Research

ความหยาบผิวที่สำคัญในงานแม่พิมพ์ (ตอนที่ 1)


อาจารย์คันธพจน์ ศรีสถิตย์​  
อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล ​ 
หัวหน้ากลุ่มวิจัย C3ATIP ​ 
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร  
7 กุมภาพันธ์ 2559  

       ในงานทางด้านแม่พิมพ์ มีสิ่งหนึ่งที่ไม่สามารถมองข้ามไปได้เลย คือ ความหยาบผิว (Surface roughness) ซึ่งมีความหมายตรงกันข้ามกับความเรียบผิว (Surface smoothness) นั่นคือ ผิวสำเร็จที่มีความหยาบผิวมาก ย่อมมีความเรียบผิวน้อยนั่นเอง ในแวดวงทางอุตสาหกรรมแม่พิมพ์หรือแม้แต่ในแวดวงทางวิชาการเองก็ตาม มักจะพูดถึงคุณภาพของผิวสำเร็จในเทอมของความหยาบผิวเสมอๆ ในวันนี้จึงขอเสนอบางแง่มุมที่เกี่ยวกับความหยาบผิวมาเล่าสู่กันฟังครับ
       เด็กอารมณ์ดีคนหนึ่ง เดินผิวปากไปตามทาง ถ้าเป็นเส้นทางในอุดมคติ ก็คงเป็นทางราบเรียบตามแนวเส้นประ แต่ในชีวิตจริงต่างไป เนื่องจากเส้นทางที่เด็กเดินไปนั้น ก็จะมีทั้งทางราบ ขึ้นเนิน และเป็นหลุมเป็นบ่อ หากพูดถึงผิวสำเร็จของแม่พิมพ์ ซึ่งมีการขึ้นรูปด้วยเครื่องมือตัด (Cutting tools) และเทคนิคหลายรูปแบบ ผิวสำเร็จที่ได้ก็จะคล้ายกันกับเส้นทางในชีวิตจริง คือ มีลักษณะไม่ราบเรียบดังรูปที่ 2 หากใช้สันตรงทาบกับผิวนั้น จะเห็นว่าแสงลอดทะลุผ่านมาได้ในกรณีที่มีความหยาบผิวมาก สำหรับความหยาบผิวน้อยๆ สังเกตได้ด้วยตาเปล่าลำบาก การบอกผิวสำเร็จของชิ้นงานว่าอยู่ในระดับใด ก็ยากที่จะบอกได้ตามไปด้วยเช่นกัน จึงมีผู้คิดค้นหาเกณฑ์บอกระดับของคุณภาพผิวด้วยตัวเลขตัวหนึ่ง ซึ่งนิยมเรียกว่า ความหยาบผิว ตัวเลขตัวนี้ยิ่งมีค่ามากแสดงว่าผิวมีความหยาบมาก (ไม่เรียบ) โดยมักจะระบุเป็นตัวเลขที่คุ้นเคยกัน คือ ไมครอน หรือไมโครเมตร ตัวเลขที่ว่านี้สามารถใช้อ้างอิงเป็นมาตรฐานได้

