การเจียรเครื่องมือเพชรด้วยเครื่อง CNC: เหตุใดจึงต้องใช้ 5 แกน?

การเจียรเครื่องมือเพชรด้วยเครื่อง CNC: เหตุใดจึงต้องใช้ 5 แกน?

ถ้าคุณเคยเห็นเครื่องเจียรเพชรทำงานอย่างยากลำบากในการรักษาความคมของขอบที่ 2 ไมครอนบนเม็ดมีด PCD คุณก็จะรู้คำตอบก่อนที่ผมจะพูดเสียอีก: เพราะเครื่องจักร 3 แกนไม่สามารถชดเชยการสึกหรอของล้อเจียรได้แบบเรียลไทม์ และเพชรก็ไม่ให้อภัย คำถามในหัวข้อไม่ใช่คำถามเชิงโวหาร หลังจากอยู่ในวงการนี้มาสองทศวรรษ ผมบอกคุณได้เลยว่าการเปลี่ยนไปใช้เครื่องเจียรเพชร CNC 5 แกนไม่ใช่เรื่องของการตลาด แต่เป็นเรื่องของการอยู่รอดในการผลิตที่มีความหลากหลายสูงและมีความแม่นยำสูง ที่ NANTONG LUCUBRATE MACHINERY TECHNICAL LTD. เราสร้างชื่อเสียงของเราจากการแก้ปัญหาดังกล่าวโดยเฉพาะ มาดูกันให้ชัดเจนเลยดีกว่า

ปัญหาหลักข้อที่ 1: การสึกหรอของล้อและการสูญเสียความละเอียดระดับพันไมครอน

ลองนึกภาพว่าคุณกำลังเจียรเม็ดมีดตัด PCD จำนวน 200 ชิ้น สำหรับตัววาล์วเกียร์รถยนต์ ข้อกำหนดของคุณคือ รัศมีคมตัด 5 μm ±0.5 μm มุมคายเศษ 15° ±0.1° บนเครื่องเจียร 3 แกน คุณทำการลับคมล้อเพชรทุกๆ 10 ชิ้น เมื่อถึงชิ้นที่ 50 ล้อเจียรจะสูญเสียรัศมีไป 8 μm รัศมีคมตัดของคุณคลาดเคลื่อนไปเป็น 8 μm เม็ดมีดยังคงดูเงางาม แต่ไม่ผ่านการตรวจสอบด้วย CMM คุณต้องทิ้งเม็ดมีด 20 ชิ้น ในราคาชิ้นละ 45 ดอลลาร์ รวมแล้วเสียเงินไป 900 ดอลลาร์ แล้วคุณยังเสียเวลาการผลิตไป 4 ชั่วโมง นี่คือสถานการณ์ที่ทำให้เจ้าของโรงงานนอนไม่หลับในตอนกลางคืน

สาเหตุหลักคืออะไร? การขยายตัวเนื่องจากความร้อนและการสึกหรอจากการเสียดสี การเจียรด้วยเพชร PCD หรือ CVD ใช้ล้อเพชรแบบยึดติดด้วยแก้ว ล้อจะสึกหรอในสองลักษณะ คือ การสึกหรอจากการเสียดสี (การแบนราบของเม็ดเพชร) และการแตกของเม็ดเพชร ในการเจียรแบบ 3 แกน คุณไม่สามารถเปลี่ยนจุดสัมผัสได้โดยไม่ต้องทำการติดตั้งใหม่ ดังนั้นล้อจึงสึกหรอไม่สม่ำเสมอ ผลที่ได้คือ คุณภาพคมตัดไม่สม่ำเสมอ เวลาในการทำงานนานขึ้น และอัตราของเสียที่กัดกินกำไรของคุณ

