1.4.1 เครื่องจักรกลที่ใช้ในการทำแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก
ในการตัดเฉือนเพื่อปาดผิวเนื้อวัสดุออกโดยทั่วไปจะอาศัยเครื่องจักรกลเป็นส่วนใหญ่ เครื่องจักรกลแต่ละประเภทก็จะมีวิธีการตัดเฉือนเนื้อวัสดุออกที่แตกต่างกัน ชิ้นส่วนของแม่พิมพ์แบบง่าย ๆ ก็ทำจากเครื่องจักรกลทั่วไป เช่น เครื่องกลึง เครื่องกัด เครื่องไส เป็นต้น ส่วนชิ้นส่วนที่มีลักษณะซับซ้อนหรือทำได้ยากหากใช้เครื่องจักรกลทั่วไปก็จะผลิตจากเครื่องจักรกลที่มีระบบลอกแบบเช่น เครื่อง กัดลอกแบบ, เครื่องกัดด้วยไฟฟ้า, เครื่องกัดที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ เป็นต้น ในงานแต่ละลักษณะจะเลือกใช้เครื่องจักรกลประเภทใดนั้นย่อมจะขึ้นอยู่กับวิธีการตัดเฉือนที่เลือกใช้ จะอย่างไรก็ตามเครื่องจักรกลหลายประเภทจะมีวิธีการตัดเฉือนที่คล้ายคลึงกันหรือทำงานลักษณะเดียวกันได้ แต่ความละเอียดหรือความเที่ยงขนาดไม่เท่ากัน ดังนั้นในการเลือกใช้เครื่องจักรกลจึงจำเป็นที่จะต้องพิจารณาตัวประกอบหลาย ๆ ด้าน และที่สำคัญก็คือ ต้องเลือกใช้เครื่องจักรกลที่มีอยู่ หรือหาใช้ได้สะดวกเป็นหลัก เครื่องจักรกลที่มักจะพบหรือมีใช้กันตามโรงงานอุตสาหกรรมทั่วไป มีดังนี้
1.4.1.1 เครื่องไส
เครื่องไสเป็นเครื่องจักรกลที่ออกแบบใช้สาหรับงานตัดเฉือนผิวโลหะ เพื่อให้ได้ผิวที่ราบเรียบ, มีขนาดและรูปร่างที่ต้องการ โดยทั่วไปแม่พิมพ์ฉีดจะประกอบด้วยแผ่นเหล็กหลาย ๆ ชิ้นประกอบกันขึ้นเป็นชุดแม่พิมพ์ เช่น แผ่นแม่พิมพ์ แผ่นยึดแม่พิมพ์ แผ่นรองรับแม่พิมพ์ แท่งรอง แผ่นยึดตัวปลด เป็นต้น แผ่นเหล็กเหล่านี้จะตัดมาจากแผ่นเหล็กขนาดใหญ่หรือแท่งเหล็กยาว จากนั้นจึงนำมาปาดผิวให้ได้ขนาดที่ต้องการ การปาดผิวในชั้นต้นจะลดขนาดลงอย่างหยาบ ๆ ซึ่งเครื่องไสจะสามารถทำได้ดีหรือแม้กระทั่งชิ้นส่วนที่ไม่ต้องการความเที่ยงขนาดมากนักก็สามารถใช้เครื่องไสปาดผิวลดขนาดให้ได้ขนาดสำเร็จเลยก็ได้ เครื่องไสที่นิยมใช้กันในการทำแม่พิมพ์ฉีด ได้แก่ เครื่องไสช่วงสั้นและเครื่องไสแคร่ยาว
1. เครื่องไสช่วงสั้น (Shaping machine) เครื่องไสประเภทนี้เป็นแบบที่นิยมใช้กันมากเหมาะสำหรับไลน์ชิ้นงานที่มีขนาดเล็กและปานกลาง โดยทั่วไปเครื่องไสประเภทนี้จะประกอบด้วยชิ้นส่วนที่สำคัญดังแสดง ในรูปที่ 1.12
รูปที่ 1.12 เครื่องไสช่วงสั้น
1 = มอเตอร์ขับ
2 = แท่นเลื่อน
3 = ป้อมยึดมีด
4 = โต๊ะงานไส
5 = โครงเครื่องไส
6 = รางเลื่อนแนวขวาง
7 = รางเลื่อนแนวตั้ง
8 = ชุดหัวเครื่อง
ในขณะทำงานชิ้นงานจะถูกจับยึดอยู่บนโต๊ะงานไสและมีดคมตัดเดี่ยวจะถูกยึดเข้ากับป้อมยึดมืด ซึ่งจะเคลื่อนที่ไป-มาเพื่อตัดเฉือนเนื้อวัสดุออก แท่นเลื่อนของเครื่องไสที่ถูกขับให้เคลื่อนที่ไป-มาจะประกอบอยู่กับรางเลื่อนของเครื่องไส ซึ่งอยู่ทางด้านบนของโครงเครื่องไส ระยะชักของแท่นเลื่อนสามารถปรับให้เหมาะสมกับความยาวของชิ้นงานได้
รูปที่ 1.13 หลักการทำงานของเครื่องไส
1 = ทิศทางป้อนความลึกรอยไส
2 = ทิศทางเดินไสของมืดไส
3 = ทิศทางป้อนชิ้นงาน
ส่วนโต๊ะทำงานไสที่ชิ้นงานถูกจับยึดอยู่จะประกอบอยู่กับรางเลื่อนแนวขวาง การเคลื่อนที่ของโต๊ะงานไสตามยาวของรางเลื่อนแนวขวางเกิดจากสกรูขับที่ได้รับกำลังขับจากมอเตอร์ผานกลไกแบบง่าย ๆ และชุดกรอกแกรก รางเลื่อนแนวขวางและโต๊ะงานไสสามารถเคลื่อนที่ขึ้นลงได้ตามรางเลื่อนแนวตั้งซึ่งจะเลื่อนปรับในขั้นตอนการตั้งเครื่องไสเพื่อเตรียมงานไสเท่านั้น เมื่อเลื่อนปรับจนชิ้นงานและมีตไสอยู่ใกล้กันในระยะที่เหมาะสม แล้วจึงล็อคโต๊ะทำงานไสให้อยู่ในตำแหน่งที่ต้องการ ส่วนความลึกรอยไสนั้นจะตั้งจากมือหมุนของชุดหัวเครื่อง
เนื่องจากการตัดเฉือนชิ้นงานจะเกิดขึ้นเพียงจังหวะเดียว คือ จังหวะที่มีดไสถูกขับให้เคลื่อนที่มาข้างหน้าผิวงานสำเร็จที่ได้จึงมีลักษณะเป็นลายเส้นเล็ก ๆ ความลึกและความกว้างของเส้นหรือร่องที่เกิดขึ้นจะเป็นผลจากการเลือกใช้ความลึกรอยไส ความเร็วป้อนโต๊ะงานไสและฟอร์มมีดไส ผิวสำเร็จนี้อาจเหมาะสมหรือใช้งานได้เฉพาะบางส่วนของแผ่นแม่พิมพ์เท่านั้น เช่น ผิวด้านข้าง เป็นต้น ในทางปฏิบัตินิยมเจียระไนผิวหน้าของแผ่นแม่พิมพ์หลังจากการไสแล้ว เพื่อให้ได้ผิวสำเร็จที่มีคุณภาพดี
ในกรณีที่ต้องการไสผิวหน้าของแผ่นแม่พิมพ์ที่มีลักษณะเป็นร่องโค้งหรือนูนหรือเป็นเคอร์ฟ เครื่องไสช่วงสั้นก็สามารถทำได้โดยติดตั้งอุปกรณ์ลอกแบบและโต๊ะยึดแผ่นแบบเข้ากับโต๊ะงานไส เข็มลอกแบบจะเป็นตัวควบคุมทิศทางการเคลื่อนที่ของมีดไส ความเที่ยงขนาดของชิ้นงานที่ได้จะขึ้นอยู่กับการเลือกใช้และปรับตั้งมีดไสกับเข็มลอกแบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งรัศมีความโค้งของปลายมีดไสจะต้องมีขนาดรัศมีเดียวกันกับเข็มลอกแบบด้วย การใช้งานโดยทั่วไปจะคล้ายคลึงกับเครื่องไสช่วงสั้นทั่ว ๆ ไปจะแตกต่างกันเฉพาะการปรับตั้งมีดไสเท่านั้น ลักษณะการไสลอกแบบได้แสดงไว้ในรูปที่ 1.14 ซึ่งมีส่วนประกอบสำคัญดังนี้
