นยำสูง ทำให้ชิ้นงานทุกชิ้นสม่ำเสมอ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการผลิตจำนวนมาก แทนที่จะทำการกลึงไม้ด้วยมือ เครื่องกลึง CNC สามารถผลิตชิ้นงานไม้ที่เหมือนกันได้เร็วกว่า เพราะไม่เกิดความล้า

กราไฟต์สามารถทำงานได้ดีบนเครื่องกลึงซีเอ็นซี โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมโฟโตโวลเทก (พลังงานแสงอาทิตย์) กราไฟต์เกรดโฟโตโวลเทคถูกใช้ในการผลิตท่อแนวร่วม ซึ่งผนังด้านในจำเป็นต้องเรียบเพื่อควบคุมการหลอมละลายของซิลิคอนและรักษาระบบสนามความร้อน ท่อเหล่านี้มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 300-500 มม. และยาว 400-600 มม. — ขนาดที่เครื่องกลึงซีเอ็นซีสามารถจัดการได้อย่างง่ายดาย เครื่องเหล่านี้ได้รับการออกแบบให้ทำการตัดอย่างช้าๆ และสม่ำเสมอ เพื่อป้องกันไม่ให้กราไฟต์ที่เปราะบางแตกหัก ส่งผลให้ได้ท่อที่มีความเรียบตรงตามต้องการสำหรับอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ ดังนั้น ผู้ผลิตส่วนใหญ่ในภาคส่วนโฟโตโวลเทคจึงใช้เครื่องกลึงซีเอ็นซีสำหรับชิ้นส่วนกราไฟต์

วัสดุพิเศษที่สามารถกลึงด้วยเครื่องซีเอ็นซีในกระบวนการผลิตขั้นสูง

สำหรับอุตสาหกรรมการผลิตขั้นสูงและอุตสาหกรรมการบินอวกาศ ซึ่งมาตรฐานของอุตสาหกรรมยังคงถือว่าเป็นแบบดั้งเดิม วัสดุที่ต้องการจะต้องเฉพาะทางมากกว่า เนื่องจากอุตสาหกรรมเหล่านี้จำเป็นต้องใช้วัสดุเกรดพิเศษที่สามารถทนต่อสภาวะที่รุนแรงได้ แม้ว่าจะต้องมีการตั้งค่าอย่างระมัดระวังมากขึ้น แต่เครื่องกลึง CNC ขั้นสูงก็สามารถทำงานกับวัสดุที่แข็งแกร่งและทนทานเป็นพิเศษเหล่านี้ได้อย่างยอดเยี่ยม

โลหะผสมไทเทเนียมมีความแข็งแรงสูง น้ำหนักเบา และทนต่อการกัดกร่อนได้ดี เหมาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ เช่น น็อตยึดเครื่องบินและชิ้นส่วนเครื่องยนต์ ปัญหาเดียวของไทเทเนียมคือความแข็งที่มากทำให้การตัดแต่งเป็นเรื่องท้าทาย สำหรับชิ้นส่วนไทเทเนียมในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ เครื่องกลึง CNC จะต้องใช้เครื่องมือตัดพิเศษที่ทำจากคาร์ไบด์ และต้องทำงานที่ความเร็วต่ำกว่าปกติ เพื่อป้องกันไม่ให้ทั้งเครื่องมือและไทเทเนียมเกิดความร้อนสูงเกินไป แม้จะมีการปรับเหล่านี้ เครื่องกลึง CNC ก็ยังสามารถผลิตชิ้นส่วนได้อย่างแม่นยำตามข้อกำหนดที่เข้มงวดของอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ตัวอย่างเช่น การผลิตสลักเกลียวไทเทเนียมสำหรับเครื่องบิน เครื่องกลึง CNC สามารถควบคุมค่าความคลาดเคลื่อนได้ถึง 0.005 มม. ซึ่งเป็นค่าที่จำเป็นสำหรับสลักเกลียว

นอกเหนือจากที่ได้กล่าวมาแล้ว เครื่องกลึงซีเอ็นซียังถูกใช้ในการประมวลผลโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ เช่น อินโคเนล ฮาสเทลลอย หรือโลหะผสมพิเศษอื่น ๆ ซึ่งล้วนมีคุณสมบัติทนต่อความร้อนสูงได้ดีเยี่ยมเกินกว่า 1,000°C โลหะผสมเหล่านี้ถูกใช้ในการผลิตชิ้นส่วนสำหรับเครื่องยนต์เจ็ตหรือโรงไฟฟ้า ปัญหาหลักในการแปรรูปโลหะผสมดังกล่าวคือ วัสดุมีความแข็งมาก ก่อให้เกิดความร้อนสูงในระหว่างการตัด และทำให้เครื่องมือตัดทื่อเร็ว เครื่องกลึงซีเอ็นซีจึงติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและใช้เครื่องมือที่ทำจากวัสดุที่มีความแข็งสูงพิเศษ เช่น ไบโบรอนไนไตรด์แบบลูกบาศก์ (CBN) ผู้ประกอบการบางรายของเครื่องกลึงซีเอ็นซียังให้บริการระบบที่ออกแบบเฉพาะเพื่อการกลึงโลหะผสมเหล่านี้ การออกแบบเฉพาะเช่นนี้ครอบคลุมทุกส่วนประกอบของระบบ เพื่อให้สามารถกลึงโลหะผสมได้อย่างราบรื่น การออกแบบเฉพาะในลักษณะนี้ทำให้ผู้ผลิตสามารถแมกนีเซียมโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงได้โดยไม่ลดทอนคุณภาพของการกลึง