ปัญหาที่ 2: ความเสียหายจากความร้อนและรอยแตกร้าวขนาดเล็ก

เพชรเป็นวัสดุที่แข็งที่สุดในโลก แต่ก็เปราะบาง เมื่อคุณเจียรเพชร สารยึดเกาะโคบอลต์จะขยายตัวเร็วกว่าเม็ดเพชร หากน้ำหล่อเย็นไม่สัมผัสกับบริเวณที่ต้องการอย่างแม่นยำ จะเกิดรอยแตกเล็กๆ ขึ้น รอยแตกเหล่านี้จะไม่ปรากฏให้เห็นจนกว่าเครื่องมือจะถูกใช้งานแล้ว จากนั้นเม็ดเพชรก็จะเสียหายอย่างรุนแรง สำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่เจียรหัวเพชรสำหรับสว่านทันตกรรม รอยแตกเล็กๆ เพียงรอยเดียวอาจหมายถึงการเรียกคืนสินค้า ค่าใช้จ่ายนั้นไม่ใช่แค่ตัวเครื่องมือ แต่รวมถึงความรับผิดชอบด้วย ผมเคยเห็นหัวเพชรมูลค่า 12,000 ดอลลาร์ถูกทิ้งเพราะความเสียหายจากความร้อนที่เริ่มต้นจากการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเพียง 10 องศาเซลเซียส

ปัญหาที่ 3: เวลาในการผลิตและกับดักของการผสมส่วนผสมสูง

การผลิตแบบหลากหลายแต่ปริมาณน้อยกลายเป็นเรื่องปกติใหม่แล้ว โรงงานรับจ้างผลิตอาจเจียรเครื่องมือเพชรที่มีรูปทรงเรขาคณิตแตกต่างกันถึง 20 แบบในหนึ่งสัปดาห์ บนเครื่องจักร 3 แกน รูปทรงเรขาคณิตใหม่แต่ละแบบต้องใช้ฟิกซ์เจอร์ใหม่ รอบการลับคมใหม่ และการตั้งค่าใหม่ เวลาในการตั้งค่าอาจใช้เวลา 2 ชั่วโมง เวลาในการเจียรเพียง 30 นาที คุณกำลังขาดทุนในทุกชิ้นส่วน ที่แย่กว่านั้นคือ ผู้ปฏิบัติงานต้องเป็นช่างทำเครื่องมือที่มีฝีมือ และพวกเขากำลังเกษียณเร็วกว่าที่เราจะหาคนมาทดแทนได้

วิธีแก้ปัญหาที่ 1: พลศาสตร์ 5 แกน พร้อมการตกแต่งชิ้นงานระหว่างกระบวนการ

วิธีแก้ปัญหาการสึกหรอของล้อเจียรคือ ต้องไม่ปล่อยให้ล้อเจียรสึกหรอไม่สม่ำเสมอ เครื่องเจียรเพชร CNC 5 แกนสามารถเอียงหัวล้อเจียรเพื่อให้ได้พื้นผิวการตัดที่สดใหม่กับชิ้นงาน ที่บริษัท NANTONG LUCUBRATE MACHINERY TECHNICAL LTD. เครื่องจักรของเราใช้ชุดแต่งล้อเจียรแบบหมุนที่แต่งล้อเจียรในระหว่างกระบวนการผลิตโดยไม่ต้องหยุดรอบการทำงาน โปรไฟล์ของล้อเจียรจะถูกวัดด้วยหัววัดเลเซอร์ทุกๆ 5 ชิ้น และระบบ CNC จะปรับเส้นทางการเคลื่อนที่ของเครื่องมือเพื่อชดเชยการสึกหรอ ผลลัพธ์: ความสม่ำเสมอของรัศมีคมตัด ±0.3 μm ในชิ้นงานกว่า 500 ชิ้น อัตราของเสียลดลงจาก 10% เหลือต่ำกว่า 1%

วิธีแก้ปัญหาที่ 2: การทำความเย็นด้วยความเย็นยิ่งยวดและการทำแผนที่ความร้อน

ความเสียหายจากความร้อนเป็นปัญหาทางฟิสิกส์ คุณไม่สามารถหยุดการเกิดความร้อนได้ แต่คุณสามารถจัดการมันได้ เราใช้การผสมผสานระหว่างสารหล่อเย็นแรงดันสูง (70 บาร์) และระบบการทำแผนที่ความร้อนที่คาดการณ์การกระจายความร้อนโดยอิงจากคุณสมบัติของวัสดุและพารามิเตอร์การเจียร สำหรับการเจียรแบบ PCD เราแนะนำมุมคายเศษลบ 15° และความเร็วล้อ 25 เมตร/วินาที สำหรับการเจียรเพชร CVD เราเปลี่ยนไปใช้มุมคายเศษบวก 20° และความเร็ว 18 เมตร/วินาที สารหล่อเย็นจะถูกส่งผ่านดุมล้อ ไม่ใช่จากด้านข้าง ซึ่งจะช่วยลดอุณหภูมิสูงสุดในบริเวณการเจียรลง 40% และขจัดปัญหาการแตกร้าวขนาดเล็กได้