1 = อุปกรณ์ลอกแบบ
2 = แผ่นแบบ
3 = เข็มลอกแบบ
4 = ชิ้นงาน
5 = มิดไส
2. เครื่องไสแคร่ยาว (Planing machine) ในกรณีที่ต้องการไสปรับผิวแผ่นแม่พิมพ์ขนาดใหญ่ที่เครื่องไสช่วงสั้นทำไม่ได้จะใช้เครื่องไสแคร่ยาว ซึ่งมีลักษณะคล้ายคลึงกันคือ มีการเคลื่อนที่ไปมาและไสให้ผิวเรียบ โดยใช้มีดคมตัดเดี่ยวเดินไสหลาย ๆ เที่ยวตลอดผิวหน้าชิ้นงานที่แตกต่างกันก็คือ เครื่องไสช่วงสั้นมีดไสจะเคลื่อนที่ไปมา ส่วนชิ้นงานจะอยู่กับที่และเคลื่อนที่ป้อนเป็นจังหวะ แต่สำหรับเครื่องไสแคร่ยาวชิ้นงานซึ่งยึดอยู่กับโต๊ะงานไสจะเคลื่อนที่ไปมาและมีดไสจะยึดอยู่กับที่และเคลื่อนที่เดินป้อนเป็นจังหวะ
ลักษณะของเครื่องไสแคร่ยาวแบบหนึ่งได้แสดงไว้ในรูป 1.15 (ก) ซึ่งเป็นเครื่องไสแคร่ยาวแบบเสาเดี่ยว และรูปที่ 1.15 (ข) เป็นเครื่องไสแคร่ยาวแบบเสาคู่ โดยมีส่วนประกอบต่าง ๆ ดังนี้
รูปที่ 1.15 เครื่องไสแคร่ยาว
รูปที่ 1.16 หลักการเดินไล
1 = ฐานรางเลื่อน
2 = โต๊ะงานไส
3 = ป้อมยึดมืด
4 = แคร่เลื่อนแนวขวาง
5 = แท่นเลื่อนมีด
6 = แคร่เลื่อนแนวตั้ง
7 = สกรูเลื่อนแนวตั้ง
B = โครงเครื่องไส
9 = ระบบส่งกำลังป้อน
10 = ทิศทางชิ้นงานเคลื่อนที
11 = ทิศทางมืดใสเดินป้อนไล
12 = ทิศทางมืดไสเดินป้อนลึก
1.4.1.2 เครื่องเจาะ (Drilling machine)
เครื่องเจาะเป็นเครื่องจักรกลอีกประเภทหนึ่งที่มีความจำเป็นในการทำแม่พิมพ์ เครื่องเจาะมีอยู่ด้วยกันหลายชนิดแต่ละชนิดก็จะมีขอบเขตและความเที่ยงขนาดในการใช้งานที่แตกต่างกัน แต่จุดมุ่งหมายในการใช้งานหรือลักษณะงานของเครื่องเจาะจะคล้ายคลึงกันคือ ใช้ในงานเจาะรูด้วยดอกสว่าน นอกจากนี้เครื่องเจาะบางเครื่องสามารถที่จะทำงานคว้านรูและรึมเมอร์รูเพื่อให้ได้รูที่มีความเที่ยงขนาดยิ่งขึ้นอีกได้ด้วย ชนิดต่าง ๆ ของเครื่องเจาะสามารถแบ่งอย่างกว้าง ๆ ตามขอบเขตการใช้งานและความเพียงขนาดได้ ดังนี้
1. เครื่องเจาะตั้งพื้นและเครื่องเจาะตั้งโต๊ะ เป็นเครื่องเจาะที่มีใช้กันทั่วไปในโรงงานอุตสาหกรรมเหมาะสำหรับงานที่ไม่ต้องการความละเอียดมากนัก เช่น งานเจาะรูทำเกลียวและเจาะรูร้อยสกรูสำหรับยึดแผ่นแม่พิมพ์เข้าด้วยกัน งานเจาะรูสำหรับระบบน้ำหล่อเย็น งานเจาะรูสำหรับใส่สลักปลดและสลักดันกลับเป็นต้น นอกจากนี้สำหรับเครื่องเจาะที่มีความเที่ยงขนาดสูงก็สามารถใช้สำหรับเจาะรูใส่ปลอกนำและเพลานำได้อีกด้วย
รูปที่ 1.17 เครื่องเจาะตั้งโต๊ะ
รูปที่ 1.17 แสดงลักษณะทั่วไปของเครื่องเจาะตั้งโต๊ะ ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นเครื่องเจาะขนาดเล็ก มีส่วนประกอบที่สำคัญแสดงในภาพ การจับยึดชิ้นงานส่วนใหญ่จะใช้ปากกาจับ ดังแสดงในรูปที่ 1.18
รูปที่ 1.18 หลักการทำงานเจาะ
รูปที่ 1.19 เครื่องเจาะตั้งพื้น
รูปที่ 1.19 แสดงลักษณะทั่วไปของเครื่องเจาะแบบตั้งพื้น เครื่องเจาะชนิดนี้จะมีขนาดใหญ่กว่าแบบแรกและมีโต๊ะงานเจาะเพิ่มขึ้นมาทำให้สามารถปรับระดับของชิ้นงานได้สะดวกยิ่งขึ้น การจับยึดชิ้นงานอาจใช้ปากกาจับ หรือยึดโดยตรงบนโต๊ะงานเจาะก็ได้จึงเหมาะสำหรับชิ้นงานที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่และต้องการความเที่ยงขนาดของรู ส่วนใหญ่เครื่องเจาะประเภทนี้จะสามารถปรับความเร็วรอบของเพลาหัวเครื่องได้หลายขั้น ทำให้สามารถทำงานคว้านรูโดยใช้ชุดหัวคว้าน งานรีมเมอร์ งานทำเกลียวด้วยต๊าปเครื่องได้
2. เครื่องเจาะเลื่อนรัศมี เป็นเครื่องเจาะที่มีลักษณะแตกต่างไปจาก 2 ชนิดแรก คือเครื่องเจาะชนิดนี้จะมีแขนเลื่อนรัศมีซึ่งสามารถเคลื่อนที่ขึ้น-ลงและหมุนได้รอบเสาตั้ง บนแขนเลื่อนรัศมีจะมีแท่นเลื่อนซึ่งจะมีเพลาเครื่องเจาะประกอบอยู่ แท่นเลื่อนนี้สามารถเคลื่อนที่ตลอดความยาวของแขนเลื่อนรัศมีและล็อคให้อยู่ในตำแหน่งที่ต้องการได้ ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับแผ่นแม่พิมพ์ขนาดใหญ่ที่มีน้ำหนักมากเคลื่อนย้ายได้ลำบาก นอกจากนี้ยังสามารถใช้งานคว้านที่มีความเที่ยงขนาดสูงและรูที่ยาว ๆ หรือลึกมากได้อีกด้วย รายละเอียดต่าง ๆ ได้แสดงไว้ในรูปที่ 1.20
รูปที่ 1.20 เครื่องเจาะเลื่อนรัศมี
3. เครื่องคว้านแบบจิ๊ก (Jig-boring machine) เครื่องคว้านชนิดนี้เป็นเครื่องที่ได้รับการพัฒนามา จากเครื่องเจาะ เพื่อแก้ปัญหาเกี่ยวกับความผิดพลาดของตำแหน่งรูสำหรับใส่ปลอกนำ @พลานำ สลัก เป็นต้น เครื่องคว้านแบบจิ๊กเป็นเครื่องจักรที่ได้รับการออกแบบให้มีความเที่ยงขนาดสูงถึง 0.0025 มิลลิเมตร สามารถ ปรับหาตำแหน่งของรูเจาะได้รวดเร็วโดยไม่ต้องร่างแบบก่อน ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับงานคว้านรูบนแผ่นแม่พิมพ์ เช่น รูสวมปลอกนำและเพลานำ รูสำหรับประกอบส่วนคอร์หรืออินเสิร์ต เป็นต้น
รูปที่ 1.21 เครื่องคว้านแบบจิ๊ก
รูปที่ 1.22 และ 1.23 แสดงการเจาะรูของระบบน้ำหล่อเย็นแม่พิมพ์แบบตัวยู
รูปที่ 1.22 การเจาะรูระบบหล่อเป็นของแม่พิมพ์
