Diamond cutting: เครื่องตัดจากเพชร

การรวมกันของ machine tools ที่มีความแม่นยำสูงและ diamond cutters แบบพิเศษ มอบทางเลือกในเชิงเศรษฐศาสตร์และในทางเทคนิคที่น่าเชื่อถือสำหรับ machining แม่พิมพ์ชิ้นส่วนพลาสติกที่ต้องการพื้นผิวคุณภาพสูงโดยเฉพาะ เช่น เลนส์

diamond tools
Acrylic glass machined with diamond tools. These tools produce crystal-clear surfaces right away, without the need for reworking.

“HSC milling centers สำหรับการผลิตแม่พิมพ์ของเราได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการสูงสุดเรื่องความเที่ยงตรงแม่นยำของการ machining” Karl-Heinz Glunk หัวหน้าฝ่าย HSC Application Technology ของ Exeron GmbH ใน Oberndorf กล่าว บริษัทขนาดกลางที่มีขนบธรรมเนียมมายาวนานด้วยพนักงานจำนวน 125 คน เริ่มพัฒนาเครื่องจักร die-sinking EDM ที่มีคุณภาพสูงและตั้งแต่ปี 2005 ประวัติผลงานของบริษัทก็ถูกเติมเต็มด้วยซีรีย์ของ HSC machining centres 3 และ 5 แกนโดยมีลูกค้าหลักๆ คือกลุ่มผู้ผลิตแม่พิมพ์และเครื่องมือสำหรับงานหล่อโลหะแบบฉีด (หรือ metal die casting) และการฉีดขึ้นรูปแม่พิมพ์พลาสติก (plastic injection moulding) นอกจากนี้ระบบของ Exeron GmbH ยังถูกนำไปใช้ในภาคอุตสาหกรรมอื่น ๆ เช่น เทคโนโลยีทางการแพทย์และทันตกรรม, การผลิตนาฬิกา, การผลิตยานยนต์และการผลิตกังหัน ซีรี่ส์ที่ประกอบใน HSC line ยังมี HSC-MP line (MP = Micro Precision) ในรุ่น 3 และ 5 แกนพร้อมออพชันและและตัวแปรอัตโนมัติหลากหลายตามคำขวัญ “Better both. Both better”

Increasing demands for precision

“ในแทบทุกภาคอุตสาหกรรมความต้องการด้านความถูกต้องแม่นยำของส่วนประกอบกำลังเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง” K.-H. Glunk อธิบาย ในผลิตภัณฑ์เกือบทุกประเภทตั้งแต่การ stamping แผ่นโลหะธรรมดาไปจนถึงการฉีดขึ้นรูปงานที่มีความซับซ้อนหรือชิ้นส่วนการหล่อต่างๆ drivers สำหรับสิ่งนี้ต้องการคุณภาพ ความน่าเชื่อถือ และอายุการใช้งานที่สูงขึ้น ส่งผลให้ข้อกำหนดด้านความคลาดเคลื่อนของชิ้นงานเข้มขึ้นเรื่อยๆ ด้วยปรัชญา zero-error หรือการปราศจากข้อผิดพลาดที่กำลังแพร่ขยายอย่างรวดเร็วในยุค 4.0 และในส่วนของอุตสาหกรรมการผลิตแม่พิมพ์และเครื่องมือ แนวโน้มที่เกิดขึ้นนี้แปลความได้ตรงตัวว่า เครื่องมือและแม่พิมพ์ที่จำเป็นสำหรับภาคการผลิตจะต้องถูกผลิตขึ้นด้วยความเที่ยงตรงแม่นยำยิ่งกว่าเดิมอีกเท่าตัว !

 tools steel
A sample made of tools steel milled with high precision on the MP7.

Accuracy is the sum of many details …

“สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อกระบวนการ machining ทั้งหมดได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุด” K.-H. Glunk กล่าว สิ่งนี้ยังรวมถึงส่วนประกอบที่จำเป็นทั้งหมดของระบบ ตั้งแต่ base frame ไปจนถึงระบบควบคุม axis drives และแกนหมุนไปจนถึงเครื่องมือกัด (milling tools) มันเริ่มต้นด้วย machine bed ซึ่งสร้างขึ้นจากการหล่อแร่ เนื่องจากวัสดุนี้มีลักษณะต่อปฏิกิริยาทางความร้อนที่ต่ำมาก และช่วยลดการสั่นสะเทือนความถี่สูงที่เกิดขึ้นระหว่างการ machining ได้ดีกว่าเหล็กกล้าถึง 10 เท่า สิ่งสำคัญอีกประการก็คือกับความเสถียรทางความร้อนของเครื่องจักรทั้งหมด

ทั้ง machine bed และส่วนประกอบที่เป็นแกนสำคัญต่างถูกควบคุมอุณหภูมิผ่านช่องระบายความร้อนภายใน หรือ internal cooling channels ที่มีความแม่นยำสูงมาก การเทียบมาตรฐานของเครื่องจักรถูกควบคุมตามช่วงเวลาที่กำหนดโดยใช้ sensor และ calibration ball และเลเซอร์ตรวจสอบเครื่องมือกัดสำหรับการสึกหรอและการแตกหักที่อาจเกิดขึ้น ส่วนประกอบของไดรฟ์ทั้งหมดจากแท่งวัดแก้ววัดค่าผ่านไดรฟ์ไปยังระบบควบคุมถูกซัพพลายโดย Heidenhain จากแหล่งเดียว ซอฟต์แวร์ ASQ พิเศษ ((Advanced Surface Quality Control) ตรวจสอบ Z elongation ของแกนหมุน (เนื่องจากเหนือสิ่งอื่นใดคือ “เอฟเฟกต์คลื่นความร้อน”) และ จำกัดให้แคบลงกว่าที่เคยเป็นมา สิ่งนี้จะช่วยปรับปรุงคุณภาพของพื้นผิวเป็นสำคัญดังนั้น post-processing โดยการขัดแต่งจึงมักไม่มีความจำเป็นอีกต่อไป