วิธีแก้ปัญหาที่ 3: การติดตั้งอุปกรณ์จับยึดแบบเปลี่ยนเร็วและการตรวจสอบชิ้นงานขณะอยู่บนเครื่องจักร

เพื่อลดเวลาในการตั้งค่า คุณต้องกำจัดขั้นตอนการจับยึดชิ้นงานด้วยมือ เครื่องจักร 5 แกนของเราใช้ระบบจับยึดแบบจุดศูนย์ที่มีความแม่นยำในการทำซ้ำ 2 ไมโครเมตร ผู้ปฏิบัติงานเพียงแค่ใส่ชิ้นงานเข้าไป และเครื่องจะตรวจสอบชิ้นงานเพื่อหาตำแหน่งที่แท้จริง จากนั้นเครื่อง CNC จะคำนวณเส้นทางการเคลื่อนที่ของเครื่องมือ สำหรับรูปทรงเรขาคณิตใหม่ ผู้ปฏิบัติงานเพียงแค่เรียกใช้โปรแกรมพาราเมตริก ไม่จำเป็นต้องใช้ CAD/CAM เวลาในการตั้งค่าลดลงจาก 2 ชั่วโมงเหลือเพียง 12 นาที นั่นคือลดลงถึง 90%

ตารางเปรียบเทียบ: การเจียรเครื่องมือเพชร CNC แบบ 3 แกน กับ 5 แกน

กรณีศึกษาลูกค้า

กรณีที่ 1: เยอรมนี – ตัวยึด PCD สำหรับยานยนต์

ฮันส์ มุลเลอร์ ผู้จัดการฝ่ายผลิตของบริษัทผู้ผลิตชิ้นส่วนยานยนต์ระดับ Tier 1 ในเมืองสตุทการ์ท กำลังทำการเจียรเม็ดมีด PCD สำหรับหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง เครื่องจักร 3 แกนของพวกเขามีอัตราของเสีย 11% หลังจากติดตั้งเครื่องเจียร 5 แกน LUCUBRATE อัตราของเสียลดลงเหลือ 0.7% เวลาในการผลิตต่อเม็ดมีดลดลงจาก 4.2 นาทีเหลือ 2.8 นาที มุลเลอร์กล่าวว่า “เราลังเลใจเกี่ยวกับกระบวนการเจียรแต่งชิ้นงาน แต่หลังจาก 6 เดือน เราไม่พบรอยแตกร้าวจากความร้อนเลยแม้แต่ชิ้นเดียว เครื่องจักรนี้คืนทุนได้ภายใน 9 เดือน”

กรณีที่ 2: สหรัฐอเมริกา – หัวเจาะเพชรทางการแพทย์

ดร. เอมิลี่ เฉิน ผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยและพัฒนาของบริษัทผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์แห่งหนึ่งในมินนิอาโปลิส ต้องการเจียรหัวเจาะเพชรขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5 มม. ให้มีรัศมีขอบ 2 ไมโครเมตร เครื่องจักรเก่าของพวกเขาทำได้เพียง 5 ไมโครเมตรเท่านั้น แต่เครื่อง LUCUBRATE ที่มีระบบการประมาณค่าแบบ 5 แกนและการระบายความร้อนด้วยความเย็นจัด สามารถเจียรได้ละเอียดถึง 1.8 ไมโครเมตรอย่างสม่ำเสมอ อัตราของเสียลดลงจาก 15% เหลือ 2% ดร. เฉินกล่าวว่า “คุณสมบัติการแมปความร้อนเป็นสิ่งที่เปลี่ยนแปลงเกมอย่างแท้จริง ตอนนี้เราสามารถเจียรด้วยอัตราการป้อนที่สูงขึ้นถึง 30% โดยไม่มีรอยแตกขนาดเล็ก”

