Annular Cutter: เครื่องมือระดับมืออาชีพเพื่อเอาชนะความท้าทายในการเจาะสแตนเลส
ในวงการเครื่องจักรกลอุตสาหกรรม สแตนเลสสตีลได้กลายเป็นวัสดุสำคัญในการผลิตเนื่องจากมีความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม ความแข็งแรงสูง และความเหนียวที่ดี อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติเหล่านี้กลับสร้างความท้าทายอย่างมากสำหรับการเจาะ ทำให้การเจาะสแตนเลสเป็นงานที่ต้องใช้ความสามารถ เครื่องตัดแบบวงแหวนของเรา ด้วยการออกแบบที่เป็นเอกลักษณ์และประสิทธิภาพที่โดดเด่น จึงเป็นทางออกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเจาะสแตนเลสอย่างมีประสิทธิภาพและแม่นยำ
Ⅰ. ความท้าทายและความยากลำบากหลักในการเจาะสแตนเลส
1.ความแข็งสูงและความทนทานต่อการสึกหรอสูง:
สแตนเลส โดยเฉพาะเกรดออสเทนนิติก เช่น 304 และ 316 มีความแข็งสูง ซึ่งเพิ่มความต้านทานการตัดอย่างมาก—มากกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนทั่วไปถึงสองเท่า ดอกสว่านมาตรฐานจะทื่ออย่างรวดเร็ว โดยมีอัตราการสึกหรอเพิ่มขึ้นถึง 300%
2.การนำความร้อนต่ำและการสะสมความร้อน:
การนำความร้อนของสแตนเลสมีเพียงหนึ่งในสามของเหล็กกล้าคาร์บอน ความร้อนจากการตัดที่เกิดขึ้นระหว่างการเจาะไม่สามารถกระจายออกไปได้อย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดอุณหภูมิเฉพาะที่เกิน 800°C ภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูง องค์ประกอบโลหะผสมในสแตนเลสมีแนวโน้มที่จะยึดติดกับวัสดุของดอกสว่าน ทำให้เกิดการยึดติดและการสึกหรอแบบแพร่กระจาย ส่งผลให้ดอกสว่านล้มเหลวในการอบอ่อนและทำให้พื้นผิวชิ้นงานแข็งตัว
3.แนวโน้มการแข็งตัวของงานอย่างมีนัยสำคัญ:
ภายใต้ความเครียดจากการตัด ออสเทนไนต์บางส่วนจะเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ที่มีความแข็งสูง ความแข็งของชั้นที่แข็งตัวสามารถเพิ่มขึ้นได้ 1.4 ถึง 2.2 เท่าเมื่อเทียบกับวัสดุฐาน โดยมีความต้านทานแรงดึงสูงถึง 1470–1960 MPa ด้วยเหตุนี้ ดอกสว่านจึงตัดเข้าสู่วัสดุที่แข็งขึ้นเรื่อยๆ อย่างต่อเนื่อง
4.การยึดติดของเศษและประสิทธิภาพการกำจัดเศษที่ไม่ดี:
เนื่องจากความเหนียวและความเหนียวสูงของสแตนเลส เศษจึงมีแนวโน้มที่จะก่อตัวเป็นริบบิ้นต่อเนื่องที่ยึดติดกับขอบตัดได้ง่าย ทำให้เกิดขอบสะสม ซึ่งช่วยลดประสิทธิภาพการตัด ขีดข่วนผนังรู และนำไปสู่ความหยาบของพื้นผิวที่มากเกินไป (Ra > 6.3 μm)
5.การเสียรูปของแผ่นบางและการเบี่ยงเบนตำแหน่ง:
เมื่อเจาะแผ่นที่มีความหนาน้อยกว่า 3 มม. แรงกดตามแนวแกนจากดอกสว่านแบบดั้งเดิมอาจทำให้วัสดุบิดเบี้ยว เมื่อปลายสว่านทะลุผ่าน แรงรัศมีที่ไม่สมดุลอาจนำไปสู่ความกลมของรูที่ไม่ดี (โดยทั่วไปจะเบี่ยงเบนมากกว่า 0.2 มม.)
