AM tools: จิ๋วแต่แจ๋ว

Mapal, Toolmaker รายใหญ่ของเยอรมนีได้นำเสนอ additive machining tools มาตั้งแต่ปี 2014 และเวลานี้ได้ปรับปรุงหัวจับไฮดรอลิกเพื่อการ machining ที่แม่นยำและรวดเร็วยิ่งขึ้น

Hydraulic expansion chuck หรือ หัวจับไฮดรอลิก ทุกคนที่ไม่ได้เป็น tool builder อาจจะต้องอ่านคำนี้ถึงสองครั้ง ส่วนช่างเทคนิคผู้มีประสบการณ์ต่างก็รู้ว่า มันคือตัวยึดเครื่องมือซึ่งใช้แรงเหมือนกับระบบไฮดรอลิกที่ใช้บนเครื่องมือจับยึด หรือ clamped tool ที่ทุกจุดของตัวยึด รักษาเซ็นเตอร์และไม่มีการสะท้อนกลับอย่างรุนแรง เพราะเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นผลกระทบนี้จะยิ่งทวีความรุนแรง จากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของน้ำมันที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับตัวเหล็ก

Chucks หรือหัวจับที่ผลิตจากกระบวนการเพิ่มเนื้อวัสดุสามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้นได้สูงสุด 170 องศาและทนต่อแรงกระทำมากๆ ได้ Mapal ยังมีฟังก์ชั่นเพิ่มเติมเมื่อเทียบกับการออกแบบ multi-part พร้อมข้อต่อบัดกรี อย่างไรก็ตาม การผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ/Additive Manufacturing หรือ AM ยังมีต้นทุนการผลิตสูงกว่ากระบวนการแบบเดิม

ผู้ผลิตเครื่องมือได้เอาชนะข้อเสียเหล่านี้ในระหว่างการพัฒนาเพิ่มเติม หลักการชี้นำก็คือการย่อส่วน Mapal ผลิต chucks หรือ หัวจับ ตามคำขวัญ: “ธรรมดามากที่สุดใช้วัสดุน้อยที่สุด”(“As much conventional base body as possible, as little additive material as necessary”) เช่นเดียวกับรุ่นก่อนหน้านี้ หัวจับยึดถูกติดตั้งโดยตรงบน base body แบบดั้งเดิมด้วยการผนึกด้วยเลเซอร์ หรือ Selective Laser Melting, SLM) ถึงเวลานี้มันก็มีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นได้

mini tool
Additively manufactured hydraulic expansion chuck with slim contour and HSK-E25 mounting (left) as well as conventional hydraulic expansion chuck with HSK-A63 mounting (right). (Source: Mapal)

Miniature tools/เครื่องมือจิ๋ว

สิ่งนี้ไม่เพียงช่วยประหยัดเวลาและต้นทุนการผลิต Mapal ได้ปรับปรุงฟังก์ชั่นนี้ด้วยระบบห้องจับยึดแบบเฉพาะเจาะจงมากสำหรับลูกค้า หรือ very customer-specific clamping chamber systems “ด้วยกระบวนการผลิตที่เป็นนวัตกรรม เราประสบความสำเร็จในการผลิต chucks ขนาดจิ๋วพร้อมด้วย HSK-E25 holders สำหรับการจับยึดของเครื่องมือโดยตรงด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงสามมิลลิเมตร” Jochen Schmidt ผู้จัดการผลิตภัณฑ์ Clamping Technology ที่ Mapal Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG กล่าว

ด้วยการย่อขนาดและรูปร่างที่เพรียวบางทำให้พื้นที่จับยึดที่แท้จริงอยู่ใกล้กับพื้นที่การผลิตมากขึ้น จากข้อมูลของ Schmidt สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงความเสถียรและความแม่นยำในการหมุนของเครื่องมือทำให้ค่าความคลาดเคลื่อนในการ machining  น้อยลงเหลือเพียงหนึ่งในพันมิลลิเมตร นอกจากนี้ หัวจับ หรือ chucks ที่ถูกปรับปรุงใหม่ล่าสุดจะถูกติดตั้งพร้อมกับร่องหรือ groove ช่วยให้สิ่งสกปรกขนาดเล็กที่ปรากฏอยู่ตลอดเวลาในการ machining สามารถเคลื่อนเข้าไปในร่องเหล่านี้ โดยไม่ส่งผลทางลบต่อคุณภาพความแม่นยำในการหมุน