กรณีที่ 3: ญี่ปุ่น – แผ่นกระจายความร้อนเพชร CVD

เคนจิ ทานากะ ซีอีโอของบริษัทผลิตเครื่องมือสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ในโอซาก้า กำลังทำการเจียรแผ่นกระจายความร้อนเพชร CVD สำหรับเครื่องขยายสัญญาณ 5G ปัญหาที่พบคือการบิ่นที่ขอบ เครื่องจักร 5 แกนของ LUCUBRATE พร้อมระบบจับยึดชิ้นงานบนเครื่อง ช่วยลดการบิ่นจาก 8% เหลือเพียง 0.5% ทานากะกล่าวว่า “ระบบจับยึดแบบจุดศูนย์นั้นยอดเยี่ยมมาก เราเปลี่ยนรูปทรงเรขาคณิตถึง 20 ครั้งต่อวัน การตั้งค่าจึงใช้เวลาเพียง 10 นาที ไม่ใช่ 2 ชั่วโมง”

กรณีที่ 4: อิตาลี – เครื่องมือลับคมเพชรสำหรับล้อเจียร

จูเลีย รอสซี เจ้าของร้านลับคมเครื่องมือในมิลาน ต้องการผลิตเครื่องมือลับคมเพชรที่มีรูปทรงซับซ้อน เครื่องจักร 3 แกนของเธอต้องใช้การตั้งค่าถึง 3 ครั้งต่อชิ้น แต่เครื่องจักร 5 แกนของ LUCUBRATE สามารถทำได้ในการตั้งค่าเพียงครั้งเดียว การผลิตเพิ่มขึ้นจาก 30 ชิ้นเป็น 85 ชิ้นต่อวัน รอสซีกล่าวว่า “การเขียนโปรแกรมแบบพาราเมตริกนั้นง่ายมาก จนเด็กฝึกงานของฉันสามารถใช้งานได้ ฉันได้ย้ายช่างทำเครื่องมืออาวุโสของฉันไปทำงานในฝ่ายวิจัยและพัฒนาแล้ว”

การสมัครและพันธมิตร

เครื่องเจียรเพชร CNC 5 แกนของเราถูกนำไปใช้ในงานต่างๆ ดังนี้:

• ชิ้นส่วนยานยนต์: เม็ดมีด PCD สำหรับบล็อกเครื่องยนต์ วาล์วเกียร์ และหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง
• อวกาศยาน: เครื่องมือคาร์ไบด์เคลือบเพชรสำหรับการเจาะ CFRP
• อุปกรณ์ทางการแพทย์: หัวเจาะเพชร ใบมีดผ่าตัด และสว่านทันตกรรม
• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์: แผ่นกระจายความร้อนเพชร CVD และใบมีดตัดเซมิคอนดักเตอร์

เราร่วมมือกับผู้จัดจำหน่ายและผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม (OEM) ที่ต้องการความแม่นยำที่สม่ำเสมอ ตัวอย่างเช่น ผู้ผลิตเครื่องมือกลชาวเยอรมันนำแกนเจียรของเราไปใช้ในเครื่องจักรกล 5 แกนของพวกเขา บริษัทการค้าของญี่ปุ่นจัดหาเครื่องจักรของเราให้กับลูกค้าในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ความร่วมมือเหล่านี้สร้างขึ้นบนพื้นฐานของข้อมูล: เราจัดทำรายงานความร้อนและการสึกหรออย่างครบถ้วนสำหรับเครื่องจักรทุกเครื่องที่เราจัดส่ง

คำถามที่พบบ่อย

Q1: โดยทั่วไปแล้ว ล้อเจียร PCD บนเครื่องเจียร 5 แกนจะมีอายุการใช้งานนานเท่าใด?

A: ด้วยการลับคมล้อเจียรแบบต่อเนื่อง ล้อเจียรเพชรเคลือบแก้วจะมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าเครื่องจักร 3 แกนถึง 3-5 เท่า สำหรับการเจียรแบบ PCD คาดว่าจะใช้งานได้ประมาณ 800-1200 ชิ้นต่อล้อ ขึ้นอยู่กับปริมาณสารยึดเกาะ สิ่งสำคัญคือการรักษาความคมของล้อให้คงที่ ซึ่งจะช่วยลดการสึกหรอ

Q2: เครื่องของคุณสามารถเจียรเพชรทั้งแบบ PCD และ CVD ได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนล้อเจียรหรือไม่?