รูปที่ 1.23 ภาพตัดแสดงระบบหล่อเย็นรูปตัวยู (U)
1.4.1.3 เครื่องกลึง
วัตถุประสงค์เบื้องต้นของเครื่องกลึง คือ ใช้ตัดเฉือนชิ้นงานรูปทรงกระบอก ซึ่งเกิดจากชิ้นงานหมุนและมีดคมตัดเดี่ยว เคลื่อนที่เข้าตัดเฉือนเนื้อวัสดุชิ้นงาน ในงานตัดเฉือนผิวภายนอกมีดกลึงจะเคลื่อนที่ขนานไปกับแนวแกนหมุนของชิ้นงาน เรียกว่า งานกลึงปอกผิว อีกลักษณะหนึ่งเป็นการตัดเฉือนเนื้อวัสดุภายในของชิ้นงาน ซึ่งเรียกว่า งานกลึงคว้าน เมื่อมีดกลึงเคลื่อนที่ปาดผิวชิ้นงานทางด้านหน้าตัดเพื่อปาดผิวหน้าให้เรียบ ลักษณะนี้เรียกว่า งานกลึงปาดหน้า ดังแสดงในรูปที่ 1.24 (ก), (ข) และ (ค) ตามลำดับ
รูปที่ 1.24 ลักษณะงานกลึง
ส่วนต่าง ๆ ของเครื่องกลึงได้แสดงไว้ในรูปที่ 1.25 และ 1.26 ชิ้นงานถูกจับยึดปลายด้านหนึ่งเข้ากับหัวจับและปลายอีกด้านหนึ่งรองรับด้วยยันศูนย์ ซึ่งประกอบอยู่กับชุดยันศูนย์ท้ายแท่น หัวจับจะประกอบอยู่กับเพลาหัวเครื่องซึ่งอยู่ภายในชุดหัวเครื่องและได้กำลังขับมาจากมอเตอร์ไฟฟ้าผ่านสายพานและชุดเฟืองทดชุดหัวเครื่องและชุดยันศูนย์ท้ายแท่นต่างประกอบร่วมศูนย์กับรางเลื่อน ตำแหน่งของขุดยันศูนย์ท้ายแท่นสามารถปรับและล็อคตำแหน่งบนรางเลื่อนได้เพื่อให้เหมาะกับความยาวชิ้นงานต่าง ๆ กัน
รูปที่ 1.25 ส่วนต่าง ๆ ของเครื่องกลึง
1 = ระบบส่งกำลัง
2 = มอเตอร์ไฟฟ้า
3 = ชุดหัวเครื่อง
4 = เพลาหัวเครื่อง
5 = หัวจับ
6 = ป้อมมีด
7 = แท่นเลื่อนมีด
8 = แท่นเลื่อนแนวขวาง
9 = ชุดยันศูนย์ท้ายแท่น
10 = รางเลื่อน
11 = แคร่เลื่อน
12 = ฐานเครื่อง
มีดกลึงที่ใช้กันโดยทั่วไปจะเป็นแบบคมตัดเดี่ยวที่จับยึดอยู่กับป้อมมีด มีดกลึงจะถูกปรับตำแหน่งให้ได้ศูนย์และมีมุมมืดที่ถูกต้องก่อนที่จะนำเข้าตัดเฉือนชิ้นงาน ปลายคมมีดจะอยู่ในระดับเดียวกันกับแนวแกนของชิ้นงาน คมมีดสามารถที่จะเคลื่อนที่ได้ 2 ทิศทาง สำหรับงานกลึงปอกผิวและงานกลึงคว้าน คมมีดจะเคลื่อนที่ขนานกับรางเลื่อนของเครื่องกลึงหรือตามแนวยาว ซึ่งกระทำได้โดยเลื่อนชุดแคร่เลื่อนเคลื่อนที่คามรางเลื่อนสำหรับงานกลึงปาดหน้าผิวปลายชิ้นงานคมมืดจะเคลื่อนที่ในแนวขวางกับรางเลื่อนโดยการหมุนเลื่อนมือหมุนของชุดแท่นเลื่อนแนวขวาง ซึ่งมีแท่นเลื่อนทำมุม 90 กับรางเลื่อนของเครื่องกลึง การเคลื่อนที่ทั้งสองทิศทางนี้สามารถใช้ระบบส่งกำลังขับทำให้เกิดการเคลื่อนที่โดยอัตโนมัติได้
ความเร็วในการเคลื่อนที่หรืออัตราป้อนของชุดแคร่เลื่อนและแท่นเลื่อนแนวขวางจะต้องปรับให้สัมพันธ์กันกับการหมุนของชิ้นงาน ความลึกรอยกลึงและคุณภาพของผิวงานที่ต้องการ สำหรับงานกลึงหยาบจะใช้อัตราป้อนสูงและความลึกรอยกลึงมาก แต่สำหรับงานกลึงปอกละเอียดจะใช้ความลึกรอยกลึงน้อยและอัตราป้อนช้าสำหรับชิ้นงานที่เผื่อขนาดไว้มากหรือต้องกลึงเนื้อโลหะออกมากอาจต้องใช้กลึงปอกหยาบหลาย ๆ เที่ยวจนได้ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางที่ใกล้เคียงขนาดและกลึงปอกละเอียดอีก 1 หรือ 2 เที่ยวจนได้ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางชิ้นงานที่ต้องการ
รูปที่ 1.26 หลักการทำงานกลึง
เครื่องกลึงเป็นเครื่องจักรกลประเภทที่มีความคล่องตัวสูงและใช้ผลิตชิ้นส่วนของแม่พิมพ์เป็นส่วนมากตัวอย่างเช่น เพลานำ ปลอกนำ ปลอกรองรับ เพลาตันปลด ปลอกเพลาตันปลด สลักดันกลับ เป็นต้น ชิ้นส่วนเหล่านี้ผลิตจากเครื่องกลึงทั้งหมด นอกเหนือไปจากชิ้นส่วนประกอบเหล่านี้แล้ว ส่วนของเบ้าและคอร์ก็สามารถผลิตจากเครื่องกลึงได้เหมือนกัน ถ้าชิ้นงานเป็นรูปทรงกระบอก งานกลึงเป็นลักษณะงานผลิตที่กระทำได้ค่อนข้างรวดเร็วและด้วยเหตุผลข้อนี้แม่พิมพ์สำหรับชิ้นงานรูปทรงกระบอกจะผลิตได้ราคาถูกกว่าแม่พิมพ์ชนิดเดียวกันที่ใช้ผลิตชิ้นงานรูปทรงอื่น ๆ
ชิ้นงานที่มีรูปร่างเป็นเกลียวนอกและเกลียวในก็สามารถผลิตได้ง่าย ตัวอย่างเช่น เกลียวที่ปลายของเพลากระทุ้ง ความยุ่งยากในการผลิตเกลียวจะเกิดขึ้นบ้างในกรณีที่ต้องการทำเกลียวบนส่วนตอร์ของแม่พิมพ์หรือในส่วนเบ้า เพื่อผลิตชิ้นส่วนที่เป็นเกลียว เช่น ฝาเกลียว เป็นต้น ในกรณีเหล่านี้จำเป็นจะต้องเผื่อขนาดของเกลียวสำหรับการหดตัวของวัสดุพลาสติก (คือ ขนาดของเกลียวจะต้องทำให้มีขนาดโตกว่าขนาดที่ต้องการเล็กน้อย เพื่อเผื่อขนาดสำหรับการหดตัวของวัสดุเมื่อเย็นตัวลง)
เพื่อให้การอธิบายวิธีการผลิตชิ้นส่วนของแม่พิมพ์มีความชัดเจนและเข้าใจได้ง่าย จึงขอยกตัวอย่างการผลิตเพลานำ (รูปที่ 1.27) เป็นตัวอย่างแสดงขั้นตอนการผลิต
รูปที่ 1.27 ขั้นตอนการผลิตเพลานำ
อันดับแรกจะต้องตัดเพลากลมที่มีขนาดความยาวที่เหมาะสมจากแท่งเพลายาวเสียก่อน และจับยึดเข้ากับหัวจับ ปลายหน้าตัดของชิ้นงานจะถูกกลึงปาดหน้าจนเรียบ และต่อจากนั้นจึงเจาะรูนำศูนย์ (รูปที่ 1.27(ก)) จากนั้นจึงประคองปลายชิ้นงานตรงรูเจาะนำศูนย์ด้วยยันศูนย์ซึ่งประกอบอยู่กับชุดยันศูนย์ท้ายแท่น
