การผลิตแผ่นโลหะเกี่ยวข้องกับกระบวนการขึ้นรูปและการตัดที่หลากหลาย แต่ละกระบวนการมีข้อควรพิจารณาในการออกแบบที่เฉพาะเจาะจงเพื่อให้มั่นใจถึงคุณภาพ ประสิทธิภาพ และความคุ้มค่า คู่มือนี้มุ่งเน้นไปที่แนวทางการขึ้นรูปที่สำคัญสำหรับ การขึ้นรูปด้วยเบรกกดรวมถึงหลักการตัดด้วย เครื่องตัดเลเซอร์ และ แท่นกด CNC.
1.0พื้นฐานการขึ้นรูป: แนวทางการขึ้นรูปด้วยเครื่องดัดเหล็ก
1.1แนวทางการออกแบบหลักสำหรับการขึ้นรูปด้วยเบรกกด
- กลยุทธ์การกำหนดขนาด:กำหนดขนาดชิ้นงานในทิศทางเดียวเมื่อใดก็ตามที่ทำได้ เนื่องจากการขึ้นรูปด้วยเครื่องกดเบรกเป็นกระบวนการดัดแบบต่อเนื่อง การดัดแต่ละครั้งจึงทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนของขนาดเล็กน้อย การกำหนดขนาดในทิศทางเดียวสอดคล้องกับขั้นตอนการผลิตและช่วยควบคุมการสะสมความคลาดเคลื่อน
- ความคลาดเคลื่อนของการโค้งงอ: ความคลาดเคลื่อนของการดัดงอ +/–0.007 นิ้วขอแนะนำ แม้ว่าจะสามารถปรับความคลาดเคลื่อนให้แคบลงได้ แต่ก็เพิ่มต้นทุนการผลิตอย่างมาก
- รัศมีโค้งที่สม่ำเสมอ:ใช้รัศมีการโค้งงอเดียวกันสำหรับทุกส่วนโค้งของชิ้นงานทุกครั้งที่ทำได้ ซึ่งจะช่วยลดการเปลี่ยนแปลงการตั้งค่า แนะนำให้ใช้รัศมีที่ระบุเป็นเศษส่วนนิ้ว เนื่องจากเครื่องมือกดเบรกจะมีขนาดที่เหมาะสม
- การกำหนดขนาดแบบฟีเจอร์ถึงขอบ:มิติจากคุณลักษณะหนึ่งไปยังขอบ แทนที่จะเป็นคุณลักษณะหนึ่งไปยังคุณลักษณะหนึ่งบนหลายระนาบ มิติจากคุณลักษณะหนึ่งไปยังอีกคุณลักษณะหนึ่งอาจต้องใช้เกจวัดหรืออุปกรณ์จับยึดพิเศษ ซึ่งทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้น
- มิติที่สำคัญควรระบุเฉพาะขนาดที่สำคัญอย่างแท้จริงเท่านั้น ความคลาดเคลื่อนที่แคบโดยไม่จำเป็นอาจนำไปสู่ต้นทุนการผลิตที่สูงเกินไป
- มิติภายนอกเทียบกับขนาดภายใน:เว้นแต่ว่ามิติภายในจะเป็นสิ่งสำคัญ ให้ใช้มิติภายนอกเสมอเพื่อความแม่นยำในการขึ้นรูป
1.2ข้อควรพิจารณาการขึ้นรูปที่สำคัญในการออกแบบแผ่นโลหะ
มิติที่สำคัญในการขึ้นรูปแผ่นโลหะ: ใช้ ขนาดภายนอก เป็นข้อมูลอ้างอิงหลักในการวัด เว้นแต่ มิติภายใน มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการใช้งาน วิธีนี้ช่วยลดความยุ่งยากในการตรวจสอบ ลดความคลาดเคลื่อน และลดต้นทุนการผลิตที่ไม่จำเป็นให้เหลือน้อยที่สุด
1.3การปั๊มนูนและการชดเชย
ขนาดของการปั๊มนูนและการชดเชยควรอ้างอิงด้านเดียวกันของวัสดุ เว้นแต่ความสูงโดยรวมจะเป็นสิ่งสำคัญ การกำหนดรายละเอียดมากเกินไปอาจทำให้ต้นทุนชิ้นส่วนเพิ่มขึ้นโดยไม่จำเป็น