A: ใช่ครับ แต่คุณต้องปรับพารามิเตอร์ การเจียระไนแบบ PCD ต้องการเกรดล้อที่อ่อนกว่า (JK) และความเร็วล้อที่สูงกว่า (25-30 เมตร/วินาที) ส่วนการเจียระไนแบบ CVD ต้องการเกรดที่แข็งกว่า (LM) และความเร็วที่ต่ำกว่า (15-20 เมตร/วินาที) เครื่อง CNC ของเราสามารถจัดเก็บสูตรการทำงานทั้งสองแบบได้ และผู้ใช้งานสามารถสลับโหมดได้ด้วยการสัมผัสเพียงครั้งเดียว

Q3: คุณตรวจสอบความสม่ำเสมอของรัศมีขอบได้อย่างไร?

A: เราใช้หัววัดเลเซอร์แบบติดตั้งบนเครื่องจักรที่วัดรัศมีขอบทุกๆ 5 ชิ้น ข้อมูลจะถูกส่งกลับไปยังเครื่อง CNC เพื่อปรับเส้นทางการตัด สำหรับการตรวจสอบแบบออฟไลน์ เราแนะนำให้ใช้เครื่องวัดการแทรกสอดแสงสีขาว เราจะจัดทำกราฟความสัมพันธ์ระหว่างหัววัดเลเซอร์และเครื่องวัดการแทรกสอดแสงให้ด้วย

คำถามที่ 4: เครื่องเจียรเพชร 5 แกนใช้พลังงานเท่าไร?

A: เครื่องรุ่นมาตรฐานของเราใช้พลังงาน 25 กิโลวัตต์ระหว่างการเจียร และ 8 กิโลวัตต์ในโหมดสแตนด์บาย การปรับแต่งชิ้นงานระหว่างกระบวนการใช้พลังงานเพิ่มอีก 2 กิโลวัตต์ เมื่อเทียบกับเครื่องเจียร 3 แกนที่มีรอบการปรับแต่งบ่อยครั้ง พลังงานรวมต่อชิ้นงานจะต่ำกว่า 30% เนื่องจากเวลาในการทำงานต่อรอบสั้นกว่า

Q5: คุณจัดการกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในระหว่างการผลิตตลอด 24 ชั่วโมงอย่างไร?

A: ฐานเครื่องทำจากคอนกรีตโพลีเมอร์ ซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน 8 μm/m·K นอกจากนี้เรายังใช้เครื่องทำความเย็นแบบวงปิดที่รักษาอุณหภูมิให้คงที่ที่ ±0.5°C เครื่อง CNC จะชดเชยการเคลื่อนตัวที่เหลืออยู่โดยใช้แบบจำลองทางความร้อน ในช่วงเวลา 24 ชั่วโมง การเคลื่อนตัวของรัศมีขอบจะน้อยกว่า 0.2 μm

บทสรุปและข้อเสนอแนะเพื่อการดำเนินการ

คำถามที่ว่า “ทำไมต้องใช้เครื่อง 5 แกน?” มีคำตอบง่ายๆ คือ เพราะเครื่อง 3 แกนสู้ไม่ได้ในเรื่องความแม่นยำ อัตราของเสีย หรือเวลาในการตั้งค่า ที่บริษัท NANTONG LUCUBRATE MACHINERY TECHNICAL LTD. เราใช้เวลา 18 ปีในการพัฒนาและปรับปรุงกระบวนการเจียรเครื่องมือเพชร CNC แบบ 5 แกน เครื่องจักรของเราไม่เพียงแต่เร็วกว่า แต่ยังฉลาดกว่าด้วย มันสามารถชดเชยการสึกหรอ จัดการความร้อน และปรับให้เข้ากับรูปทรงเรขาคณิตใหม่ๆ ได้ภายในไม่กี่นาที

หากคุณยังคงใช้เครื่องเจียรเพชรแบบ 3 แกนอยู่ คุณกำลังพลาดโอกาสในการสร้างรายได้ ดาวน์โหลดเอกสารทางเทคนิคของเรา “การชดเชยความร้อนและการสึกหรอในการเจียรเพชรแบบ 5 แกน” หรือติดต่อวิศวกรฝ่ายขายของเราเพื่อขอรับการตรวจสอบกระบวนการฟรี เราจะแสดงข้อมูลให้คุณเห็น ไม่มีการโฆษณาเกินจริง มีแต่ผลลัพธ์