เครื่องคำนวณความเร็วรอบสปินเดิล

เครื่องคำนวณความเร็วรอบสปินเดิลใช้หารอบการหมุนต่อนาที (RPM) ที่สปินเดิลของเครื่องมือกลต้องใช้สำหรับความเร็วตัดและเส้นผ่านศูนย์กลางเครื่องมือที่กำหนด ช่างเครื่องใช้เครื่องมือนี้ในการเตรียมเครื่องกัด เครื่องกลึง เครื่องเจาะ และเครื่องจักร CNC ก่อนการตัด

ความเร็วรอบสปินเดิลคืออะไร?

ความเร็วรอบสปินเดิลคือความเร็วที่สปินเดิลหมุน โดยวัดเป็น RPM สปินเดิลคือเพลาหมุนที่ยึดเครื่องมือตัด (ในการกัดและการเจาะ) หรือชิ้นงาน (ในการกลึง) หากเดินสปินเดิลเร็วหรือช้าเกินไป เครื่องมืออาจสึกหรออย่างรวดเร็ว วัสดุไหม้ หรือเกิดพื้นผิวหยาบ

ความเร็วรอบสปินเดิลที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับสองสิ่ง ได้แก่ ความเร็วที่คมตัดควรเคลื่อนผ่านวัสดุ (ความเร็วตัด) และความกว้างของเครื่องมือหรือชิ้นงาน (เส้นผ่านศูนย์กลาง)

สูตรความเร็วรอบสปินเดิล

$\text{ความเร็วรอบสปินเดิล (RPM)} = \frac{\text{ความเร็วตัด} \times 1000}{\pi \times \text{เส้นผ่านศูนย์กลางเครื่องมือ}}$

• ความเร็วตัด คือความเร็วของคมตัดเมื่อเทียบกับวัสดุ มีหน่วยเป็นเมตรต่อนาที (m/min) โดยขึ้นอยู่กับวัสดุที่ตัดและวัสดุของเครื่องมือ
• เส้นผ่านศูนย์กลางเครื่องมือ คือเส้นผ่านศูนย์กลางของเครื่องมือตัด มีหน่วยเป็นมิลลิเมตร (mm) สำหรับการกลึง จะหมายถึงเส้นผ่านศูนย์กลางของชิ้นงานแทน
• ตัวคูณ 1000 ใช้แปลงเมตรเป็นมิลลิเมตรเพื่อให้หน่วยตรงกัน
• π (พาย) มีค่าประมาณ 3.14159 ค่านี้ปรากฏในสูตรเพราะคมตัดของเครื่องมือเคลื่อนเป็นวงกลมครบหนึ่งรอบต่อการหมุนหนึ่งรอบ และเส้นรอบวงของวงกลมนั้นมีค่าเท่ากับ π คูณเส้นผ่านศูนย์กลาง

เครื่องมือที่กว้างกว่าจะครอบคลุมระยะทางต่อรอบได้มากกว่า จึงต้องหมุนน้อยรอบต่อนาทีเพื่อให้ได้ความเร็วตัดเท่ากัน ส่วนเครื่องมือที่แคบกว่าต้องหมุนมากรอบต่อนาที

วิธีคำนวณความเร็วรอบสปินเดิล

1. หาความเร็วตัดที่แนะนำสำหรับวัสดุและเครื่องมือที่จะใช้ โดยมีหน่วยเป็น m/min ผู้จำหน่ายเครื่องมือและวัสดุจะเผยแพร่ค่าดังกล่าว
2. วัดเส้นผ่านศูนย์กลางเครื่องมือ (หรือเส้นผ่านศูนย์กลางชิ้นงานสำหรับการกลึง) เป็น mm
3. คูณความเร็วตัดด้วย 1000
4. คูณเส้นผ่านศูนย์กลางเครื่องมือด้วย π (ประมาณ 3.14159)
5. นำผลลัพธ์แรกหารด้วยผลลัพธ์ที่สอง คำตอบคือความเร็วรอบสปินเดิลในหน่วย RPM

ตัวอย่างพร้อมวิธีทำ

ช่างเครื่องกำลังกัดเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำด้วยดอกกัดปลายคาร์ไบด์ขนาด 10 มม. ความเร็วตัดที่แนะนำสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำอยู่ที่ประมาณ 25 ม./min

$\text{RPM} = \frac{25 \times 1000}{\pi \times 10} = \frac{25{,}000}{31.42} \approx 795.8 \text{ RPM}$

ช่างเครื่องตั้งความเร็วรอบสปินเดิลไว้ที่ประมาณ 796 RPM

ความเร็วรอบสปินเดิลโดยทั่วไปตามชนิดวัสดุ

ตัวเลขเหล่านี้ใช้เส้นผ่านศูนย์กลางเครื่องมือ 10 มม. และความเร็วตัดทั่วไปสำหรับเครื่องมือเหล็กกล้าความเร็วสูงหรือคาร์ไบด์ ตัวเลขเหล่านี้เป็นค่าเริ่มต้น ไม่ใช่กฎตายตัว เนื่องจากค่าที่แน่นอนขึ้นอยู่กับเครื่องมือและเครื่องจักร

โลหะที่อ่อนกว่าและนำความร้อนได้ดีกว่า เช่น อะลูมิเนียม สามารถรองรับความเร็วตัดที่สูงกว่าโลหะที่แข็งกว่าหรือไวต่อความร้อน เช่น ไทเทเนียม

