ใบเลื่อยวงเดือนคืออะไร? ประเภทตามวัสดุและโครงสร้าง

ใบเลื่อยวงเดือน คือเครื่องมือตัดแบบหมุนทรงกลมที่มีฟันเลื่อยเรียงอยู่รอบขอบด้านนอก ใบเลื่อยติดตั้งบนเครื่องจักรและหมุนด้วยความเร็วสูงเพื่อตัดชิ้นงานโดยกำจัดเนื้อวัสดุตามแนวที่ควบคุมไว้ ใบเลื่อยแต่ละแบบสามารถตัดเหล็ก อะลูมิเนียม ไม้ พลาสติก วัสดุคอมโพสิต และวัสดุอุตสาหกรรมอื่น ๆ ได้

กล่าวอย่างง่าย ตัวใบเลื่อยทำหน้าที่รองรับคมตัด ฟันแต่ละซี่เข้าสู่ชิ้นงานตามลำดับ และเครื่องจักรควบคุมความเร็วรอบกับอัตราป้อน ใบเลื่อยอุตสาหกรรมออกแบบมาสำหรับการตัดซ้ำที่แม่นยำบนเครื่องเลื่อย CNC เครื่องตัดแผ่น เลื่อยตัดเย็น สายการผลิตท่อ และสายการอัดรีดอะลูมิเนียม

ความแตกต่างสำคัญประการหนึ่งคือวัสดุของคมตัด ใบเลื่อยบางชนิดทำจากวัสดุเดียวทั้งชิ้น ส่วนอีกชนิดใช้ตัวใบเหล็กที่เหนียวร่วมกับปลายฟันที่แข็งกว่า ซึ่งยึดด้วยการบัดกรีแข็งหรือกลไก โครงสร้างนี้มีผลต่อความแข็ง ความเหนียว การทนความร้อน อายุการใช้งาน ผิวตัด การบำรุงรักษา และต้นทุนต่อการตัด

โครงสร้างของใบเลื่อยวงเดือน

ใบเลื่อยอุตสาหกรรมส่วนใหญ่มีสามส่วนหลัก:

• ตัวใบเลื่อย: แผ่นดิสก์ที่รองรับฟันและติดกับเพลา ความหนา การปรับความตึง สมดุล และความเรียบมีผลต่อเสถียรภาพและการสั่น
• ฟันหรือคมตัด: ส่วนที่เข้าสู่ชิ้นงานและสร้างร่องตัด รูปทรง จำนวนฟัน มุมคาย และมุมหลบกำหนดการเกิดและระบายเศษ
• รูเพลาและส่วนยึด: รูกลาง ร่องลิ่ม รูขับ หรือผิวหน้าแปลนส่งแรงบิดจากเครื่องจักรสู่ใบเลื่อย

เส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าความหนาของตัวใบมาก ใบเลื่อยจึงต้องต้านการโก่งด้านข้างขณะหมุนเร็ว ใบบางช่วยลดการสูญเสียวัสดุและภาระตัด ขณะที่ตัวใบหนามักให้ความแข็งแกร่งมากขึ้นในงานหนัก สมดุลที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับเครื่อง ชิ้นงาน เส้นผ่านศูนย์กลาง ความกว้างร่อง และพารามิเตอร์การตัด

โครงสร้างหลักสองประเภท

ใบเลื่อยแบ่งได้เป็น แบบเนื้อเดียว และ แบบติดปลายฟัน

ใบเลื่อยแบบเนื้อเดียว

ใบเลื่อยชนิดนี้ทำจากวัสดุหลักชนิดเดียว โดยเจียรฟันลงบนตัวใบโดยตรง ไม่มีปลายคาร์ไบด์ เซอร์เมท หรือเพชรที่บัดกรีแยกต่างหาก สามารถลับคมทั้งชิ้นได้ แต่วัสดุต้องให้ทั้งความแข็งแรงแก่ตัวใบและความทนสึกแก่ฟัน

ประเภททั่วไป ได้แก่ เหล็กกล้าเครื่องมือ HSS และคาร์ไบด์ตัน

ใบเลื่อยแบบติดปลายฟัน

เป็นการรวมตัวใบเหล็กกับปลายฟันแยก ตัวใบให้ความเหนียว ความยืดหยุ่น และการลดแรงสั่น ส่วนปลายฟันให้ความแข็งหรือการทนความร้อน วัสดุอาจเป็นทังสเตนคาร์ไบด์ เซอร์เมท หรือ PCD และมักบัดกรีแข็งลงในฐานฟันที่เตรียมไว้

โครงสร้างนี้ทำให้ปรับตัวใบและคมตัดแยกกันได้ และเป็นพื้นฐานของใบเลื่อย TCT เซอร์เมท และ PCD สำหรับการผลิตปริมาณสูง

ประเภททั่วไปตามวัสดุ

1. ใบเลื่อยเหล็กกล้าเครื่องมือ

ใบเลื่อยเหล็กกล้าเครื่องมือแบบเนื้อเดียว ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนหรือเหล็กกล้าเครื่องมือผสมต่ำ และเจียรฟันลงบนแผ่นโดยตรง ในที่นี้ไม่ได้หมายถึงเกรด HSS ที่มีส่วนผสมสูงกว่าซึ่งอธิบายต่อไป

