ในการใช้อุปกรณ์จับเครื่องมือตัดสำหรับเครื่องกัด (Tool Holder for Milling Machine) เช่น ดอกสว่าน หรือเอ็นมิลบนเครื่องกัด เราจำเป็นต้องใช้งานร่วมกับอุปกรณ์จับ ซึ่งมีอยู่หลากหลายประเภท ความเข้าใจอุปกรณ์จับแต่ละประเภทจะช่วยให้เราเลือกใช้งานให้เหมาะสม ทำให้สามารถผลิตงานได้ถูกต้อง รวดเร็ว มีความแม่นยำสูง อีกทั้งยังช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์จับ และเครื่องมือตัดให้ยาวนานขึ้น งานบางประเภทเราต้องการจับเครื่องมือตัดให้มีความเที่ยงตรงสูง บางประเภทต้องการจับยึดที่แข็งแรง หรือต้องการจับยึดเครื่องมือตัดที่ยาวๆ แต่อยากให้ลดการสะท้านของมีดตัด และชิ้นงานในขณะกัดงาน การเลือกใช้งานหัวตัดให้เหมาะสมก็จะแตกต่างกันไป

เลือกอ่านประเด็นที่สนใจ

• ประเภทของอุปกรณ์จับเครื่องมือตัดสำหรับเครื่องกัด
• หัวจับเทเปอร์ 7/24
• หัวจับแบบ HSK
• หัวจับแบบ BBT
• ความเร็วรอบสูงสุดของอุปกรณ์จับแต่ละประเภท
• ความสำคัญต่อประสิทธิภาพการตัดเฉือน
• การดูแลรักษาและใช้งานหัวจับให้มีอายุการใช้งานยาวนาน

หน้าที่ของอุปกรณ์จับเครื่องมือตัดที่ดีควรจะมีคุณลักษณะ ดังนี้

1. จับยึดเครื่องมือตัดได้แข็งแรง รับแรงบิดได้สูง
2. จับยึดเครื่องมือตัดได้แม่นยำเที่ยงตรง มีค่า Runout ต่ำ ๆ
3. มีความแข็งแรงไม่โก่งงอ รับแรงกระทำที่เกิดจากการตัดเฉือนได้สูง
4. มีความคล่องตัวในการจัดยึด และถอดเปลี่ยนเครื่องมือตัดได้สะดวก ทำงานได้ง่าย
5. บำรุงรักษาง่าย ไม่เกิดสนิมกับอุปกรณ์จับได้ง่ายนัก
6. มีผิวภายนอกที่แข็งไม่เกิดการเสียรูป หรือสึกหรอง่าย ซึ่งจะส่งผลต่อความแม่นยำในการจับยึดเครื่องมือตัด
7. ไม่แตกเสียหายง่ายเมื่อเกิดการชน หรือการกระแทกจากการทำงาน
8. รักษาความแม่นยำในการจับยึดเครื่องมือตัดได้ยาวนาน ไม่เกิดการล้าตัว หรือความเครียดจากแรงกระทำต่าง ๆ ที่เกิดจากการทำงาน ส่งผลทำให้อุปกรณ์จับเกิดการสูญเสียความแม่นยำในการจับยึดทูลไป การเสียรูปในเรื่องนี้จะเกิดจากกระบวนการผลิต และชุบแข็งของอุปกรณ์จับ
9. มีผิวสัมผัสที่เรียบ ซึ่งจะช่วยให้การจับยึดเครื่องมือตัดมีความแม่นยำ
10. การสมดุล (Balance) ของอุปกรณ์จับ ควรมีค่าต่ำ ๆ จะทำให้สามารถทำงานที่ความเร็วรอบสูง ๆ ได้ดี

ประเภทของอุปกรณ์จับเครื่องมือตัดสำหรับเครื่องกัด (Type of Tool Holder for CNC Milling Machine)

1. หัวจับเทเปอร์ 7/24 (Taper 7/24)

เป็นทูล Taper7/24 ที่มีอัตราเรียว 7 ต่อความยาว 24 หน่วย ขนาดของอุปกรณ์จับในกลุ่มนี้ของแต่ละมาตรฐาน จะมีขนาดที่ใกล้เคียงกัน แต่แตกต่างในการออกแบบการจับยึดเข้ากับตัวเครื่องกัด หรือหัวสปินเดิล (Spindle) การใช้ตัวพูลล์สตัด (Pull Stud) และขนาดรูปทรงของการจับยึดตัวมีดกัด

