การคำนวณรอบและอัตราป้อนในงานกัด (Cutting Condition for Milling)

20151005 Cutting Condition for Milling

ในงานกัด (Milling) ผู้ปฏิบัติงานจะต้องคำนวณความเร็วรอบ (Speed) และอัตราป้อน (Feed) ของมีดกัดก่อนทำงาน เนื่องจากความเร็วรอบและอัตราป้อนจะส่งผลต่อคุณภาพผิวของชิ้นงาน (Surface Finished) ขนาดของชิ้นงาน (Dimension) อายุการใช้งานของมีดกัด (Tool Life) เป็นต้น โดยการคำนวณความเร็วรอบและอัตราป้อนของมีดกัดจะใช้สูตรในการคำนวณในระดับพื้นฐาน 2 สูตร คือ

1. สูตรคำนวณความเร็วรอบ (Revolution Speed, n)
2. สูตรคำนวณอัตราป้อนของโต๊ะงาน (Table Feed, Ft)

ผู้ปฏิบัติงานจะต้องคำนวณความเร็วรอบและอัตราป้อนก่อนทำงานทุกครั้ง โดยมีหลักในการคำนวณดังนี้

ขั้นตอนที่หนึ่ง : กำหนด
ขั้นตอนนี้เป็นการกำหนดวัสดุมีดกัด (Cutting Tool Material) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง (Tool Diameter, D) ซึ่งมีหน่วยเป็น มิลลิเมตร และจำนวนคมตัด (Number of teeth, Z) ของมีดกัดจากผู้ปฏิบัติงาน โดยการเลือกจะพิจารณาจากความแข็งแรงของเครื่องจักร (Machine) การจับยึดชิ้นงาน (Clamping) ลักษณะของการตัดเฉือน (Cutting Process) เป็นต้น

ขั้นตอนที่สอง : หาข้อมูล
ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณความเร็วรอบและอัตราป้อนในงานกัด ได้แก่ (1) ความเร็วตัดของมีดกัด (Cutting Velocity, Vc) ซึ่งมีหน่วยเป็น เมตรต่อนาที และ (2) อัตราป้อนต่อฟันของมีดกัด (Feed per Tooth, Fz) ซึ่งมีหน่วยเป็น มิลลิเมตรต่อฟัน โดยอัตราป้อนต่อฟันที่ว่าจะเป็นจำนวนคมตัดที่กัดงานจริง (Effective Teeth) ไม่ใช่จำนวนคมตัดทั้งหมดของมีดกัด (Total Cutting Teeth) นะครับ โดยที่มาของข้อมูลทั้งสองจะได้จากข้อมูลทางด้านเทคนิค (Technical Data) ของบริษัทผู้ผลิตมีดกัดชนิดนั้นๆ

ขั้นตอนที่สาม : คำนวณ
ในขั้นตอนของการคำนวณจะต้องคำนวณหาค่าความเร็วรอบ (Revolution Speed, n) ก่อนเสมอ ใช้ตัวย่อ n ซึ่งมาจากคำว่าจำนวนรอบ (Number of Revolution) และผลการคำนวณจะถูกปัดเศษให้เป็นตัวเลขที่ลงตัว หลังจากนั้นจึงเอาค่าความเร็วรอบที่ได้ไปเป็นข้อมูลในการคำนวณหาค่าอัตราป้อน ซึ่งอัตราป้อนของงานกัดจะเป็นการคำนวณหาอัตราป้อนของโต๊ะงาน (Table Feed, Ft)

ซึ่งผลลัพธ์ที่คำนวณได้สำหรับความเร็วรอบ (Revolution Speed, n) สำหรับเครื่องกัดซีเอ็นซี (CNC Milling) จะเป็นการกำหนดค่า S ของคำสั่ง G97 ส่วนอัตราป้อนของโต๊ะงาน (Table Feed, Ft) จะเป็นการกำหนดค่า F ของคำสั่ง G94

20151005 Cutting Condition for Milling

ตัวอย่างการคำนวณรอบและอัตราป้อนของงานกัด

ต้องการหาความเร็วรอบ (Revolution Speed) และอัตราป้อน (Table Feed) ของการกัด (Milling) ชิ้นงานด้วยเครื่อง CNC Milling ชิ้นงานเป็นเหล็ก S50C โดยมีขั้นตอนการทำงานดังนี้
(1) กัดหยาบ (Rough) ด้วย Endmill ชนิด Insert ขนาด Dia. 25 mm. จำนวน 2 ฟัน
(2) กัดละเอียด (Finish) ด้วย Endmill ชนิด Solid Carbide ขนาด Dia. 12 mm. จำนวน 4 ฟัน
ข้อมูลจากผู้ผลิตมีดกัดมีดังนี้
– ความเร็วตัด (Vc) ของเม็ด Insert สำหรับเหล็ก S50C = 180 m/min และอัตราป้อนต่อฟัน (Fz) = 0.2 mm/teeth
– ความเร็วตัด (Vc) ของ Solid Carbide สำหรับเหล็ก S50C = 250 m/min และอัตราป้อนต่อฟัน (Fz) = 0.05 mm/teeth

หาความเร็วรอบของงานกัดหยาบ
n= (180 * 1000) / (3.1416 * 25) = 2291.53
เมื่อปัดเศษให้เป็นจำนวนตัวเลขที่ลงตัว จะได้ความเร็วรอบ (n) ที่ 2300 รอบต่อนาที

หาอัตราป้อนโต๊ะงานของงานกัดหยาบ
Ft= 2300 * 0.2 * 2 = 920 เมตรต่อนาที

ดังนั้นงานกัดหยาบจะใช้ความเร็วรอบ 2300 รอบต่อนาที และอัตราป้อนโต๊ะงาน 920 เมตรต่อนาที

หาความเร็วรอบของงานกัดละเอียด
n= (250 * 1000) / (3.1416 * 12) = 6630.59
เมื่อปัดเศษให้เป็นจำนวนตัวเลขที่ลงตัว จะได้ความเร็วรอบ (n) ที่ 6600 รอบต่อนาที

หาอัตราป้อนโต๊ะงานของงานกัดละเอียด
Ft= 6600 * 0.05 * 4 = 1320 เมตรต่อนาที

ดังนั้นงานกัดละเอียดจะใช้ความเร็วรอบ 6600 รอบต่อนาที และอัตราป้อนโต๊ะงาน 1320 เมตรต่อนาที