1.4คำแนะนำเกี่ยวกับรัศมีโค้งงอ
ตามกฎแล้ว รัศมีโค้งด้านใน ควรเท่ากับความหนาของวัสดุ รัศมีที่เล็กลงอาจทำให้เกิดปัญหาการไหลของวัสดุในโลหะที่อ่อนกว่า และเกิดการแตกร้าวในวัสดุที่แข็งกว่า
1.5การบรรเทาโค้งงอ
เมื่อขึ้นรูปใกล้ขอบ การบรรเทาความโค้งจะช่วยป้องกันไม่ให้ฉีกขาด
- ระยะห่างจากขอบถึงส่วนโค้งควรเท่ากับรัศมีส่วนโค้งอย่างน้อย
- ความลึกของการบรรเทาควรเกินรัศมีการโค้งงอ และความกว้างของการบรรเทาควรเท่ากับความหนาของวัสดุอย่างน้อย โดยควรมีความหนา + 1/64 นิ้ว
1.6การก่อตัวใกล้หลุม
เพื่อหลีกเลี่ยงการเสียรูปของรูในระหว่างการดัด ให้ปฏิบัติตามคำแนะนำเหล่านี้:
- รู <1 เส้นผ่านศูนย์กลาง: ระยะทางขั้นต่ำ D = 2T + R
- รูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหรือช่อง >1: ระยะทางขั้นต่ำ D = 2.5T + R
(T = ความหนาของวัสดุ, R = รัศมีการโค้งงอ)
1.7อัตราส่วนความสูงของแบบฟอร์มต่อความหนา
ความสูงขั้นต่ำของแบบ (D) สำหรับแผ่นโลหะ: D = 2.5T + Rความสูงที่ต่ำกว่านั้นเป็นไปได้แต่บ่อยครั้งต้องใช้การดำเนินการรองที่มีค่าใช้จ่ายสูง
1.8การบิดเบือนขอบ
ขอบยื่นที่เกิดจากการบิดเบี้ยวอาจมีขนาดใหญ่ถึงครึ่งหนึ่งของความหนาของวัสดุ สำหรับโลหะที่มีความหนามากกว่าหรือรัศมีที่แคบกว่า การผ่อนแรงที่ขอบสามารถป้องกันไม่ให้ขอบยื่นเกินระดับที่ยอมรับได้
2.0พื้นฐานการตัดด้วยเลเซอร์
2.1ความคลาดเคลื่อนและขีดจำกัดการตัด
- ความคลาดเคลื่อนมาตรฐานระหว่างคุณลักษณะ: +/–0.004 นิ้ว
- ความกว้างการตัดขั้นต่ำ: 008 นิ้ว, กำหนดโดยความกว้างของคาน
2.2ข้อจำกัดของวัสดุ
ปัจจัยหลักสามประการ ได้แก่ การสะท้อนแสง ความหนา และการติดไฟ เป็นข้อจำกัดในการตัดด้วยเลเซอร์
- ความหนาสูงสุด: โลหะถึง 3/8 นิ้วสามารถตัดได้ แต่คุณภาพของขอบจะลดลงเมื่อมีความหนา
- การสะท้อนแสง:โลหะที่มีการสะท้อนแสงสูง เช่น ทองแดงหรือเงิน จะทำให้ลำแสงกระเจิง ทำให้ไม่เหมาะสม
- ความไวไฟ:ควรทดสอบวัสดุที่ไวต่อความร้อนหรือติดไฟได้ก่อนการตัด
2.3วัสดุที่ยอมรับได้
- เหล็ก (สแตนเลส, CRS, HRS)
- อะลูมิเนียม (อาจต้องมีการขัดแต่ง)
- เหล็กชุบสังกะสีและเหล็กชุบสังกะสี
- พลาสติกและกระดาษแข็ง (ผ่านการทดสอบความร้อนและการติดไฟ)
2.4วัสดุที่ไม่สามารถยอมรับได้
- ทองแดงและโลหะมีค่า (สะท้อนแสงสูง)
- กระดาษสต็อก (เว้นแต่จะผ่านการเคลือบสารหน่วงไฟ)