ความท้าทายเหล่านี้ทำให้เทคนิคการเจาะแบบเดิมไม่มีประสิทธิภาพสำหรับการแปรรูปสแตนเลส ซึ่งเรียกร้องให้มีโซลูชันการเจาะที่ทันสมัยกว่าเพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพ
Ⅱ. คำจำกัดความของ Annular Cutter
Annular cutter หรือที่เรียกว่าสว่านกลวง เป็นเครื่องมือพิเศษที่ออกแบบมาสำหรับการเจาะรูในแผ่นโลหะแข็ง เช่น สแตนเลสและแผ่นเหล็กหนา ด้วยการใช้หลักการของการตัดแบบวงแหวน (รูปวงแหวน) จึงเอาชนะข้อจำกัดของวิธีการเจาะแบบดั้งเดิม
คุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดของเครื่องตัดแบบวงแหวนคือหัวตัดรูปวงแหวนกลวง ซึ่งจะกำจัดเฉพาะวัสดุตามขอบของรูแทนที่จะเป็นแกนทั้งหมด เช่นเดียวกับสว่านเกลียวแบบเดิม การออกแบบนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพอย่างมาก ทำให้เหนือกว่าดอกสว่านมาตรฐานมากเมื่อทำงานกับแผ่นเหล็กหนาและสแตนเลส
Ⅲ. การออกแบบทางเทคนิคหลักของ Annular Cutter
1.โครงสร้างการตัดแบบประสานสามขอบ:
หัวตัดแบบผสมประกอบด้วยขอบตัดด้านนอก ตรงกลาง และด้านใน:
![]()
2.การออกแบบร่องตัดแบบวงแหวนและการแตกเศษ:
![]()
วัสดุเพียง 12%–30% เท่านั้นที่ถูกกำจัดในรูปวงแหวน (แกนถูกเก็บไว้) ลดพื้นที่การตัดลง 70% และลดการใช้พลังงานลง 60% ร่องเศษเกลียวที่ออกแบบมาเป็นพิเศษจะทำลายเศษเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยโดยอัตโนมัติ ป้องกันการพันกันของเศษรูปริบบิ้นอย่างมีประสิทธิภาพ—ปัญหาทั่วไปเมื่อเจาะสแตนเลส
3.ช่องระบายความร้อนตรงกลาง:
น้ำหล่อเย็นอิมัลชัน (อัตราส่วนน้ำมันต่อน้ำ 1:5) ถูกฉีดพ่นโดยตรงไปยังขอบตัดผ่านช่องตรงกลาง ลดอุณหภูมิในโซนตัดลงมากกว่า 300°C
4.กลไกการวางตำแหน่ง:
![]()
หมุดนำร่องตรงกลางทำจากเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงเพื่อให้แน่ใจว่าการวางตำแหน่งถูกต้องและป้องกันการลื่นไถลของสว่านระหว่างการทำงาน—สิ่งสำคัญอย่างยิ่งเมื่อเจาะวัสดุลื่นๆ เช่น สแตนเลส
Ⅳ. ข้อดีของ Annular Cutters ในการเจาะสแตนเลส
เมื่อเทียบกับสว่านเกลียวแบบดั้งเดิมที่ทำการตัดเต็มพื้นที่ เครื่องตัดแบบวงแหวนจะกำจัดเฉพาะส่วนรูปวงแหวนของวัสดุ—รักษาแกนไว้—ซึ่งนำมาซึ่งข้อได้เปรียบที่ปฏิวัติวงการ:
1.การปรับปรุงประสิทธิภาพแบบก้าวกระโดด:
ด้วยการลดพื้นที่การตัดลง 70% การเจาะรู Φ30 มม. ในสแตนเลส 304 หนา 12 มม. ใช้เวลาเพียง 15 วินาที—เร็วกว่าการใช้สว่านเกลียวถึง 8 ถึง 10 เท่า สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางรูเดียวกัน การตัดแบบวงแหวนช่วยลดภาระงานลงมากกว่า 50% ตัวอย่างเช่น การเจาะผ่านแผ่นเหล็กหนา 20 มม. ใช้เวลา 3 นาทีด้วยสว่านแบบดั้งเดิม แต่ใช้เวลาเพียง 40 วินาทีด้วยเครื่องตัดแบบวงแหวน
2.การลดอุณหภูมิการตัดลงอย่างมาก:
ของเหลวหล่อเย็นตรงกลางถูกฉีดเข้าไปในโซนที่มีอุณหภูมิสูงโดยตรง (อัตราส่วนที่เหมาะสม: อิมัลชันน้ำมัน-น้ำ 1:5) เมื่อรวมกับการออกแบบการตัดแบบหลายชั้น สิ่งนี้จะทำให้อุณหภูมิหัวตัดต่ำกว่า 300°C ป้องกันการอบอ่อนและความล้มเหลวทางความร้อน
3.รับประกันความแม่นยำและคุณภาพ:
การตัดแบบซิงโครไนซ์หลายขอบช่วยให้มั่นใจได้ถึงการจัดกึ่งกลางอัตโนมัติ ส่งผลให้ผนังรูเรียบและไม่มีเสี้ยน การเบี่ยงเบนเส้นผ่านศูนย์กลางรูน้อยกว่า 0.1 มม. และความหยาบของพื้นผิวคือ Ra ≤ 3.2μm—ไม่จำเป็นต้องมีการประมวลผลรอง
4.อายุการใช้งานเครื่องมือที่ยาวนานขึ้นและลดต้นทุน:
หัวตัดคาร์ไบด์ทนทานต่อการขัดถูสูงของสแตนเลส สามารถเจาะรูได้มากกว่า 1,000 รูต่อรอบการลับใหม่ ลดต้นทุนเครื่องมือลงได้ถึง 60%
5.กรณีศึกษา:
ผู้ผลิตหัวรถจักรใช้เครื่องตัดแบบวงแหวนเพื่อเจาะรูขนาด 18 มม. ในแผ่นฐานสแตนเลส 1Cr18Ni9Ti หนา 3 มม. อัตราการผ่านของรูดีขึ้นจาก 95% เป็น 99.8% การเบี่ยงเบนความกลมลดลงจาก 0.22 มม. เป็น 0.05 มม. และต้นทุนแรงงานลดลง 70%
1.1ปัญหา: แรงกดตามแนวแกนจากดอกสว่านแบบดั้งเดิมทำให้เกิดการเสียรูปพลาสติกของแผ่นบาง เมื่อเกิดการแตก แรงรัศมีที่ไม่สมดุลนำไปสู่รูรูปไข่
1.2.วิธีแก้ไข:
2.1.สาเหตุ: การเชื่อมของเศษสแตนเลสกับขอบตัดที่อุณหภูมิสูง (>550°C) ทำให้เกิดการตกตะกอนและการยึดติดของธาตุ Cr
2.2.วิธีแก้ไข:
3.1.กลไกความล้มเหลว: เศษแถบยาวพันรอบตัวเครื่องมือ กีดขวางการไหลของน้ำหล่อเย็น และในที่สุดก็อุดตันร่องเศษ ทำให้สว่านแตก
3.2.โซลูชันการกำจัดเศษที่มีประสิทธิภาพ:
ความท้าทายสถานการณ์พิเศษ: สว่านลื่นบนพื้นผิวโค้ง เช่น ท่อเหล็ก ข้อผิดพลาดในการวางตำแหน่งเริ่มต้น >1 มม.4.2.
โซลูชันทางวิศวกรรม:อุปกรณ์วางตำแหน่งเลเซอร์ข้าม:
ความหนาของชิ้นงาน
| ช่วงเส้นผ่านศูนย์กลางรู | ความเร็วแกนหมุน (รอบ/นาที) | อัตราการป้อน (มม./รอบ) | แรงดันน้ำหล่อเย็น (บาร์) | 1-3 มม. |
| Ø12-30 มม. | 450-600 | 0.10-0.15 | 3-5 | 3-10 มม. |
| Ø30-60 มม. | 300-400 | 0.12-0.18 | 5-8 | 10-25 มม. |
| Ø60-100 มม. | 150-250 | 0.15-0.20 | 8-12 | >25 มม. |
| Ø100-150 มม. | 80-120 | 0.18-0.25 | 12-15 | ข้อมูลที่รวบรวมจากการทดลองเครื่องจักรกลสแตนเลสออสเทนนิติก |
หมายเหตุ:
อัตราการป้อน 0.25 มม./รอบ ทำให้เกิดการบิ่นของเม็ดมีด จำเป็นต้องมีการจับคู่ความเร็วและอัตราการป้อนอย่างเข้มงวด6.2 แนวทางการเลือกและการใช้งานน้ำหล่อเย็น
สูตรที่ต้องการ:แผ่นบาง:
ข้อมูลจำเพาะการใช้งาน:ลำดับความสำคัญของการระบายความร้อนภายใน:
ตัวเลือกวัสดุประเภทประหยัด:
ความเข้ากันได้ของด้ามสว่านแม่เหล็กในประเทศ: ด้ามมุมฉาก
![]()
รูเชื่อมต่อแผ่นบางโครงสร้างเหล็กจุดเจ็บปวด:
7.2.2.
การตัดเฉือนรูลึกแผ่นหนาในการต่อเรือจุดเจ็บปวด:
พารามิเตอร์: ความเร็ว 150 รอบต่อนาที การป้อน 0.20 มม./รอบ การกำจัดเศษแบบขั้นตอน
7.2.3.
การเจาะรูพื้นผิวแข็งสูงของรางจุดเจ็บปวด:
ความช่วยเหลือ: อุปกรณ์จับยึดชนิด V + การวางตำแหน่งด้วยเลเซอร์ (±0.1 มม. ความแม่นยำ)
7.2.4.
การวางตำแหน่งพื้นผิวโค้ง/เอียงจุดเจ็บปวด:
อุปกรณ์: สว่านแม่เหล็กที่ผสานรวมกับการวางตำแหน่งเลเซอร์ข้าม
Ⅷ.
การปฏิวัติการตัดแบบวงแหวน:
ประสิทธิภาพ:
ขอแนะนำให้องค์กรสร้างฐานข้อมูลพารามิเตอร์การเจาะตามโครงสร้างผลิตภัณฑ์ของตนเอง เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการจัดการวงจรชีวิตของเครื่องมือทั้งหมดอย่างต่อเนื่อง