Faster machining

ผลจากความแม่นยำของรอบหมุนที่ดีขึ้น ทำให้ความเร็วสูงขึ้นส่งผลให้กำลังการผลิตเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ในส่วนของ tumbling toold มีแนวโน้มที่จะแตกหักน้อยลงเมื่อสัมผัสชิ้นงาน การเปลี่ยนจากเครื่องมือแบบพิเศษเป็นเครื่องมือมาตรฐานซึ่งเวลานี้มีความเป็นเป็นไปได้ ช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายมากขึ้น ยิ่งวัสดุที่ถูกตัดเฉือนมีความหยาบมากเท่าไรก็จะยิ่งประหยัดต้นทุนได้มากขึ้นเท่านั้น

การปรับปรุงฟังค์ชันการทำงานอีกประการหนึ่งเกี่ยวข้องกับการหล่อลื่น ด้วยตัวเลือกของรูปทรงที่อิสระและขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ เช่น แรงดันสารหล่อเย็น (coolant pressure) การตั้งค่าขนาดและความเร็ว Mapal สามารถออกแบบช่องระบายความร้อนในหัวจับในแบบที่ไม่มีสารหล่อลื่นหลงเหลืออยู่ใน production site หรือหน้างาน หลังจากการ machining  ด้วย “loss lubrication” การทำความสะอาดส่วนประกอบที่ตามมาจึงไม่จำเป็นอีกต่อไป อย่างไรก็ตาม อายุการใช้งานของเครื่องมือดังกล่าวยังคงสูงอยู่ เนื่องจากต้องใช้สารหล่อลื่นเพียงเล็กน้อย

นอกเหนือจากข้อได้เปรียบทางเทคนิคในการผลิต chucks ขนาดจิ๋วก็ยังมีข้อได้เปรียบเพิ่มเติม “จากการลดน้ำหนักลง หัวจับขนาดเล็กของเราช่วยให้เราสามารถเร่งความเร็วและเบรคระบบเครื่องมือทั้งหมด ซึ่งประกอบด้วยหัวจับและเครื่องมือได้เท่าๆ กันและด้วยแรงกดที่น้อยลงบนแกนหมุน” Schmidt กล่าว Mapal ได้พัฒนา hydraulic expansion chucks ด้วยพื้นที่การติดตั้งที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับลูกค้าแต่ละราย ด้วยหัวจับที่สามารถปรับความยาวได้สูงสุด หรือ extremely length-optimized chuck ลูกค้าสามารถใช้เครื่องจักรที่มีอยู่สำหรับการ machining ครั้งเดียว (แล้วจบงาน) โดยไม่จำเป็นต้องลงทุนเพิ่มใน machining center ที่มีขนาดใหญ่กว่าสำหรับขั้นตอนต่อไป

Simple tool change

การเปลี่ยนแปลงเครื่องมือได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ “เครื่องมือและหัวจับที่เล็กกว่านั้นจัดการได้ง่ายกว่า เพราะการจัดการกับอุปกรณ์ต่อพ่วงภายนอกจะกลายเป็นความยุ่งยากและยากมากขึ้นเมื่อมีการเปลี่ยนขนาดทุกครั้ง” Schmidt กล่าว ก่อนหน้านี้ tool holder จะต้องคลายเกลียวและเปลี่ยนเครื่องมือจากภายนอกเสมอ ในกรณีของโครงสร้างส่วนบนหลายส่วน (multi-part superstructures) ความคลาดเคลื่อนของส่วนประกอบแต่ละชิ้นยังรวมไปถึงห่วงโซ่ความผิดพลาดที่ไม่คาดคิดด้วย

ด้วย hydraulic expansion chucks รุ่นที่สองที่ผลิตขึ้นด้วยวิธีการเติมเนื้อวัสดุทำให้สามารถเปลี่ยนเครื่องมือบนหุ่นยนต์ machining ได้โดยตรง ปัจจุบัน Mapal ผลิต chucks หรือ หัวจับ ด้วยเครื่องพิมพ์แบบสามมิติ 6 เครื่องโดยใช้เทคโนโลยีการเพิ่มเนื้อวัสดุ คิดเป็น 10 ถึง 15% ของยอดขายเทคโนโลยีการจับยึดหรือ Clamping Technology

Automation banner

 

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Categories