2.5เขตที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ)
การตัดด้วยเลเซอร์ทำให้เกิดการแข็งตัวเฉพาะจุดตามขอบ ซึ่งอาจส่งผลต่อการดำเนินการรอง เช่น การต๊าปหรือการคว้าน โดยเฉพาะกับโลหะที่มีความหนา
2.6การพิจารณาเส้นผ่านศูนย์กลางรู
รูที่ตัดด้วยเลเซอร์จะเรียวลงเล็กน้อย (เส้นผ่านศูนย์กลางทางเข้า > ทางออก) ขนาดรูขั้นต่ำอาจมีขนาดเล็กถึง 20% ของความหนาของวัสดุ
3.0พื้นฐานการทำงานของเครื่องกดป้อมปืน CNC
การ แท่นกด CNC มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการผลิตปริมาณน้อยถึงปานกลาง การสร้างต้นแบบ และการผลิตที่คุ้มต้นทุนโดยใช้ "เครื่องมือแบบอ่อน" มาตรฐาน
3.1ความคลาดเคลื่อนและการกำหนดขนาด
- ความคลาดเคลื่อนระหว่างคุณสมบัติ: +/–0.004 นิ้ว
- ค่าความคลาดเคลื่อนของรูเจาะ: +/–0.002 นิ้ว
- ใช้จุดอ้างอิงที่มีความหมาย (เช่น ศูนย์กลางรู) แทนขอบซึ่งอาจเรียวหรือไม่ได้แนว
3.2แบบฟอร์มพิเศษ
แท่นพิมพ์แบบ Turret สามารถผลิตชิ้นงานได้หลากหลายรูปแบบ เช่น การคว้านรู การปั๊มนูน การชดเชย การนำกระดาษ การตัดแบบ Half Shears และการยื่นออกมาของชิ้นงานเชื่อม ความลึกของแบบพิมพ์ต้องน้อยกว่า 5/16 นิ้ว และพอดีกับวงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.5 นิ้ว
3.3ระยะห่างจากรูถึงขอบ
เก็บหลุมไว้อย่างน้อย ความหนาของวัสดุหนึ่ง ห่างจากขอบเพื่อหลีกเลี่ยงการโป่งพอง สำหรับรูยึด ให้เผื่อความหนาของแผ่นไว้เพื่อรองรับแรงกดที่เพิ่มขึ้น
3.4อัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางรูต่อความหนา
เส้นผ่านศูนย์กลางรูไม่ควรน้อยกว่าความหนาของวัสดุ วัสดุที่มีแรงดึงสูงจำเป็นต้องใช้เส้นผ่านศูนย์กลางของหัวเจาะที่ใหญ่กว่า
3.5การจัดวางคุณลักษณะ
รักษาระยะห่างระหว่างชิ้นงานที่ขึ้นรูปไว้ติดกัน เพื่อป้องกันการแบนราบระหว่างการเจาะ เครื่องมือ Progressive สามารถจัดการชิ้นส่วนขนาดเล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ พร้อมต้นทุนเครื่องมือเริ่มต้นที่ต่ำลง
3.6การกัดรัศมีขนาดใหญ่
รัศมีขนาดใหญ่เกิดจากการตีหลายครั้งด้วยเครื่องมือแบน ทำให้เกิดขอบหยักที่สามารถปรับให้เรียบได้ด้วยการลบคม
3.7เคาน์เตอร์ซิงค์
สามารถขึ้นรูป เจาะ หรือกลึงเคาน์เตอร์ซิงค์ได้ ขึ้นอยู่กับความหนาของวัสดุและข้อกำหนดความคลาดเคลื่อน:
- เกิดขึ้น:ต้นทุนต่ำ สำหรับเกจบาง (≤18 เกจ)
- โดนต่อย:โดยทั่วไปสำหรับเกจที่หนากว่า 18