ในขั้นตอนต่อไปนี้ชิ้นงานจะถูกกลึงลดขนาดลงเรื่อย ๆ (รูปที่ 1.27 (ข) - (จ)) จนได้ขนาดและรูปร่างที่ต้องการในขั้นสุดท้ายเพลานำจะถูกกลึงตัดออกจากแท่งวัสดุชิ้นงาน (รูปที่ 1.27 (ฉ)) และเศษวัสดุชิ้นงานจะถูกถอดออกจากหัวจับ จากนั้นจึงกลับด้านชิ้นงานยึดเข้ากับหัวจับกลึงปาดหน้าให้เรียบและได้ขนาดความหนาที่ต้องการ
ขณะนี้จะได้รูปร่างและขนาดของเพลานำที่ต้องการ ซึ่งเป็นการเสร็จสิ้นขั้นตอนของงานกลึง จากนั้นเพลานำจะถูกนำไปชุบแข็งและส่วนนำเลื่อนจะถูกนำไปเจียระไนให้ได้ขนาดด้วยเครื่องเจียระไนกลมอีกขั้นตอนหนึ่ง
1.4.1.4 เครื่องกัด (Milling machine)
งานกัดเป็นขั้นตอนการตัดเฉือนลดขนาดวัสดุชิ้นงานโดยอาศัยมืดกัดที่หมุนอยู่ ชิ้นงานสามารถเคลื่อนที่ได้ 3 ทิศทางที่ตั้งฉากซึ่งกันและกันและในตำแหน่งที่สัมพันธ์กับมืดกัด ทิศทางทั้งสามได้แก่ ในแนวยาว แนวขวางและแนวตั้ง ตามลำดับ เครื่องกัดที่แบ่งตามลักษณะของเพลามีดกัดมีอยู่ด้วยกัน 2 ชนิดคือ ชนิดหนึ่งเพลามืดกัดจะตั้งฉากกับผิวหน้าของชิ้นงาน (รูปที่ 1.28) ชนิดนี้เรียกว่า เครื่องกัดตั้ง อีกชนิดหนึ่งเพลามีดกัดจะอยู่ในแนวขนานกันกับผิวหน้าของชิ้นงาน และชนิดนี้เรียกว่า เครื่องกัดเพลานอน (รูปที่ 1.29) ทั้ง 2 ชนิดใช้ในการผลิตชิ้นส่วนของแม่พิมพ์กันอย่างแพร่หลาย
รูปที่ 1.28 เครื่องกัดตั้ง
รูปที่ 1.29 เครื่องกัดเพลานอน
ทั้งสองชนิดนี้จะมีลักษณะส่วนประกอบของโต๊ะงานกัด (1) ที่เหมือนกัน ซึ่งเราจะกล่าวถึงส่วนนี้เป็นอันดับแรก โต๊ะงานกัด (1) จะประกอบอยู่บนรางเลื่อนของอานม้า (2) ทำให้สามารถเคลื่อนที่ตามแนวยาวได้ ส่วนอานม้าจะประกอบอยู่บนแท่นโต๊ะงาน (3) ซึ่งมีรางเลื่อนทำมุม 90 กับรางเลื่อนของอานม้า ทำให้ชิ้นงานสามารถเคลื่อนที่ตามแนวขวางได้ ส่วนแท่นโต๊ะงานที่เป็นส่วนรองรับหลักของโต๊ะงานจะประกอบอยู่กับรางเลื่อนแนวตั้ง ทำให้สามารถเลื่อนป้อนชิ้นงานขึ้น-ลงได้ สำหรับเครื่องกัดเพลานอน ความลึกรอยกัดตั้งได้โดยอาศัยการเคลื่อนที่ในแนวตั้งนี้ ส่วนเครื่องกัดตั้งการเคลื่อนที่ในแนวตั้งของโต๊ะงานนี้ใช้สำหรับปรับระยะห่างของชิ้นงานกับมีดกัดให้มีระยะที่เหมาะสม และตั้งความลึกรอยกัดด้วยมือหมุนป้อนของเพลามืดกัด
เครื่องกัดตั้ง (รูปที่ 1.28) ประกอบด้วยชุดหัวกัดตั้ง (4) ภายในหัวกัดตั้งจะประกอบด้วยเพลาหัวเครื่องซึ่งได้รับกำลังขับหมุนจากมอเตอร์ไฟฟ้าผ่านชุดระบบส่งกำลัง เพลาหัวเครื่องที่หมุนด้วยความเร็วสูงสามารถเลื่อนขึ้น-ลงได้ในแนวตั้งด้วยมือหมุนหรือกลไกอัตโนมัติ เครื่องกัดชนิดนี้จะใช้มีดกัดตั้ง ดังแสดงในรูปที่ 1.30 ยึดกับเพลาหัวเครื่องด้วยจำปาจับ มีดกัดชนิดนี้จะประกอบด้วยคมตัดตามแนวเส้นรอบวงและที่ปลายหน้าตัดของมีดกัด ด้วยเหตุนี้ทำให้มืดกัดตั้งสามารถกัดกินลึกลงไปในผิวงานและป้อนกัดตามแนวยาวหรือแนวขวาง ซึ่ง ขึ้นอยู่กับรูปร่างของชิ้นงานที่ต้องการ รูปที่ 1.31 แสดงให้เห็นการใช้มีดกัดตั้งกัดแผ่นแม่พิมพ์ให้เป็นแอ่งหรือเบ้าที่ต้องการ
รูปที่ 1.31 แสดงการใช้มีดกัดตั้งกัดแผ่นแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก
เครื่องกัดเพลานอน (รูปที่ 1.29) จะประกอบด้วยเพลาหัวเครื่องที่ส่งกำลังขับให้กับเพลามีดกัด (4) ที่ใช้ยึดมีดกัด โดยมีแท่นประคอง (5) ยื่นออกมารองรับเพลามีดกัดไม่ให้เกิดการโก่งงอในขณะกัดผิวชิ้นงานมีดกัดที่นิยมใช้กับเครื่องกัดชนิดนี้ คือ จานมืดกัดที่มีคมมืดกัดตามแนวเส้นรอบวงและผิวด้านข้างของจานมืด นิยมใช้ในงานกัดร่องและปาดผิวหน้าชิ้นงาน นอกจากนี้การใช้มีดกัดที่มีรูปฟอร์มหน้าตัดแบบอื่น ๆ จะทำให้สามารถกัดชิ้นงานให้มีรูปร่างที่ต้องการได้ ดังแสดงในรูปที่ 1.32
รูปที่ 1.32 มีดกัดนอน (ก) จานมีดกัด (ข) มีดกัดเฟือง (ค) มีดกัดราบ
ขั้นตอนการใช้งานของเครื่องกัดทั้งสองชนิดนี้จะคล้ายคลึงกัน การเคลื่อนที่ของชิ้นงานทั้ง 3 ทิศทาง สามารถทำได้โดยใช้มือหมุนเลื่อนหรือใช้ระบบส่งกำลังขับให้เคลื่อนที่อัตโนมัติ ในทางปฏิบัติควรจะเลื่อน โต๊ะงานครั้งละ 1 ทิศทาง ทั้งนี้เพื่อความปลอดภัยในการทำงาน ลองพิจารณาตัวอย่างการกัดร่องบนแผ่นยึด แม่พิมพ์ (bolster) ข้างล่างนี้
รูปที่ 1.33 ขั้นตอนงานกัดร่องลึกด้วยเครื่องกัดนอน
ขั้นตอนการทำงานแสดงไว้ในรูปที่ 1.33 เริ่มแรกช่างจะตั้งขนาดความลึกที่จะกัดผิวงานออกและป้อน ชิ้นงานตามแนวยาวเพื่อกัดขึ้นงานร่องแรก (ก) เมื่อป้อนกัดจนสุดความยาวชิ้นงานจึงเลื่อนป้อนชิ้นงานตามแนว ขวาง เพื่อป้อนกัดร่องใหม่ ทำเช่นนี้ซ้ำ ๆ กันจนกระทั่งได้ขนาดความกว้างของร่องที่ต้องการ (ข) จากนั้นจึงป้อน เพิ่มความลึกรอยกัดและป้อนกัดตามแนวยาวเช่นเดิม (ค) ดำเนินขั้นตอนเหล่านี้ซ้ำ ๆ กันจนกระทั่งได้ความลึกของ ร่องที่ต้องการ (ง), (จ) ความลึกรอยกัด, ระยะป้อนแนวขวางและอัตราป้อนกัดที่จะเลือกใช้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลาย ประการ ได้แก่ ชนิดของวัสดุชิ้นงาน คุณภาพผิวสำเร็จและรูปร่างของมีดกัด ชนิดของวัสดุยึดกัด เป็นต้น