1. มาตรฐาน BT หรือ MAS
2. มาตรฐาน SK หรือ DIN 169871
3. มาตรฐาน DIN 2080
4. มาตรฐาน ANSI B5.50 หรือ CAT

โดยมีขนาดที่ระบุถึงขนาดความโตของหัวจับที่นิยมใช้งานกัน 30, 40, 50 เช่น BT30, BT40, BT50

2. หัวจับผิวสัมผัสสองหน้า (Two Face Contact)

• มาตรฐาน HSK DIN69893 Type A, B, C, D, E, F มีขนาดให้เลือกใช้ ดังนี้ 25, 32, ,40, 50, 63, 80, 100, 125, 160 ที่นิยมใช้งานคือขนาด 40, 63 และ 100 ตัวอย่าง HSK-A63, HSK-C40
• มาตรฐาน BBT เป็นแบบ Taper 7/24 โดยมีการสัมผัสแบบ Two Face Contact ทางด้านหน้าเรียบด้วย
• เป็นแบบเฉพาะที่ผู้ผลิตหัวจับแต่ละเจ้าได้ผลิตขึ้นเฉพาะของตน และมีการจดสิทธิบัตร (Patent) ทำให้ผู้ผลิตรายอื่นไม่สามารถที่จะนำไปผลิตได้

หัวจับเทเปอร์ 7/24

หัวจับเทเปอร์ 7/24 ได้พัฒนาขึ้นมาให้ทำงานกับเครื่องกัดในยุคแรก มีข้อดีคือแข็งแรง ส่งกำลังไปยังมีดกัดได้ดี ทำให้ทำงานหนักๆได้ดี แต่มีข้อด้อยในเรื่องความยาวของช่วงเทเปอร์ที่ค่อนข้างยาวมาก ทำให้เมื่อมีเศษสกปรก หรือการสวมเข้ากับเพลาขับ หรือตัวสปินเดิล (Spindle) จะเกิดความผิดพลาดได้ง่าย อีกทั้งเมื่อถูกแรงอัดในขณะทำงานจะเกิดการบิดตัวได้ จากการที่ไม่มีจุดรับแรงด้านหน้าของสปินเดิล อีกทั้งหัวจับแบบนี้ยังมีน้ำหนักมากทำให้ไม่สามารถทำงานที่รอบสูง ๆ ได้

หัวจับแบบ HSK

หัวจับแบบ HSK หรือ DIN69893 จึงได้พัฒนาขึ้นมา โดยมีน้ำหนักที่เบากว่า สามารถใช้งานกับเครื่องจักรรอบสูงได้ดี ความยาวของเทเปอร์สั้น ทำให้การสวมเข้ากับสปินเดิลมีความแม่นยำมากกว่า มีผิวสัมผัสด้านหน้าช่วยรับแรงที่เกิดจากการทำงานได้ดี จึงทำให้หัวจับแบบ HSK นิยมนำมาใช้กับเครื่องจักรที่ต้องการรอบสูง ๆ หรือ HSM เป็นอย่างมาก

หัวจับแบบ BBT

หัวจับแบบ BBT หรือ BT-Two Face Contact เป็นหัวจับที่พัฒนาจาก BT พื้นฐาน ให้มีผิวสัมผัสด้านหน้าเพื่อช่วยในการรับแรงบิดจากการกัดงาน และมีการผลิตที่เที่ยงตรงกว่ารุ่น BT พื้นฐาน แต่ก็ยังมีข้อจำกัดเรื่องน้ำหนักที่สูงอยู่

ในการจับยึดหัวจับเทเปอร์ 7/24 จำเป็นต้องใช้ Pull Stud ซึ่งจะอยู่ที่ส่วนปลายด้านหลังของหัวจับ เครื่องจักรจะส่งแรงในการจับยึดมายัง Pull Stud เมื่อพิจารณาจากภาพจะเห็นว่าตำแหน่งดังกล่าวจะอยู่ห่างจากจุดกึ่งกลางของหัวจับเป็นอย่างมาก เมื่อเปรียบเทียบกับหัวจับ HSK ที่ใช้วิธีการยึด และส่งแรงมายังด้านในใกล้กับจุดกึ่งกลางของหัวจับ ทำให้หัวจับ HSK สามารถรับแรงได้ดีกว่าหัวจับเทเปอร์ 7/24 หรือหัวจับ BT อีกทั้งเมื่อไม่ต้องใช้ Pull Stud ในการจัดยึดก็จะทำให้การทำงานต่างๆ ลดความซับซ้อนลง