- เจาะ + กลึง:สำหรับโลหะแข็งหรือโลหะเกรดหนัก
- กลึงเสร็จสมบูรณ์: ต้นทุนสูง ใช้เฉพาะกับวัสดุที่มีความแม่นยำสูงหรือหนาเท่านั้น
4.0พื้นฐานการปั๊ม: แนวทางสำคัญสำหรับการปั๊มโลหะแผ่นอย่างแม่นยำ
4.1การปิดกั้น: ความแม่นยำของมิติและคุณภาพขอบ
การปั๊มขึ้นรูป (Blanking) คือกระบวนการตัดแผ่นโลหะให้เป็นรูปทรงแบนโดยใช้แม่พิมพ์และแม่พิมพ์ โดยทั่วไปแล้ว ความแม่นยำของมิติจะถูกตรวจสอบที่ พื้นที่เฉือน หรือ “แถบตัด” บนด้านเจาะ เนื่องจากการแตกออกที่ด้านแม่พิมพ์อาจทำให้ความแม่นยำลดลง
สำหรับการกลึงและการเฉือนทั่วไป เครื่องจักรงานเหล็กไฮดรอลิก และ เครื่องจักรงานเหล็กแบบเจาะและตัดรวมอเนกประสงค์ ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในงานผลิตปริมาณน้อยถึงปานกลาง เนื่องจากรวมฟังก์ชันการเจาะ การเฉือน และการเจาะบากไว้ในการตั้งค่าเดียว
4.2มุม
มุมแหลมคมสามารถทำได้ แต่จะเพิ่มการสึกหรอและต้นทุนของเครื่องมือ เพื่อยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือ ให้ระบุรัศมีมุมเท่ากับ ความหนาของวัสดุ ½ หรืออย่างน้อยที่สุด 0.015 นิ้ว. สำหรับการตกแต่งมุมที่แม่นยำ โดยเฉพาะในแผ่นโลหะเกจหนา เครื่องตัดมุมแผ่นโลหะ มักใช้เพื่อให้มุมสะอาดและปราศจากเสี้ยน
4.3รอยบากและแถบ
- ความกว้างของรอยบากหรือแท็บขั้นต่ำ: ความหนาของวัสดุ 5×
- ความยาวรอยบากสูงสุด: ความหนาของวัสดุ 5×
4.4การตัดออก
ประเภทการตัดสามประเภททั่วไปที่ใช้ในการปิดช่องว่าง:
- การตัดแบบตรง/สี่เหลี่ยม: ประหยัดที่สุด
- การตัดรัศมีครึ่งวงกลมหรือบางส่วน: ต้นทุนปานกลาง
- การตัดรัศมีเต็ม:ไม่แนะนำ เพราะจะทำให้เกิดเสี้ยนขอบเรียบที่หลีกเลี่ยงไม่ได้
4.5การเจาะ: การออกแบบรูและขอบ
การเจาะจะสร้างรูบนแผ่นโลหะโดยใช้เครื่องเจาะและแม่พิมพ์
- เส้นผ่านศูนย์กลางรู: ขนาดขั้นต่ำควรเป็น ≥1.2× ความหนาของวัสดุสำหรับเหล็กอ่อนและ ความหนา ≥2× สำหรับสแตนเลสหรือโลหะผสมแรงดึงสูง
- ระยะห่างจากขอบถึงหลุม: บำรุงรักษาอย่างน้อย ความหนาของวัสดุ 2×(ความกว้างของเว็บ) เพื่อป้องกันการโป่งพอง
สำหรับการเจาะที่แม่นยำในวัสดุที่หนากว่า เครื่องจักรงานเหล็กไฮดรอลิก มักได้รับความนิยมเนื่องจากแรงเจาะที่เสถียรและความสามารถในการจัดการการทำงานหลายอย่างในครั้งเดียว
4.6การขึ้นรูป: การบรรเทาการโค้งงอและการวางรู
การขึ้นรูปในการประทับตราจะปฏิบัติตามหลักการที่คล้ายคลึงกัน การขึ้นรูปด้วยเครื่องกดเบรกแบบ CNC.