ใบเลื่อยชนิดนี้ประหยัดและผลิตง่าย เหมาะกับความเร็ว ภาระ และความต้องการทนสึกระดับปานกลาง เช่น งานไม้บางประเภท งานตัดเชิงกลเบา หรือการเปลี่ยนและลับคมบ่อย ความทนร้อนและอายุโดยทั่วไปต่ำกว่า HSS หรือฟันคาร์ไบด์ จึงไม่ใช่ทางเลือกครอบคลุมสำหรับงานตัดโลหะอุตสาหกรรมความเร็วสูง

2. ใบเลื่อย HSS

HSS คือเหล็กกล้าความเร็วสูง ซึ่งเป็นเหล็กกล้าเครื่องมือผสมสูงที่ยังคงความแข็งได้ที่อุณหภูมิตัดสูง ใบเลื่อย HSS ทำจาก HSS ทั้งชิ้น และบางรุ่นเคลือบ TiN, TiAlN หรือ CrN เพื่อปรับการเสียดสีและความทนสึก

เมื่อเทียบกับเหล็กกล้าเครื่องมือทั่วไป HSS ให้ความแข็งขณะร้อนและความทนสึกที่ดีกว่า พร้อมความเหนียวที่ใช้งานได้ นิยมใช้ตัดโลหะเย็น ท่อ โปรไฟล์ และวัสดุเหล็กอื่น ๆ โดยปกติสามารถลับซ้ำได้หลายครั้งตราบเท่าที่ตัวใบและรูปทรงยังใช้งานได้

HSS ไม่ได้หมายถึงเหล็กกล้าเครื่องมือทุกชนิด แต่เป็นกลุ่มสมรรถนะสูงที่ออกแบบส่วนผสมและอบชุบสำหรับอุณหภูมิและความเร็วสูงกว่า

3. ใบเลื่อยคาร์ไบด์ตัน

โครงสร้างตัดทั้งชิ้นทำจากทังสเตนคาร์ไบด์เผาผนึก ไม่มีตัวใบเหล็กและปลายฟันบัดกรี วัสดุมีความแข็ง ความแกร่ง และความทนสึกสูงมาก แต่เปราะกว่าและทนแรงกระแทกหรือการสั่นได้น้อยกว่าเหล็ก

จึงใช้เฉพาะงาน เช่น ใบขนาดเล็ก การเซาะร่องแม่นยำ ไมโครแมชชีนนิง แผง PCB และวัสดุอิเล็กทรอนิกส์ที่ความเที่ยงตรงสำคัญกว่าการทนแรงกระแทก ต้องใช้เครื่องที่แข็งแกร่ง เพลาเยื้องศูนย์ต่ำ และสภาวะควบคุมเพื่อป้องกันการบิ่นหรือแตก

4. ใบเลื่อย TCT

TCT ย่อมาจาก Tungsten Carbide Tipped หรือใบเลื่อยฟันทังสเตนคาร์ไบด์ ตัวใบเหล็กติดปลายฟันคาร์ไบด์แยกแต่ละซี่ด้วยการบัดกรีแข็ง เหล็กให้ความเหนียวและลดแรงสั่น ส่วนคาร์ไบด์ให้คมที่แข็งและทนสึก

TCT เป็นกลุ่มใบเลื่อยอุตสาหกรรมที่ใช้งานหลากหลายที่สุด ใช้ตัดอะลูมิเนียมและโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ไม้จริง แผ่นไม้ประกอบ พลาสติก และงานทั่วไปหลายชนิด เกรดคาร์ไบด์และรูปทรงต้องตรงกับชิ้นงาน ฟันสำหรับอะลูมิเนียมอาจไม่เหมาะกับเหล็กหรือคอมโพสิตที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

ใบเลื่อยวงเดือนสำหรับอลูมิเนียม มักใช้มุมคายบวกและรูปทรงช่วยระบายเศษ งานไม้และแผ่นอาจใช้ ATB ฟันสลับทรงสี่เหลี่ยมคางหมู-แบน หรือรูปแบบอื่นเพื่อสมดุลผิวตัดกับการบิ่น

5. ใบเลื่อยเซอร์เมท

เซอร์เมทเป็นวัสดุผสมระหว่างเฟสเซรามิก เช่น ไทเทเนียมคาร์ไบด์หรือไนไตรด์ กับสารยึดโลหะ ในใบเลื่อยเซอร์เมท ปลายฟันจะบัดกรีกับตัวใบเหล็กกล้าผสม

เซอร์เมททนออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงและมีความสัมพันธ์ทางเคมีกับเหล็กต่ำ จึงเหมาะกับการตัดเหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กโครงสร้าง และโลหะเหล็กแบบแห้งหรือใช้น้ำมันน้อยอย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อเครื่องและพารามิเตอร์เหมาะสม จะได้ผิวสะอาดและอายุคมยาว