รูปที่ 1 ภาคตัดขวางของเส้นทางเดินในชีวิตจริง

รูปที่ 2 ผิวสำเร็จของชิ้นงานที่ไม่ราบเรียบ เมื่อทาบด้วยสันตรงจะเห็นแสงลอดทะลุได้

       ก่อนที่จะคุยเรื่องนิยามของความหยาบผิวแบบต่างๆ ท่านผู้อ่านลองเปรียบเทียบรูปผิวสำเร็จทั้งสิ้น 4 แบบดังต่อไปนี้ ซึ่งทุกแบบจะมีคำสำคัญสองคำ ได้แก่ คำว่า “ผิวราบ” และ “ผิวเรียบ” โดยคำว่า ผิวราบ หมายถึง ผิวอยู่ในแนวระดับหรือผิวได้ระดับ ส่วนคำว่า ผิวเรียบ หมายถึง ผิวที่ไม่มีความขรุขระ อาจจะอยู่ในแนวระดับหรือไม่อยู่ก็ได้ หรือบางทีเป็นผิวโค้งก็มี ผิวสำเร็จในทางอุดมคติคือแบบที่ 1 คือ ผิวราบและเรียบ หรือบางกรณีอาจเป็นแบบที่ 3 คือ ผิวไม่ราบแต่เรียบ ซึ่งการทำผิวสำเร็จแม่พิมพ์ให้เข้าเกณฑ์เหล่านี้จำเป็นต้องใช้เครื่องจักร เครื่องมือตัดและเทคโนโลยีค่อนข้างสูง ส่งผลโดยตรงต่อต้นทุนการผลิตที่สูงขึ้นตามไปด้วย ดังนั้นการออกแบบและผลิตแม่พิมพ์ จำเป็นต้องตกลงกับลูกค้าให้เข้าใจตรงกันเสียก่อน ว่าผิวสำเร็จเป็นแบบใด แต่หากจะพูดกันเพียงแค่ราบและเรียบ คงมีเรื่องถกเถียงกันไม่จบไม่สิ้นว่า “ราบและเรียบแค่นี้พอแล้วหรือยัง ?” จึงเป็นเหตุผลว่า จะต้องมีตัวเลขกำกับว่าต้องการผิวสำเร็จในระดับใด ซึ่งต่อไปนี้จะกล่าวถึงคำว่า ความหยาบผิว เป็นพารามิเตอร์ที่บ่งบอกถึงคุณภาพของผิวสำเร็จ แทนการพูดถึงคำว่าราบและเรียบ

รูปที่ 3 ความราบและความเรียบของผิวสำเร็จชิ้นงาน

รูปที่ 4 ส่วนประกอบสำคัญของผิวสำเร็จชิ้นงาน

       จากรูปที่ 4 จะเห็นว่า หากจะกล่าวถึงความหยาบผิวของชิ้นงานใดๆ จะต้องพิจารณาถึงผิวชิ้นงานนั้น ที่มีค่าความสูงผิวหยาบ (Roughness height) และระยะห่างระหว่างยอดความสูงผิวความหยาบ (Roughness spacing) ในช่วงแคบๆ ถ้าพิจารณาในช่วงกว้างเกินไป ยอดความสูงที่วัดได้จะกลายเป็นความสูงของลูกคลื่น (Waviness height) แทน จึงไม่ต้องแปลกใจว่า เหตุใดการเลือกหัวอ่านค่าความหยาบผิว (บางตำราเรียกปลายสัมผัส (Tip contact)) จะต้องเล็กเพียงพอที่จะตรวจสอบความหยาบผิวในช่วงแคบๆ ได้ หากเลือกหัวอ่านที่โตเกินไป อาจจะเป็นการวัดค่าความสูงของลูกคลื่น แทนการวัดค่าความสูงของผิวหยาบ เนื่องจากหัวอ่านไม่สามารถวัดระดับความลึกที่แท้จริงของผิวชิ้นงานได้นั่นเอง เครื่องวัดค่าความหยาบผิวบางเครื่องสามารถอ่านค่ารูปทรงผิวออกเป็น 3 ลักษณะดังรูปที่ 4 ได้แก่ ค่ารูปทรงผิวปฐมภูมิ (P-Profile หรือ Primary profile) ค่ารูปทรงความเป็นคลื่น (W-Profile หรือ Waviness profile) หรือรูปทรงที่ปฐมภูมิที่ได้กรองความหยาบผิวออกไป และสุดท้ายคือ ค่ารูปทรงความหยาบ (R-Profile หรือ Roughness profile) หรือรูปทรงที่ปฐมภูมิที่ได้กรองความเป็นคลื่นออกไป
       ในตอนต่อไป โปรดติดตามค่าความหยาบผิวที่นิยมใช้ในงานแม่พิมพ์กัน ว่ามีนิยามและรายละเอียดอื่นๆ เป็นอย่างไรบ้าง ขอจบเนื้อหาบทความฉบับนี้ไว้เพียงนี้

<< ย้อนกลับ