บริการเจียร CNC เพื่อความต้องการพื้นผิวสำเร็จรูป

การบรรลุค่าความเรียบผิวที่แม่นยำ (Ra < 0.4 μm) ยังคงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อชิ้นส่วนที่ใช้งานหนักในอุตสาหกรรมการบินและทางการแพทย์ที่ใช้ใส่ในร่างกายมนุษย์ การศึกษานี้ประเมินประสิทธิภาพของการเจียระไนแบบ CNC หลายแกนผ่านการทดลองที่มีโครงสร้าง โดยการวัดความหยาบของพื้นผิว (เครื่องวัดความหยาบพื้นผิว Taylor Hobson Surtronic S128) และการวิเคราะห์ทางโลหะวิทยา (กล้องจุลทรรศน์ Zeiss Axio Imager) ได้ดำเนินการบนตัวอย่างเหล็กกล้าไร้สนิม 316L และอินโคเนล 718 ภายใต้พารามิเตอร์ที่ควบคุมไว้ ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าการปรับปรุงกระบวนการแต่งล้อเจียรด้วยโปรโตคอลเฉพาะร่วมกับการหล่อลื่นปริมาณน้อย (MQL) สามารถลดค่า Ra ได้ 32% ± 3% เมื่อเทียบกับการทำความเย็นแบบท่วมปกติ การวิเคราะห์แรงตกค้าง (ด้วยการใช้รังสีเอ็กซ์แบบเลื่อนระดับ) ยืนยันการเกิดชั้นแรงอัด (≥150 MPa) ซึ่งสัมพันธ์กับสมบัติการทนต่อการเหนื่อยล้าที่ดีขึ้น ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นถึงวิธีการที่สามารถทำซ้ำได้เพื่อให้ได้ค่าความเรียบผิวระดับไมครอนที่มีความสำคัญต่อพื้นผิวที่ใช้ปิดผนึกและพื้นที่สัมผัสที่เป็นมิตรต่อร่างกาย

1.การนําเสนอ
ข้อกำหนดเกี่ยวกับค่าความเรียบผิว (Surface finish) ที่ต่ำกว่า Ra 0.4 μm มีความสำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมความแม่นยำ (Lechner et al., 2023) พื้นผิวข้อต่อของอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ฝังในร่างกาย และชิ้นส่วนระบบเชื้อเพลิงในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ เป็นตัวอย่างหนึ่งของการประยุกต์ใช้งานที่คุณภาพผิวจากการเจียระไนส่งผลโดยตรงต่อสมรรถนะการใช้งาน ความท้าทายในปัจจุบันรวมถึงการให้ได้ค่าความเรียบผิวระดับไมครอนที่สม่ำเสมอ ควบคุมโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (heat-affected zones) และแรงดึงเครียดคงเหลือ (residual stresses) การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างความสัมพันธ์ที่วัดค่าได้ระหว่างพารามิเตอร์การเจียระไนแบบ CNC กับคุณลักษณะของพื้นผิวที่เกิดขึ้นจริง

2. ระเบียบวิธีวิจัย

2.1 การออกแบบการทดลอง
การออกแบบแบบแฟคทอเรียลสมบูรณ์ (Table 1) ได้ทดสอบพารามิเตอร์ที่สำคัญ 3 ตัวแปร ได้แก่

• ความเร็วล้อเจียระไน: 30/45 m/s

• อัตราการให้ป้อน: 2/5 μm/pass

• กลยุทธ์การหล่อเย็น: Flood/MQL

ตารางที่ 1: พารามิเตอร์การทดลอง

2.2 วัสดุและอุปกรณ์

• ชิ้นงาน: 316L SS (ASTM F138), Inconel 718 (AMS 5662)

• เครื่องเจียร: Studer S41 CNC พร้อมล้อ CBN (B181N100V)

• มาตรวิทยา:

  • ความหยาบของพื้นผิว: Taylor Hobson Surtronic S128 (ISO 4288)

  • โครงสร้างจุลภาค: Zeiss Axio Imager A2m, การขยาย 500 เท่า

  • แรงดึงเครียดคงเหลือ: Proto LXRD Cr-Kα radiation

2.3 ข้อกำหนดการผลิตซ้ำได้

1. การปรับแต่งล้อเจียร: Single-point diamond dresser (5 μm depth, 0.1 mm/rev)

2. สภาพแวดล้อม: 20°C ± 1°C, 45% ± 5% RH

3. การตรวจสอบ: ทำซ้ำการทดสอบ 5 ครั้งต่อชุดพารามิเตอร์

3. ผลลัพธ์และการวิเคราะห์

รูปที่ 1: ความหยาบผิวเปรียบเทียบกับพารามิเตอร์การเจียร

ข้อค้นพบสำคัญ:

• MQL ลดค่า Ra เฉลี่ยลง 29.7% (316L) และ 34.2% (Inconel 718) เมื่อเทียบกับการทำความเย็นแบบท่วม

• ค่าผสมที่เหมาะสมที่สุด: ความเร็ววัตถุเจียร 45 ม./วินาที + อัตราป้อน 2 ไมครอน/รอบ + MQL (Ra 0.21 ไมครอน ± 0.03)

• ความเร็ววัตถุเจียรสูงขึ้น ลดรอยร้าวไมโครภายในผิวโดย 60% (p<0.01)

4 การอภิปราย

4.1 การตีความกลไก
การลดค่า Ra ภายใต้ MQL สอดคล้องกับการลดความต่างของอุณหภูมิ (Marinescu et al., 2021) ความร้อนที่ลดลงทำให้วัสดุงานอ่อนตัวน้อยลงและลดการเกิดการเปลี่ยนรูปพลาสติกขณะมีปฏิสัมพันธ์กับสารกัด ผล XRD ยืนยันว่ามีแรงดันอัด (-210 MPa) ที่พารามิเตอร์เหมาะสม ซึ่งช่วยเพิ่มอายุการใช้งานวัสดุภายใต้ภาวะเหนื่อยล้า

4.2 ข้อจำกัด
ผลลัพธ์นี้ขึ้นอยู่กับชนิดวัสดุ; โลหะผสมไทเทเนียมต้องการการปรับพารามิเตอร์แยกต่างหาก การศึกษานี้ไม่ได้รวมชิ้นงานรูปทรงซับซ้อนที่ต้องการการเจียรแบบโปรไฟล์

4.3 การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม
การดำเนินการตามรอบการปรับแต่งอัตโนมัติทุก 50 ชิ้นงาน ช่วยรักษาความคงที่ของค่า Ra ภายใน 8% สำหรับตัววาล์วแรงดันแบบไฮดรอลิก ระเบียบวิธีนี้ช่วยลดอัตราการรั่วซึมลง 40% ระหว่างการทดสอบคุณสมบัติ (ISO 10770-1)

5. สรุป
การเจียรด้วยเครื่อง CNC หลายแกนสามารถให้ผิวงานระดับไมครอนต่ำกว่า เมื่อรวมการใช้ความเร็วล้อเจียรสูง (≥45 ม./วินาที) อัตราการให้อาหารต่ำ (≤2 ไมครอน/รอบ) และการหล่อเย็นแบบ MQL วิธีการนี้ให้พื้นผิวที่มีคุณภาพทางโลหะวิทยาที่ดี พร้อมแรงดึงเชิงอัดที่เหลืออยู่ซึ่งมีความสำคัญต่อชิ้นส่วนที่รับโหลดแบบไดนามิก การวิจัยในอนาคตควรเน้นการปรับปรุงประสิทธิภาพการเจียรผิวโค้ง และการผนวกรวมระบบตรวจสอบระหว่างกระบวนการ