- การบรรเทาโค้งงอ: ให้ความโล่งตามแนวรูปตัวแอล ป้องกันการฉีกขาด ข้อแนะนำ: ความกว้าง = 2T, ความลึก = T + R(T = ความหนา, R = รัศมีการโค้งงอ)
- ขอบโป่งพอง:ความคลาดเคลื่อนของการโค้งงอแบบ V ที่แคบอาจทำให้เกิดการโป่งพองได้ การผ่อนแรงในการโค้งงอจะช่วยลดปัญหานี้ลง
- ระยะห่างจากรูถึงฟอร์ม: เจาะรูอย่างน้อย 5T + Rห่างจากส่วนโค้งเพื่อหลีกเลี่ยงการบิดเบือน
- ระยะห่างระหว่างช่องและแบบฟอร์ม: สล็อตยาวควรมีอย่างน้อย 4T + Rจากทางโค้ง
สำหรับขอบที่ขึ้นรูปซับซ้อน เครื่องตัดมุมแผ่นโลหะ มักใช้เพื่อกำจัดวัสดุส่วนเกินออกก่อนการดัด ลดแรงเครียดที่มุมและปรับปรุงความแม่นยำในการขึ้นรูป
4.7การวาดภาพ: รูปทรงและรัศมี
การวาดภาพใช้เพื่อสร้างรูปทรงสามมิติที่ลึกหรือซับซ้อน เช่น โครงที่ปิดล้อม และส่วนประกอบโครงสร้าง
- รูปทรงที่ต้องการ:รูปทรงกลมเป็นรูปทรงที่วาดง่ายและประหยัดที่สุด รูปทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีรัศมีมุมกว้างก็เป็นที่ยอมรับได้ ในขณะที่รูปทรงที่ไม่สม่ำเสมอหรือรูปทรงที่รวมกันจะทำให้ต้นทุนการผลิตเพิ่มขึ้น
- คำแนะนำเกี่ยวกับรัศมี:
- รัศมีการเจาะและแม่พิมพ์: ≥4× ความหนาของวัสดุ
- รัศมีชิ้นส่วน: ≥6× ความหนาของวัสดุ(พร้อมวัสดุคุณภาพระดับวาดรูป)
การวาดลึกโดยทั่วไปจะดำเนินการบน เครื่องปั๊มเชิงกล หรือ เครื่องกดแบบดึงลึกแบบไฮดรอลิก เพื่อการควบคุมแรงการขึ้นรูปที่ดีขึ้น
5.0บทสรุป
การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบการปั๊มโลหะต้องอาศัยความสมดุลระหว่างความแม่นยำ ต้นทุน และความสามารถในการผลิต โดยปฏิบัติตามแนวทางเหล่านี้และเลือกใช้อุปกรณ์ที่เหมาะสม เช่น เครื่องจักรงานเหล็กไฮดรอลิก สำหรับการเจาะและการตัดแบบอเนกประสงค์ เครื่องจักรงานเหล็กแบบเจาะและตัดรวมอเนกประสงค์ สำหรับการดำเนินการปิดกั้นแบบอเนกประสงค์และ เครื่องตัดมุมแผ่นโลหะ เพื่อการตกแต่งมุมที่แม่นยำและสะอาด ผู้ผลิตสามารถผลิตชิ้นส่วนปั๊มคุณภาพสูงพร้อมต้นทุนการผลิตที่ลดลง
6.0คำถามที่พบบ่อย: การขึ้นรูป การตัด และการปั๊มแผ่นโลหะ
คำถามที่ 1: รัศมีการโค้งงอที่ดีที่สุดสำหรับการขึ้นรูปแผ่นโลหะคือเท่าใด
ตอบ: รัศมีการโค้งงอภายในที่แนะนำควรเท่ากับความหนาของวัสดุ การใช้รัศมีที่เล็กกว่าอาจทำให้เกิดการแตกร้าวในโลหะแข็งหรือการยืดตัวมากเกินไปในโลหะอ่อน
คำถามที่ 2: การตัดด้วยเลเซอร์สามารถใช้กับโลหะทุกประเภทได้หรือไม่?