… which also includes the right tool

“ในความร่วมมือของเรากับ Exeron คุณภาพของพื้นผิวถือเป็นสิ่งสำคัญสูงสุด” Wolfgang Würtz กรรมการผู้จัดการของผู้ผลิตเครื่องมือ Dixi Polytool GmbH ใน Birkenfeld ซึ่งเป็น บริษัทในเครือของ Dixi Polytool จาก Le Locle กล่าว บริษัทผลิตเครื่องมือตัดหรือ cutting tools ที่ทำจากโลหะหนักหรือวัสดุจากเพชรโดยเน้นที่ผลิตภัณฑ์พิเศษสำหรับการใช้งานหรือ applications ที่ยากเป็นพิเศษ ในช่วงเวลาที่ผ่านมาความต้องการ(โดยเฉพาะอย่างยิ่ง) พื้นผิวคุณภาพสูงด้วยเทคนิก mirror finish หรือ การขัดผิวให้มีความเงาเหมือนกระจกเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ความต้องการเหล่านี้ มาจากกระบวนการแปรรูปพลาสติก รวมถึงแม่พิมพ์สำหรับขวด PET หรือ สำหรับการผลิตเลนส์สายตาสำหรับแว่นตา คอนแทคเลนส์ กล้องถ่ายรูป หรือโทรศัพท์มือถือส่วนการใช้งานอื่น ๆ ได้แก่ ตัวสะท้อนแสงสำหรับหลอดไฟ หรือไฟหน้า LED ส่วนใหญ่เป็นพื้นผิวแบบ three-dimensional free-form ซึ่งต้องการการ machining แบบห้าแกน หรือ five-axis machining แม่พิมพ์ที่เกี่ยวข้องมักจะทำจากอลูมิเนียม แต่ในบางครั้งก็มีการใช้ทองแดงหรือโลหะที่ไม่ใช่เหล็กอื่น ๆ ด้วยเช่นกัน ในขณะที่การแปรรูปพลาสติกโดยตรงก็มีความสำคัญเพิ่มมากขึ้น เช่น คอนแทคเลนส์ หรือ อุปกรณ์ทางการแพทย์

diamond tools
Polyhedron with reflective surfaces milled from a single aluminum block. ( Source: Klaus Vollrath )

High gloss without polishing

“ในอดีตความมันวาวสูงเกิดจากการขัดขั้นสุดท้าย” W. Würtz เล่า “มาถึงวันนี้ แทบจะไม่มีการใช้วิธีนี้อีกแล้วเพราะแม้แต่การขจัดเนื้อวัสดุออกเพียงเล็กน้อยมากในระหว่างการขัด (polishing) ก็มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของรูปทรงในแบบที่ไม่อาจยอมรับได้ ในกรณีที่พื้นผิวเรียบหรือมีหลายเหลี่ยมมุมการขัดอาจทำให้เกิดการเบี่ยงเบนหรือคลาดเคลื่อนจากตำแหน่งสำคัญ ซึ่งการคลาดเคลื่อนเหล่านี้จะปรากฎชัดมากบนพื้นผิวสะท้อนแสงในรูปแบบของคลื่นหรือการบิดเบี้ยว ซึ่งหากเกิดขึ้นในการผลิตเลนส์ การเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยของรูปทรงหรือพื้นผิวเหล่านี้จะมีผลทันทีต่อความเบี่ยงเบนของแสง นำไปสู่ความบกพร่องของคุณภาพเลนส์

ด้วยเหตุนี้ พื้นผิวดังกล่าวจึงต้องถูกผลิตด้วยวิธีการกัดโดยตรงหากเป็นไปได้ ซึ่งจำเป็นต้องมี machining centres แบบที่ Exeron นำเสนอซึ่งสามารถรับประกันความแม่นยำในแบบที่ต้องการได้ แม้ในการ machining แบบห้าแกน เกี่ยวกับคุณสมบัติของเครื่องมือ คุณภาพระดับสูงของคมตัด หรือ cutting edge นับเป็นสิ่งสำคัญมีผลต่อรูปทรง เช่นเดียวกับ ความแม่นยำของการเจียร ความสำคัญในระดับเดียวกันก็คือ ความคมชัดและความแม่นยำในการตัด เนื่องจากคุณภาพแสงของพื้นผิวที่ผลิตบนเครื่องมือคาร์ไบด์จะเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วเมื่อมีการสึกหรอเพิ่มขึ้น ดังนั้นเครื่องมือที่เหมาะสมกับงานดังกล่าวก็คือเครื่องมือที่ทำจากเพชร หรือ diamond tools โดยโฟกัสอยู่ที่เครื่องมือจากเพชร monocrystalline diamonds หรือ MKD ซึ่งได้รับการคัดเลือกอย่างพิถีพิถัน ตัดและวางในตำแหน่งที่เหมาะสมกับแกนคริสตัล หรือ crystal axes ด้วยวิธีการที่ดีที่สุด เครื่องมือ MKD ที่ว่ามานี้ เหนือกว่าเครื่องมือจากเพชรประเภทอื่น ๆ อย่างชัดเจนในแง่ของคุณภาพผิว และคมตัดที่มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าแบบอื่นๆ ถึงยี่สิบเท่า

 

 

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Categories