ดังได้กล่าวข้างต้น เครื่องกัดเป็นเครื่องจักรกลที่ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนของแม่พิมพ์ได้มากมาย แต่หาก ต้องใช้ในงานกัดชิ้นงานที่เป็นรูปทรงสามมิติจะกระทำได้ยากและมักจะพบอยู่เสมอในการทำเบ้าและคอร์ของ แม่พิมพ์สำหรับรูปทรงที่ซับซ้อนเช่นนี้ จำเป็นต้องใช้เครื่องจักรกลที่มีระบบลอกแบบ เช่น เครื่องกัดลอกแบบ เป็นต้น และเครื่องกัดที่ควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์
1.4.1.5 เครื่องกัดลอกแบบ
หลักการทำงานของเครื่องกัดชนิดนี้จะมีลักษณะคล้ายคลึงกับเครื่องกัดตั้งตรงที่การปาดผิวงานใช้มืดกัดตั้งเดินป้อนกัดหลาย ๆ เที่ยวจนได้ขนาดที่ต้องการ เครื่องกัดลอกแบบจะมีก้านลอกแบบ (tracer) ที่มีระบบควบคุมต่อเข้ากับชุดหัวกัด ก้านลอกแบบจะเคลื่อนที่ตามแผ่นแบบ (template) หรือแบบจำลอง (model) และควบคุมให้มีดกัดเคลื่อนที่ตาม ทำให้สามารถผลิตชิ้นงานที่มีขนาดและรูปร่างถูกต้องตามต้นแบบ (master)
เครื่องกัดลอกแบบสามารถจะแบ่งตามลักษณะของระบบควบคุมของชุดลอกแบบได้เป็น 2 ชนิด คือเครื่องกัดลอกแบบลายเส้นและเครื่องกัดลอกแบบสามมิติ
1. เครื่องกัดลอกแบบลายเส้น (Pantograph milling machine)
เครื่องกัดลอกแบบชนิดนี้จะอาศัยชุดแขนต่อเป็นตัวถ่ายทอดการเคลื่อนที่จากก้านลอกแบบไปยังมีดกัด โดยทั่วไปจะใช้สำหรับงานเบา ๆ การเคลื่อนที่ของก้านลอกแบบจะใช้มือบังคับให้เคลื่อนที่ไปตามแผ่นแบบ ส่วนใหญ่จะลอกแบบขนาด 1:1 หรือลอกแบบได้เท่ากับขนาดแผ่นแบบ แต่เครื่องคัดลอกแบบบางเครื่องสามารถย่อขนาดได้ ทำให้สามารถปรับขนาดของชิ้นงานให้มีความเที่ยงขนาดได้สูง
รูปที่ 1.34 เครื่องกัดลอกแบบลายเส้น
1 = สวิทช์ปรับความเร็วมืดตัด
2 = ตัวตั้งระยะป้อนความลึก
3 = โต๊ะทำงาน
4,5,6 = มือหมุนป้อนโต๊ะงาน
7 = มือหมุนปรับโต๊ะยึดแผ่นแบบ
8 = โต๊ะยึดแผ่นแบบ
9 = เพลามีดกัด
10 = เพลายึดก้านลอกแบบ
11 = แขนควบคุมชุดแขนต่อ
12 = ชุดแขนต่อ
13 = มือหมุนปรับความลึก
ส่วนต่าง ๆ ของเครื่องกัดลอกแบบลายเส้นได้แสดงไว้ในรูป 1.34 ชิ้นงานจะถูกจับยึดอยู่บนโต๊ะงานและแผ่นแม่แบบจะยึดเข้ากับโต๊ะยึดแผ่นแบบ ชิ้นงานกับแผ่นแม่แบบจะต้องปรับให้ได้ศูนย์เดียวกันสำหรับชุดแขนต่อที่สามารถย่อขนาดได้จะต้องปรับอัตราส่วนย่อให้ได้ขนาดตามต้องการ
รูปที่ 1.33 ขั้นตอนงานกัดร่องลึกด้วยเครื่องกัดนอน
มีดกัดที่ใช้ส่วนใหญ่จะใช้มีดกัดแบบคมเดี่ยว ดังแสดงในรูปที่ 1.36 ซึ่งมีอยู่ด้วยกันหลายฟอร์ม การเลือกใช้จะขึ้นอยู่กับลักษณะงานเป็นสำคัญ ส่วนก้านลอกแบบจะต้องเลือกใช้ให้มีฟอร์มที่สัมพันธ์กับมืดกัดที่ใช้ด้วย สำหรับมืดกัดที่ใช้นอกจากจะใช้แบบคมเดี่ยวแล้วยังสามารถใช้มีดกัดตั้งที่ใช้ในงานกัดทั่วไปได้ด้วยเช่นกัน
รูปที่ 1.36 แสดงฟอร์มต่าง ๆ ของมืดกัดแบบคมเดี่ยวที่นิยมใช้กับเครื่องกัดลอกแบบ
(ก) = มีดกัดคมเดี่ยวทรงกระบอก
(ข) = มีดกัดตมเดี่ยวทรงกระบอกแบบปลายมน
(ค) = มีดกัดคมเดี่ยวทรงเรียวแบบปลายมน
(ง) = มีดกัดคมเดี่ยวทรงเรียวแบบคมรัศมี
รูปที่ 1.37 แสดงการใช้งานของมีดคมเดี่ยวฟอร์มต่าง ๆ
(ก) = งานกัดบ่าฉาก
(ข) = งานกัดบ่าฉากเป็นรัศมีที่ขอบล่าง
(ค) = งานกัดผิวเอียง
(ง) = งานกัดลอกแบบผิวหน้าที่ไม่สม่ำเสมอ
รูปที่ 1.38 แสดงการใช้มีดกัดตั้งในงานกัดออกแบบ
(ก) = งานกัดผิวสำเร็จเป็นร่องทะลุตลอด
(ข) = งานกัดผิวสำเร็จของส่วนเบ้าที่เป็นรูปทรงต่าง ๆ
ในงานกัดลอกแบบสำหรับชิ้นงานที่ตื้น ๆ สามารถกัดลอกแบบให้สำเร็จในครั้งเดียวได้ แต่สำหรับชิ้นงานที่มีความลึกมากอาจจะแบ่งขั้นตอนงานกัดออกหลาย ๆ ครั้ง เช่น กัดหยาบด้วยเครื่องกัดตั้งทั่วไปจนเกือบได้ขนาดสำเร็จ จากนั้นจึงนำมากัดละเอียดด้วยเครื่องกัดลอกแบบอีกครั้งหนึ่ง ซึ่งในขั้นนี้อาจจะเดินกัดเพียงเที่ยวเดียวหรือเดินกัดหลาย ๆ เที่ยวก็ได้
รูปที่ 1.39 งานกัดหยาบ
รูปที่ 1.40 แสดงงานกัดลอกแบบเพื่อให้ได้ขนาดสำเร็จในชั้นสุดท้าย
1 = ชิ้นงาน
2 = มีดกัด
3 = ก้านลอกแบบ
4 = แผ่นแม่แบบ
2. เครื่องกัดลอกแบบสามมิติ
สำหรับชิ้นส่วนของแม่พิมพ์ เช่น ส่วนเบ้าและส่วนคอร์ที่มีรูปร่างซับซ้อนสามารถผลิตได้โดยใช้เครื่อง กัดลอกแบบสามมิติ ซึ่งจะอาศัยก้านลอกแบบที่ติดอยู่กับชุดลอกแบบถ่ายทอดรูปร่างของแผ่นแบบหรือแบบ จำลองไปยังชิ้นงาน ระบบควบคุมของชุดลอกแบบมีทั้งที่เป็นระบบไฟฟ้าและระบบไฮดรอลิค ซึ่งจะมีการ เคลื่อนที่ลอกแบบโดยอัตโนมัติ สำหรับในที่นี้จะขอกล่าวถึงเฉพาะระบบลอกแบบที่ควบคุมด้วยระบบไฮดรอลิค เท่านั้น รูปที่ 1.41 แสดงลักษณะและส่วนประกอบสำคัญของเครื่องกัดลอกแบบสามมิติที่ควบคุมด้วยระบบ ไฮดรอลิคโดยมีส่วนประกอบสำคัญ ดังนี้
รูปที่ 1.41 เครื่องกัดลอกแบบสามมีติ
1 = ชุดเพลามีดกัด
2 = ชุดลอกแบบ
3 = กล่องสวิทช์ควบคุม
4 = ชุดปั๊มไฮดรอลิค
5 = โต๊ะงานกัด
6 = โครงเครื่องกัด
7 = ชุดมอเตอร์ไฮตรอลิคควบคุมโต๊ะงาน
8 = ลูกสูบไฮดรอลิค
9 = ฐานเครื่อง