ตอบ: ไม่ โลหะที่มีการสะท้อนแสงสูง เช่น ทองแดง เงิน และโลหะมีค่าบางชนิด ไม่เหมาะสำหรับการตัดด้วยเลเซอร์ เนื่องจากโลหะเหล่านี้จะกระจายลำแสง โลหะที่มีความหนาเกิน 3/8 นิ้ว สามารถตัดได้ แต่คุณภาพขอบจะลดลง
คำถามที่ 3: ระยะห่างขั้นต่ำระหว่างรูและส่วนโค้งในแผ่นโลหะคือเท่าไร
A: สำหรับรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 1 นิ้ว ระยะห่างขั้นต่ำ (D) ควรเป็น 2T + R สำหรับรูหรือช่องขนาดใหญ่ D ควรเป็น 2.5T + R โดยที่ T = ความหนาของวัสดุ และ R = รัศมีการโค้งงอ
คำถามที่ 4: เหตุใดจึงใช้เครื่องเจาะมุมแผ่นโลหะในการปั๊ม?
ก: เครื่องตัดมุมแผ่นโลหะ ใช้เพื่อให้ได้มุมที่สะอาด ปราศจากเสี้ยน และเพื่อกำจัดวัสดุส่วนเกินออกก่อนการขึ้นรูป วิธีนี้ช่วยลดความเค้นที่มุมและเพิ่มความแม่นยำในการดัด
คำถามที่ 5: เครื่องจักรใดเหมาะที่สุดสำหรับการผลิตแผ่นโลหะจำนวนน้อย?
A: สำหรับการผลิตขนาดเล็กถึงขนาดกลาง เครื่องจักรงานเหล็กไฮดรอลิก และ เครื่องจักรงานเหล็กแบบเจาะและตัดรวมอเนกประสงค์ เหมาะอย่างยิ่งเนื่องจากรวมการเจาะ การเฉือน และการทำรอยบากไว้ในการตั้งค่าเดียว
Q6: ความแตกต่างระหว่างการเจาะด้วย CNC Turret Press กับการตัดด้วยเลเซอร์คืออะไร?
ตอบ: การเจาะด้วยเครื่อง CNC Turret Press จะให้ความเร็วที่เร็วกว่าสำหรับรูปทรงที่ซ้ำกัน และสามารถสร้างรูปทรงพิเศษ เช่น ลายนูนหรือหอกได้ แต่จะทำให้ขอบรูเรียวลงเล็กน้อย การตัดด้วยเลเซอร์จะให้ขอบที่เรียบเนียนกว่าและเหมาะสำหรับรูปทรงที่ซับซ้อนมากกว่า แต่มีข้อจำกัดสำหรับวัสดุสะท้อนแสง