เทเปอร์ 7/24 (ISO, BT, SK, CAT)	HSK
– ค่า Stiffness ค่อนข้างต่ำ – มีความเที่ยงตรงในแนวแกนต่ำ – ไม่เหมาะกับงานความเร็วรอบสูง ๆ จากการล็อคที่อยู่ภายนอก – น้ำหนักมากและหัวจับมีความยาว – ใช้พื้นที่ทำงานที่กว้างกว่า HSK	– ค่า Stiffness ทั้งแบบสแตติกและไดนามิกที่ดีมาก – มีความเที่ยงตรงทั้งในแนวแกนและรัศมีที่ดีมาก – เหมาะกับงานความเร็วรอบสูง จากการล็อคที่อยู่ภายใน – น้ำหนักเบาและมีความยาวสั้น

ความเร็วรอบสูงสุดของอุปกรณ์จับแต่ละประเภท

ความเร็วรอบสูงสุดที่สามารถใช้งานได้จะขึ้นอยู่กับน้ำหนัก และขนาดของอุปกรณ์จับเป็นสำคัญ รวมทั้งเรื่องการสมดุล (Balance) ของอุปกรณ์จับ อุปกรณ์จับที่ดีมีคุณภาพสูงจะมีการปรับค่าการสมดุล และตรวจสอบคุณภาพมาจากโรงงานผู้ผลิต ทำให้เมื่อใช้งานที่รอบสูง ๆ ช่วยลดแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ที่จะเกิดขึ้นให้ต่ำลงได้ ส่งผลให้คุณภาพของงานมีความเที่ยงตรงขึ้น และไม่เกิดความเสียหายที่ส่งผลต่ออายุการใช้งานของเครื่องจักร

การสมดุลหัวจับ (Balancing)

หัวจับควรมีการตรวจระดับคุณภาพการสมดุล ซึ่งกำหนดโดยค่า G จะขึ้นอยู่กับน้ำหนักของหัวจับ ระยะเยื้องของจุดศูนย์ถ่วงจากจุดศูนย์กลางกับความเร็วรอบที่ใช้งาน ซึ่งโดยทั่วไปควรมีค่า G6.3 ที่ความเร็วรอบ 25,000 รอบต่อนาที ถ้าเป็นหัวจับคุณภาพสูงควรได้ระดับคุณภาพ G2.5

อุปกรณ์จับเครื่องมือตัดที่ดีมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพการตัดเฉือน

1. วัสดุที่ใช้ทำหัวจับมีความแข็งสูง ไม่เกิดการสึกหรอ หรือเกิดรอยกดได้ง่าย
2. มีค่า Runout ในการจับเครื่องมือน้อย ๆ
3. จับงานได้มั่นคงแข็งแรงไม่คลายตัวได้ง่าย
4. มีการสมดุลที่ดี (Balance) ทำให้ลดแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ เมื่อทำงาน ที่รอบสูง ๆ
5. การชุบแข็งที่เหมาะสม ถ้าหัวจับมีความหนาจะนิยมให้ที่ผิวนอกเป็นการชุบผิวแข็ง เพื่อให้ผิวด้านนอกมีความแข็งสูง ทนต่อแรงกดได้ดี ส่วนเนื้อวัสดุภายในมีความแข็งที่ต่ำกว่า (ที่ผิวนอกมีความแข็งประมาณ 60 HRC, ส่วนเนื้อในมีความแข็งประมาณ 30 HRC) ทำให้ทนทานต่อการแตกร้าว และรับภาระงานได้สูง กรณีที่ไม่สามารถชุบเฉพาะผิวแข็งได้หัวจับจะใช้การชุบแข็งทั้งชิ้นแต่ให้มีความแข็งที่ต่ำลงประมาณ 54 HRC
6. มีผิวสัมผัสที่เรียบเงา มีความเรียบผิวต่ำ ๆ ทำให้ประกอบเข้ากับชิ้นส่วนอื่น ๆ ได้อย่างแม่นยำ
7. รักษาขนาดความเที่ยงตรงได้ยาวนาน โดยกระบวนการผลิต และการชุบแข็งต้องทำให้เกิดความเค้นตกค้างในหัวจับต่ำ ๆ
8. ใช้วัสดุที่ทนต่อการเกิดสนิมได้ยากกว่าเหล็กทั่วไป ทำให้ลดการดูแลรักษาลง