รูปที่ 1.42 ชุดลอกแบบและการยึดชิ้นงาน
1 = มีดกัด
2 = ก้านลอกแบบ
3 = ชุดควบคุมการเคลื่อนที่
4 = แบบจำลอง
5 = มือหมุนป้อนความลึก
6 = สกรูปรับตำแหน่งชุดลอกแบบ
7 = ปุ่มปรับความเร็วของชุดลอกแบบ
8 = ปุ่มปรับความเร็วรอบของเพลามืดกัด
9 = โต๊ะงานกัด
10 = ชิ้นงาน
ชิ้นงานและแบบจำลองจะยึดเข้าโต๊ะงานกัด โดยยึดชิ้นงานให้ตรงกับตำแหน่งของเพลามีดกัด ส่วนแบบจำลองจะยึดอยู่ทางด้านชุดลอกแบบ ซึ่งอาจยึดโดยตรงเข้ากับโต๊ะงานกัดหรือมีแท่นยึดแผ่นแบบต่างหากก็ได้ ในขณะทำการกัดลอกแบบ ก้านลอกแบบจะสัมผัสอยู่กับผิวของแบบจำลองอยู่ตลอดเวลา ขณะที่ส่วนปลายของก้านลอกแบบสัมผัสอยู่กับผิวราบ ดังแสดงในรูป 1.43 เมื่อเปิดสวิทช์ควบคุมให้โต๊ะงานเคลื่อนที่ โต๊ะงานจะเคลื่อนที่ในแนวยาวหรือแนวขวาง ซึ่งขึ้นอยู่กับการเลือกสวิทช์ทิศทางการเดินลอกแบบ เมื่อโต๊ะงานเคลื่อนที่ไปปะทะกับปุ่มตั้งระยะโต๊ะงานจะหยุดเคลื่อนที่ตามแนวยาวหรือแนวขวาง และเกิดการเคลื่อนที่ป้อนในทิศทางที่ ตรงกันข้ามกับการเดินลอกแบบ คือ แนวขวางหรือแนวยาวตามระยะป้อนที่ตั้งไว้ และโต๊ะงานก็จะเดินลอกแบบ กลับ แต่ถ้าผิวด้านข้างของก้านลอกแบบไปสัมผัสกับส่วนที่นูนหรือเว้าลงไปของแบบจำลองดังแสดงในรูปที่ 1.44 การเคลื่อนที่ลอกแบบและการเคลื่อนที่ป้อนจะหยุดจากการที่ผิวด้านข้างของก้านลอกแบบไปสัมผัสกับผิวของแบบจำลองนี้จะทำให้ก้านลอกแบบเอียงไปและไปควบคุมวาล์วไฮดรอลิคบังคับให้กระบอกสูบเลื่อนโต๊ะงานกัดขึ้นหรือลงจนก้านลอกแบบสัมผัสกับผิวราบอีกครั้งหนึ่งก็จะเกิดการเคลื่อนที่ลอกแบบและการเคลื่อนที่ป้อนต่อไปจะเป็นเช่นนี้เรื่อย ๆ จนเสร็จสิ้นการลอกแบบ
รูปที่ 1.43 โต๊ะงานกัดเคลื่อนที่แนวราบ
รูปที่ 1.44 โต๊ะงานกัดเคลื่อนที่ขึ้น-ลง
รูปที่ 1.45 ขั้นตอนการผลิตคอร์แบบสามมิติ
ในทางปฏิบัติจะทำงานกัดลอกแบบชิ้นงานที่มีความลึกมากให้สำเร็จในครั้งเดียวนั้นกระทำได้ยากจำเป็นจะต้องทำการลดขนาดลงเป็นขั้น ๆ ตามขีดความสามารถของเครื่องจักร รูปที่ 1.45 แสดงให้เห็นขั้นตอนการผลิตคอร์ (core) ของแม่พิมพ์ทำเรือเด็กเล่น ในขั้นแรกจะกัดลอกแบบเฉพาะส่วนด้านบนออกเท่านั้น (ก), (ข) จากนั้นในขั้นต่อไปจึงค่อย ๆ เพิ่มขนาดความลึกรอยกัดขึ้น (รูป (ค), (ง), (จ)) ซึ่งสังเกตได้จากส่วนของคอร์ที่โผล่อออกมา และในขั้นสุดท้ายเพิ่มความลึกรอยกัดตามขนาดที่ต้องการกัดลอกแบบให้ได้ขนาดสำเร็จ (ฉ)
1.4.1.6 เครื่องกัดที่ควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์
ชิ้นส่วนของแม่พิมพ์ที่มีรูปร่างซับซ้อนและต้องการความเที่ยงขนาดสูง นอกจากจะใช้วิธีกัดด้วยเครื่องกัดลอกแบบซึ่งต้องทำแม่แบบหรือแบบจำลองให้มีขนาดและรูปร่างที่ถูกต้องแล้วยังสามารถทำได้โดยใช้เครื่องกัดที่ควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์ โดยอาศัยโปรแกรมที่ได้รับการออกแบบเฉพาะสำหรับชิ้นงานหนึ่ง ตัวอย่างชิ้นส่วนของแม่พิมพ์ เช่น ส่วนเบ้าและส่วนคอร์ที่สามารถผลิตได้ด้วยเครื่องกัดชนิดนี้ได้แสดงไว้ในรูปที่ 1.46 ซึ่งมีลักษณะเป็นส่วนโค้งของรัศมีหลาย ๆ ขนาดประกอบกัน
เครื่องกัดที่ควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์ ส่วนใหญ่จะใช้โปรแกรมควบคุมการเคลื่อนที่ของแท่นเลื่อนงานกัด ลักษณะและการใช้งานทั่วไปจะคล้ายคลึงกับเครื่องกัดอเนกประสงค์ (universal milling machine)
รูปที่ 1.46 ส่วนคอร์ของแม่พิมพ์
รูปที่ 1.47 เครื่องกัดที่ควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์
1 = โต๊ะงานกัด
2 = เพลามีดกัด
3 = ระบบล็อคมืดกัด
4 = แท่นเลื่อน
5 = มอเตอร์กระแสตรง
6 = แผงควบคุม
7 = โครงเครื่อง
8 = ฐานเครื่อง
X = การเคลื่อนที่ตามแนวยาวของโต๊ะงานกัด
Y = การเคลื่อนที่เข้า-ออกของแท่นเลื่อน
Z = การเคลื่อนที่ขึ้น-ลงของโต๊ะงานกัด
จะแตกต่างกันตรงระบบการควบคุมการเคลื่อนที่ ดังกล่าวแล้ว คือ โต๊ะงานและแท่นเลื่อนนอกจากจะมีมือหมุนสำหรับเลื่อนป้อนแล้วจะมีมอเตอร์กระแสตรง (DC motor) ต่อเข้ากับปลายของสกรูแท่นเลื่อนต่าง ๆ สำหรับหมุนขับให้แท่นเลื่อนเคลื่อนที่ มอเตอร์กระแสตรงที่ใช้จะสามารถเคลื่อนที่ได้เป็นจังหวะทำให้สามารถควบคุมให้หมุนขับแท่นเลื่อนไปตามระยะที่ต้องการได้ มอเตอร์เหล่านี้จะต่อเข้ากับแผงควบคุม ในชุดแผงควบคุมนี้จะมีแป้นสำหรับป้อนข้อมูลของโปรแกรม ซึ่งอาจจะป้อนเข้าโดยตรงหรือใช้เทปโปรแกรมต่อเข้ากับแผงควบคุมนี้ก็ได้ ภายในแผงข้อมูลจะมีโปรแกรมสำเร็จซึ่งจัดเตรียมไว้โดยบริษัทผู้ผลิต เช่น โปรแกรมกัดโค้ง โปรแกรม ลบมุม โปรแกรมกัดวงกลม เป็นต้น ผู้ใช้เพียงแต่เลือกใช้โปรแกรมให้เหมาะสมกับงาน และป้อนข้อมูลที่จำเป็นเท่านั้น นอกจากนี้ในแผงควบคุมจะมีระบบความจำทำให้สามารถบันทึกโปรแกรมต่าง ๆ เก็บไว้ได้ ดังนั้นชิ้นส่วนของแม่พิมพ์เช่น ส่วนเบ้า ส่วนคอร์ การเจาะรูใส่สลักปลด ปลอกปลด เพลานำ ปลอกนำ เป็นต้น จะสามารถทำได้ง่ายและสามารถทำได้หลาย ๆ ชิ้นที่ต้องการโดยออกแบบโปรแกรมเพียงครั้งเดียวเท่านั้น นอกจากจะใช้ทำชิ้นส่วนของแม่พิมพ์แล้วยังสามารถใช้ทำแท่งอีเล็คโทรดที่ใช้กับเครื่องสปาร์คที่มีความซับซ้อนและต้องการความเที่ยงขนาดสูงได้อีกด้วย ส่วนต่าง ๆ ของเครื่องกัดที่ควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์ได้แสดงไว้ในรูปที่ 1.47