แนวทางในการเลือกวัสดุสำหรับการปฏิบัติงานเครื่องกลึง CNC

การเข้าใจวัสดุที่สามารถนำมาประมวลผลบนเครื่องกลึง CNC ได้ ถือว่าทำได้ครึ่งทางแล้ว คุณยังจำเป็นต้องตั้งค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสม และเลือกใช้เครื่องมือตัดที่ถูกต้องสำหรับวัสดุที่เลือกไว้ ขั้นตอนปฏิบัติที่เป็นรูปธรรมบางอย่างอาจช่วยให้ได้ผลลัพธ์ตามที่ต้องการ

เครื่องมือตัดที่คุณเลือกต้องสอดคล้องกับวัสดุที่กำลังทำการตัด สำหรับเครื่องมือตัดคาร์ไบด์ (ซึ่งมีความแข็งแรงและเหมาะสำหรับการตัดโลหะส่วนใหญ่ เช่น เหล็กและอลูมิเนียม รวมถึงโลหะผสมอื่นๆ) จะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพกับโลหะ สำหรับการตัดวัสดุไม่ใช่โลหะ (เช่น พลาสติกและไม้) ควรใช้เครื่องมือตัดจากเหล็กความเร็วสูง (HSS) ซึ่งมีความคมมากกว่าและมีแนวโน้มจะทำให้วัสดุเสียหายน้อยลง สำหรับโลหะผสมที่มีความแข็งสูง (เช่น ไทเทเนียม) ควรเลือกใช้เครื่องมือเคลือบ CBN หรือเพชร ซึ่งสามารถตัดได้ดีและทนต่อการกัดกร่อน การเลือกเครื่องมือที่ผิดประเภทจะทำให้ชิ้นงานเสียหาย และทำลายเครื่องกลึง CNC อย่างช้าๆ

สุดท้ายนี้ การตั้งค่าความเร็วและอัตราการให้อาหารของเครื่อง CNC ต้องปรับให้เหมาะสมกับวัสดุที่ใช้ตัดด้วย เรียกว่า อัตราการให้อาหารของเครื่องกลึง CNC ซึ่งหมายถึง ความเร็วและแรงที่เครื่องมือใช้กับวัสดุขณะทำการตัด ส่วนความเร็ว หมายถึง อัตราที่วัสดุหมุนรอบตัวเอง ความเร็วในการตัดที่ต่ำจะเหมาะกับโลหะอ่อนๆ เช่น อลูมิเนียม ในขณะที่ความเร็วที่สูงขึ้นจะมีประสิทธิภาพมากกว่า (ผิวงานเรียบ) และผลิตได้รวดเร็วกว่า (เวลาตัดสั้นลง) แต่ความเร็วสูงจะใช้ได้ดีกับโลหะที่แข็งกว่า เช่น ไทเทเนียม สำหรับงานอลูมิเนียม ความเร็วของเครื่องกลึง CNC ควรอยู่ที่ 2000 รอบต่อนาที (RPM) และสำหรับงานไทเทเนียม ควรอยู่ที่ 500 รอบต่อนาที (RPM)

ขั้นตอนต่อไปคือการเตรียมวัสดุก่อนใช้งาน สำหรับโลหะเช่น เหล็กและทองแดง รวมถึงการทำความสะอาดสิ่งสกปรก สนิม และสิ่งปนเปื้อนอื่นๆ สิ่งปนเปื้อนเหล่านี้อาจทำให้เครื่องกลึง CNC เสียหาย และก่อให้เกิดความไม่สม่ำเสมอในการตัด ส่วนวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น กราไฟต์ เครื่องจะทำงานได้ดีขึ้นหากวัสดุมีขนาดที่เหมาะสมอยู่แล้ว ซึ่งจะช่วยลดเวลาในการตัดและเพิ่มประสิทธิภาพ นอกจากนี้ บางวัสดุ เช่น เหล็กกล้าผสม อาจจำเป็นต้องผ่านกระบวนการอบความร้อน เพื่อให้ตัดได้ง่ายยิ่งขึ้น ขั้นตอนเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าเครื่องกลึง CNC จะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และผลิตชิ้นส่วนที่มีคุณภาพ