เหตุใดเส้นผ่านศูนย์กลางเครื่องมือจึงมีความสำคัญ

เส้นผ่านศูนย์กลางและความเร็วรอบสปินเดิลมีความสัมพันธ์แบบผกผัน หากเส้นผ่านศูนย์กลางเครื่องมือเพิ่มเป็นสองเท่า ค่า RPM ที่ต้องใช้จะลดลงครึ่งหนึ่ง เพราะคมตัดของเครื่องมือที่ใหญ่กว่าครอบคลุมระยะทางต่อรอบได้มากเป็นสองเท่า นี่คือเหตุผลที่ดอกสว่านขนาดเล็กหมุนเร็วกว่าดอกขนาดใหญ่เพื่อกัดวัสดุเดียวกันด้วยความเร็วตัดเท่ากัน

การกลึงเทียบกับการกัดและการเจาะ

ในการกัดและการเจาะ เส้นผ่านศูนย์กลางที่ใช้ในสูตรคือเส้นผ่านศูนย์กลางของเครื่องมือตัดที่หมุน ในการกลึง ชิ้นงานจะหมุนแทนเครื่องมือ จึงใช้เส้นผ่านศูนย์กลางของชิ้นงาน เนื่องจากชิ้นงานมักแคบลงเมื่อวัสดุถูกนำออก เครื่องกลึงบางรุ่นจึงใช้ระบบควบคุมความเร็วผิวคงที่เพื่อเพิ่ม RPM โดยอัตโนมัติเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางลดลง ทำให้ความเร็วตัดคงที่

การปรับความเร็วที่คำนวณได้

สูตรนี้ให้ค่าเริ่มต้น ช่างเครื่องมักปรับค่าเนื่องจากปัจจัยต่อไปนี้:

• สภาพเครื่องมือ เครื่องมือที่สึกหรือทื่ออาจต้องใช้ความเร็วต่ำลง
• ความแข็งเกร็งของเครื่องจักร เครื่องจักรหรือชุดจับยึดที่มีความแข็งเกร็งน้อยกว่าอาจสั่นที่ความเร็วซึ่งคำนวณได้ และจำเป็นต้องลดความเร็วลง
• การหล่อเย็น การตัดแบบแห้งมักต้องใช้ความเร็วต่ำกว่าการตัดที่ใช้สารหล่อเย็น
• ความเร็วที่มีให้เลือก เครื่องจักรรุ่นเก่าที่ใช้มู่เล่สายพานขับมักมีความเร็วคงที่ให้เลือกเพียงไม่กี่ระดับ ดังนั้นช่างเครื่องจึงเลือกความเร็วที่ใกล้เคียงที่สุดซึ่งไม่เกินค่าที่คำนวณได้

การเดินสปินเดิลเร็วเกินไปมักทำให้เครื่องมือสึกหรอหรือหัก และอาจทำให้ชิ้นงานไหม้ ส่วนการเดินช้าเกินไปทำให้เกิดเศษตัดเป็นเส้นยาวและพื้นผิวงานมีคุณภาพต่ำ เนื่องจากเครื่องมือเสียดสีกับวัสดุแทนที่จะตัดได้อย่างสะอาด

คำถามที่พบบ่อย

ความเร็วรอบสปินเดิลในการตัดเฉือนคืออะไร ความเร็วรอบสปินเดิลคือความเร็วการหมุนของสปินเดิลของเครื่องมือกล มีหน่วยเป็น RPM โดยกำหนดความเร็วที่เครื่องมือตัดหรือชิ้นงานหมุนระหว่างการตัด

คำนวณความเร็วรอบสปินเดิลอย่างไร คูณความเร็วตัด (มีหน่วยเป็น m/min) ด้วย 1000 แล้วหารด้วย π คูณเส้นผ่านศูนย์กลางเครื่องมือ (มีหน่วยเป็น mm) ผลลัพธ์คือความเร็วรอบสปินเดิลในหน่วย RPM

เหตุใดเส้นผ่านศูนย์กลางเครื่องมือจึงเปลี่ยนความเร็วรอบสปินเดิล เครื่องมือที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าจะครอบคลุมระยะทางได้มากกว่าในการหมุนหนึ่งรอบ เพื่อรักษาความเร็วตัดที่คมตัดให้เท่ากัน เครื่องมือนั้นจึงต้องหมุนช้ากว่าเครื่องมือที่เล็กกว่า

จะเกิดอะไรขึ้นหากตั้งความเร็วรอบสปินเดิลสูงหรือต่ำเกินไป ความเร็วที่สูงเกินไปทำให้เครื่องมือสึกหรออย่างรวดเร็ว เครื่องมือหัก และชิ้นงานไหม้หรือเปลี่ยนสี ความเร็วที่ต่ำเกินไปทำให้การก่อตัวของเศษตัดไม่ดี พื้นผิวงานหยาบ และตัดได้ช้าลง

สูตรเดียวกันใช้กับการกลึง การกัด และการเจาะได้หรือไม่ ได้ สูตรเดียวกันนี้ใช้กับทั้งสามกระบวนการ ในการกัดและการเจาะ เส้นผ่านศูนย์กลางคือเส้นผ่านศูนย์กลางของเครื่องมือตัด ส่วนการกลึงคือเส้นผ่านศูนย์กลางของชิ้นงาน ณ จุดที่ตัด

ใช้ฟุตต่อนาทีแทนเมตรต่อนาทีได้หรือไม่ สูตรข้างต้นใช้เมตรต่อนาที หากต้องการแปลงฟุตต่อนาทีเป็นเมตรต่อนาที ให้คูณด้วย 0.3048