1.4.1.7 เครื่องเจียระไน
ชิ้นส่วนของแม่พิมพ์บางส่วน เช่น ชิ้นส่วนที่ต้องสวมประกอบเข้าด้วยกันพอดี, ผิวสัมผัสของแผ่นแม่พิมพ์เป็นต้น ชิ้นส่วนเหล่านี้ต้องการความเที่ยงขนาดสูงและมีผิวสัมผัสที่เรียบเสมอกันจริง ๆ ซึ่งทำได้โดยการเจียระไนลดขนาดชิ้นส่วนเหล่านี้ งานเจียระไนโดยทั่วไปจะกระทำหลังจากที่ชิ้นส่วนเหล่านี้ผ่านงานลดขนาดอย่างหยาบ ๆ มาก่อนด้วยวิธีการตัดเฉือนอื่น ๆ เช่น งานกลึง งานกัด งานไส เป็นต้น และชิ้นส่วนที่ต้องมีความแข็งจะนำไปชุบแข็งด้วยกรรมวิธีทางความร้อนก่อน จากนั้นจึงนำชิ้นส่วนมาเจียระไนให้ได้ขนาดสำเร็จ เครื่องเจียระไนที่ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนของแม่พิมพ์สามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ คือ เครื่องเจียระไนราบและเครื่องเจียระไนกลม ซึ่งมีรายละเอียดดังนี้
รูปที่ 1.48 เครื่องเจียระไนราบ
เครื่องเจียระไนราบ
เครื่องเจียระไนราบใช้สำหรับงานเจียระไนผิวราบให้เรียบและขนานกัน นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในงานเจียระไนบ่าฉากหรือเจียระไนผิวงานให้เป็นมุมต่าง ๆ กันโดยใช้อุปกรณ์อื่นประกอบ
เครื่องเจียระไนราบมีการออกแบบที่แตกต่างกันหลายลักษณะ แบบหนึ่งที่นิยมใช้กันแสดงไว้ในรูปที่ 1.48 ชิ้นงานถูกจับยึดบนโต๊ะงานที่เคลื่อนที่ไป-มาอยู่ใต้ล้อหินเจียระไนที่หมุนอยู่ ชิ้นงานจะถูกเจียระไนออกทีละน้อย พร้อมกับการเคลื่อนที่ในแนวขวางของโต๊ะงานทำให้สามารถเจียระไนผิวงานได้ตลอดผิวหน้าของชิ้นงาน
ล้อหินเจียระไนจะยึดอยู่กับเพลาหินเจียระไนซึ่งขนานกับผิวหน้าของชิ้นงาน เพลาหินเจียระไนจะประกอบอยู่กับแบริ่งภายในชุดเพลาล้อหินเจียระไน ความลึกของรอยเจียระไนสามารถปรับได้โดยการเลื่อนชุดเพลาล้อหินเจียระไนขึ้น-ลงตามแนวตั้ง
ความยาวช่วงชักของโต๊ะงานจะต้องปรับให้เหมาะสมกับขนาดความยาวของชิ้นงานก่อนที่จะเริ่มเจียระไน การเคลื่อนที่ไปมาของโต๊ะงานจะไปดันให้กลไกเคลื่อนที่แนวขวางของโต๊ะงานทำงาน ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ป้อนของชิ้นงาน
รูปที่ 1.49 เครื่องเจียระไนกลม
เครื่องเจียระไนกลม
ใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนทรงกระบอกของแม่พิมพ์ที่ต้องการความละเอียด วัสดุชิ้นงานจะถูกตัดเฉือนลดขนาดลงด้วยล้อหินเจียระไนที่หมุนและป้อนเข้าตัดเฉือนชิ้นงานที่หมุนอยู่ในทิศทางตรงข้ามกัน แนวแกนของล้อหินเจียระไนและแนวแกนของชิ้นงานจะขนานกันสำหรับงานเจียระไนทรงกระบอกทั่ว ๆ ไป
ลักษณะสำคัญของเครื่องเจียระไน ก็คือ สามารถตัดเฉือนวัสดุชิ้นงานที่ผ่านการชุบแข็งมาแล้ว คุณสมบัติข้อนี้พร้อมด้วยพิกัดความเผื่อที่แคบและคุณภาพผิวสำเร็จที่ดีทำให้เครื่องเจียระไนเป็นหัวใจสำคัญของโรงงาน
ลักษณะของเครื่องเจียระไนกลมแสดงไว้ง่าย ๆ ในรูปที่ 1.49 ปลายด้านหนึ่งของชิ้นงานจะถูกจับยึดด้วยหัวจับและปลายอีกอันหนึ่งถูกประคองด้วยยันศูนย์ซึ่งประกอบอยู่กับชุดยันศูนย์ท้ายแท่น หัวจับจะประกอบติดอยู่กับเพลาหัวเครื่องและขับให้หมุนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าซึ่งยึดอยู่กับชุดหัวเครื่อง ทั้งชุดหัวเครื่องและชุดยันศูนย์ท้ายแท่นจะประกอบอยู่บนโต๊ะงาน โดยที่ชุดยันศูนย์ท้ายแท่นสามารถปรับตำแหน่งให้มีระยะที่เหมาะสมกับความยาวชิ้นงานตามแนวยาวของโต๊ะงานได้ โต๊ะงานจะประกอบอยู่บนรางเลื่อนของฐานเครื่องอีกทีหนึ่งและถูกขับให้เคลื่อนที่กลับไป-มาตามแนวยาวของรางเลื่อน ระยะเลื่อนสามารถปรับให้เหมาะสมกับชิ้นงานได้ ดังนั้นในขณะเจียระไนชิ้นงานจะมีการเคลื่อนที่หมุนและเคลื่อนที่ตามแนวยาวของรางเลื่อนที่สัมพันธ์กับล้อหินเจียระไน ล้อหินเจียระไนได้รับกำลังขับมาจากมอเตอร์ไฟฟ้าผ่านสายพาน มอเตอร์จะประกอบอยู่บนแท่นเลื่อนของล้อหินเจียระไน ซึ่งประกอบอยู่บนรางเลื่อนของฐานเครื่อง แท่นเลื่อนของล้อหินเจียระไนจะประกอบทำมุม 90 กับแนวแกนของชิ้นงาน ดังนั้นการเคลื่อนที่ของแท่นเลื่อนก็จะเลื่อนป้อนหินเจียระไนเข้าหาหรือออกห่างจากชิ้นงาน
ในงานเจียระไนชิ้นงานทรงกระบอกทั่วไป แท่นเลื่อนจะถูกปรับให้เคลื่อนที่มาข้างหน้าจนกระทั่งล้อหิน เจียระไนซึ่งหมุนใกล้จะสัมผัสหรือเริ่มสัมผัสขึ้นงานหมุน หากเลื่อนปรับล้อหินเจียระไนเคลื่อนที่ต่อไปก็จะ เป็นการป้อนความลึกในงานเจียระไน โต๊ะงานก็จะถูกขับให้เคลื่อนที่กลับไป-มา ทำให้เกิดการเจียระไนผิว ภายนอกของชิ้นงานตลอดความยาวที่ตั้งไว้ ขั้นตอนเหล่านี้จะกระทำซ้ำ ๆ กันพร้อมกับป้อนความลึกเพิ่มขึ้น จนได้ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางชิ้นงานที่ต้องการ ในกรณีที่ต้องการเจียระไนตลอดความยาวของชิ้นงาน ชิ้นงาน จะถูกจับยึดอยู่ระหว่างศูนย์ เมื่อเจียระไนผิวด้านหนึ่งของชิ้นงานเสร็จแล้วก็กลับข้างจับยึดชิ้นงานใหม่ และ เจียระไนผิวที่เหลือจนเสร็จ ดังแสดงในรูปที่ 1.50