เซอร์เมทแข็งและทนร้อนกว่าคาร์ไบด์ทั่วไปหลายชนิด แต่อาจทนแรงกระแทกรุนแรงหรือการตัดขาดช่วงได้น้อยกว่า เสถียรภาพ การตั้งค่าที่แม่นยำ และรูปทรงที่เหมาะสมจึงสำคัญมาก

6. ใบเลื่อย PCD

PCD คือ เพชรพหุผลึก ในใบเลื่อย PCD อนุภาคเพชรสังเคราะห์ถูกเผาผนึกเป็นชั้นตัด ซึ่งมักรองรับด้วยฐานคาร์ไบด์และบัดกรีกับตัวใบเหล็ก

PCD ทนสึกอย่างยอดเยี่ยมในวัสดุที่ไม่ใช่เหล็กและอโลหะซึ่งมีความกัดกร่อนสูง เช่น ไฟเบอร์ซีเมนต์ แคลเซียมซิลิเกต คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ ลามิเนตความหนาแน่นสูง และอะลูมิเนียมผสมที่กัดกร่อน นอกจากนี้ยังใช้กับโปรไฟล์อะลูมิเนียมและโปรไฟล์เทอร์มอลเบรกบางชนิดเมื่อต้องการคมที่คงที่นาน

ราคาที่สูงขึ้นอาจคุ้มเมื่ออายุยาว การเปลี่ยนน้อย และการผลิตที่เสถียรสำคัญกว่า อายุจริงขึ้นอยู่กับชิ้นงาน สิ่งปนเปื้อน เครื่อง ฟัน พารามิเตอร์ และการลับคม จึงไม่ควรใช้ตัวคูณตายตัวเมื่อเทียบกับ TCT

เปรียบเทียบวัสดุ

ปัจจัยอื่นในการเลือก

วัสดุเป็นเพียงจุดเริ่มต้น ปัจจัยต่อไปนี้อาจมีผลต่อประสิทธิภาพเท่าเทียมกัน

รูปทรงและจำนวนฟัน

รูปทรงควบคุมการเข้าสู่ชิ้นงาน การแบ่งเศษ และการออกจากรอยตัด รูปแบบทั่วไปมี ATB, FTG แบบแบน และ TCG สี่เหลี่ยมคางหมู-แบน ฟันมากอาจช่วยผิวดีขึ้น ส่วนฟันน้อยอาจให้ช่องเศษและผลผลิตสูงขึ้นในบางงาน

ความกว้างร่องและความหนา

ร่องตัดคือความกว้างของวัสดุที่ถูกกำจัด ร่องแคบลดการสูญเสีย ภาระ และของเสีย ซึ่งมีค่าสำหรับอะลูมิเนียมหรือไม้ราคาแพง ตัวใบหนาและร่องกว้างอาจเพิ่มเสถียรภาพงานหนัก ใบต้องเข้ากับเพลา ฝาครอบ หน้าแปลน และระบบป้อนด้วย

ความแข็งแกร่งของเครื่อง ความเร็ว และอัตราป้อน

วัสดุใบเลื่อยชดเชยเครื่องที่ไม่เหมาะสมไม่ได้ การเยื้องศูนย์ หน้าแปลน การจับยึด ความเร็ว อัตราป้อน การหล่อเย็นหรือหล่อลื่นน้อย และการระบายเศษล้วนมีผลต่ออายุ ใบสมรรถนะสูงต้องการการติดตั้งที่มั่นคงและพารามิเตอร์ในขอบเขต

ชิ้นงานและเป้าหมายการผลิต

พิจารณาความแข็ง ความกัดกร่อน หน้าตัด ความหนาผนัง ผิว ปริมาณ และต้นทุนต่อการตัด TCT อาจเหมาะกับโรงงานงานหลากหลาย PCD เหมาะกับสายแผ่นกัดกร่อนปริมาณสูง และเซอร์เมทหรือ HSS เหมาะกับสายวัสดุเหล็กเฉพาะทาง

สรุป

ใบเลื่อยวงเดือนคือเครื่องมือตัดทรงกลมที่มีฟันและกำจัดวัสดุขณะหมุนด้วยความเร็วสูง ประเภทหลักมีเหล็กกล้าเครื่องมือ HSS และคาร์ไบด์ตันแบบเนื้อเดียว รวมถึง TCT เซอร์เมท และ PCD แบบติดปลายฟัน แต่ละชนิดสร้างสมดุลระหว่างความแข็ง ความเหนียว ความร้อน อายุ การบำรุงรักษา และต้นทุนต่างกัน

การเลือกไม่ได้ขึ้นอยู่กับวัสดุเพียงอย่างเดียว โครงสร้างและฟันต้องตรงกับชิ้นงาน เครื่อง พารามิเตอร์ ผิว และปริมาณ หากต้องการเลือกใบสำหรับอะลูมิเนียม เหล็ก ไม้ พลาสติก หรือคอมโพสิต โปรดส่งข้อมูลให้ทีมวิศวกรรม Cutek