รูปที่ 1.50 งานเจียระไนระหว่างศูนย์
ในงานเจียระไนกลม นอกจากจะสามารถเจียระไนผิวภายนอกของชิ้นงานให้ขนาดและคุณภาพผิวที่ต้องการได้แล้ว เครื่องเจียระไนกลมโดยทั่วไปมักจะมีชุดเพลาหินเจียระไนสำหรับเจียระไนผิวภายในหรือเจียระไนรูประกอบอยู่ด้วย ดังแสดงในรูปที่ 1.51 ทำให้สามารถเจียระไนทั้งผิวนอกและผิวภายในของชิ้นงานให้มีความเที่ยงขนาดและคุณภาพผิวละเอียดที่ต้องการได้ นอกจากนี้ขนาดภายนอกและขนาดภายในยังร่วมศูนย์เดียวกันอีกด้วย ส่วนประกอบของชุดเพลาหินเจียระไนรู มีดังนี้
รูปที่ 1.51 ชุดเพลาหินเจียระในรู
1 = มอเตอว์ขับ
2 = สายพานส่งกำลัง
3 = เพลาหินเจียระไน
1.4.1.8 เครื่องสปาร์ค (Spark erosion machine)
งานตัดเฉือนด้วยวิธีสปาร์คเป็นกรรมวิธีที่เหล็กหรือโลหะอื่น ๆ ถูกตัดเฉือนหรือลดขนาดลงโดยการปล่อยกระแสไฟฟ้าเข้าสปาร์ดเป็นระยะ ๆ ระยะห่างระหว่างอีเล็คโทรดกับชิ้นงานจะคงที่ ส่วนเนื้อวัสดุชิ้นงานและอีเล็คโทรดจะถูกกัดกร่อนออกไปเรื่อย ๆ ในลักษณะเป็นผงเล็ก ๆ
รูปที่ 1.52 ส่วนต่าง ๆ ของเครื่องสปาร์ค
1,2,3 = ชุดควบคุมกระแสไฟฟ้า
4 = ชิ้นงาน
5 = ของเหลว (พาราฟิน)
6 = แท่นเลื่อนแนวตั้ง
7 = อีเล็คโทรด
8 = ชุดเฟืองตรงกับเฟืองสะพาน
9 = มอเตอร์เซอโว
10 = ปั๊ม
11 = หม้อกรอง
ชิ้นงานในที่นี้เป็นแผ่นอินเสิร์ตของแม่พิมพ์นำมายึดกับโต๊ะงานของเครื่องสปาร์คและจุ่มอยู่ในของเหลวที่ไม่เป็นตัวนำไฟ (dielectric fluid) โดยปกติจะใช้น้ำมันพาราฟิน (paraffin) ซึ่งบรรจุอยู่ในถังที่ยึดอยู่กับฐานเครื่อง เครื่องมือที่ใช้ในการตัดเฉือนซึ่งเรียกว่า อีเล็คโทรด (electrode) จะมีรูปร่างเหมือนกับรูปร่างของชิ้นงานที่ต้องการผลิต ซึ่งในที่นี้จะเป็นเบ้าของแม่พิมพ์จะยึดอยู่กับหัวจับที่ประกอบอยู่กับแท่นเลื่อนแนวตั้งที่มีเฟืองสะพาน (rack) เป็นตัวนำเลื่อนและมอเตอร์เซอโว (Servo-motor) เป็นตัวขับผ่านเฟืองตรงทำให้อีเล็คโทรด สามารถเคลื่อนที่ขึ้น-ลงได้ในแนวตั้ง ทั้งชิ้นงานและอีเล็คโทรดจะต่อเข้ากับระบบไฟฟ้ากระแสตรงโดยที่อีเล็คโทรดจะเป็นขั้วลบและชิ้นงานเป็นขั้วบวก
ขั้นตอนในการขึ้นรูปแผ่นอินเสิร์ตของแม่พิมพ์ได้แสดงไว้ในรูป 1.53 ที่เขียนภาพคัดของอีเล็คโทรดกับชิ้นงาน
รูปที่ 1.53 ขั้นตอนการผลิตเบ้าของแม่พิมพ์โดยวิธีสปาร์ค
(ก) เฟืองสะพานจะถูกขับด้วยมอเตอร์เซอร์โวพาให้แท่นเลื่อนเคลื่อนที่ลงจนกระทั่งถึงระยะห่างระหว่างชิ้นงานกับอีเล็คโทรดที่ของเหลวที่เป็นฉนวนไม่สามารถกั้นกระแสไฟฟ้าไว้ได้ ซึ่งระยะนี้จะเป็นระยะที่แน่นอนและคงที่ ขณะนี้จะเกิดการสปาร์คขึ้นทำให้ชิ้นงานถูกกัดเซาะออกเป็นผงเล็ก ๆ และในเวลาเดียวกันอีเล็คโทรดก็จะถูกกัดเซาะออกไปด้วยแต่น้อยกว่าชิ้นงาน
(ข) ของเหลวที่เป็นฉนวนจะถูกฉีดใส่ชิ้นงานจากท่อที่จัดเตรียมไว้ และเศษผงเล็ก ๆ จะถูกเป่าออกไปในขณะที่อีเล็คโทรดยกขึ้นชั่วขณะหนึ่ง จากนั้นอีเล็คโทรดจะถูกขับให้เคลื่อนลงมาอีก แต่ครั้งนี้เนื่องจากชิ้นงานถูกกัดเซาะออกไป อีเล็คโทรดจะเคลื่อนลงมามากกว่าครั้งแรกเล็กน้อยและจะเกิดการสปาร์คขึ้นอีกในตำแหน่งใหม่ ชิ้นงานจะถูกกัดเซาะออกไปอีก
(ค) ขั้นตอนดังกล่าวจะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง กล่าวคือ อีเล็คโทรดยกขึ้นเศษผงถูกเป่าออกไป อีเล็คโทรคเคลื่อนลงและเกิดการสปาร์คขึ้นในบริเวณที่มีช่องว่างระหว่างชิ้นงานกับอีเล็คโทรดน้อยที่สุด
(ง) ดังได้กล่าวแล้วมิใช่เพียงชิ้นงานเท่านั้นที่ถูกกัดเซาะออกไป แต่อีเล็คโทรดก็ถูกกัดเซาะออกไปด้วยนั่นหมายความว่าหากต้องการสปาร์คเบ้าของแม่พิมพ์ที่ลึกมาก ๆ จะต้องใช้อีเล็คโทรตหลาย ๆ อัน สอง-สามอันแรกจะใช้สปาร์คชิ้นงานออกหยาบ ๆ ก่อนและอันสุดท้ายใช้สปาร์คให้ได้ขนาดที่ต้องการ รูปที่ 1.5.3 (3) แสดงให้เห็นการสปาร์คด้วยอีเล็คโทรดอันสุดท้ายที่ขนาดความลึกที่ต้องการ
ของเหลวที่เป็นฉนวนจะต้องมีการไหลวนอยู่ตลอดเวลา ของเหลวที่มีตะกอนของเศษผงปะปนอยู่จะถูกพาออกไปจากถังผ่านหม้อกรองและปั๊มกลับเข้าถังอีก
เหล็กชุบแข็งสามารถจะตัดเฉือนด้วยกรรมวิธีนี้ ดังนั้นชิ้นงานที่มีรูปร่างซับซ้อนที่ทำด้วยกรรมวิธีตัดเฉือนทั่วไปได้ยากเนื่องจากการบิดงอหลังการชุบแข็งสามารถผลิตได้ด้วยกรรมวิธีนี้
การตัดเฉือนด้วยวิธีสปาร์คพบว่ามีการใช้งานกันมากในงานซ่อมและปรับปรุงเบ้าและคอร์ของแม่พิมพ์ที่ชุบแข็งแล้ว แทนที่จะต้องนำไปอบอ่อนแล้วทำการตัดเฉือนและชุบแข็งอีกซึ่งจะทำให้เกิดการบิดงอได้
ข้อเสียของกรรมวิธีนี้ก็คือ ในงานที่ต้องการความละเอียดจะต้องใช้อีเล็คโทรดหลาย ๆ อัน ดังนั้นงานที่มีความซับซ้อนค่าใช้จ่ายในการทำอีเล็กโทรดจะมีราคาค่อนข้างสูง
