เนื้อหาวันที่ : 2007-03-28 12:04:49 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 6815 views

การวิเคราะห์ผลของแรงในการตัดเฉือนจากไดนาโมมิเตอร์วัดแรงแบบฟลิโซอิเลคทริคเซนเซอร์ ที่สามารถวัดแรงได้ 4 แนวแกน

ในปัจจุบัน เทคโนโลยีของการวัดแรงในการตัดเฉือนโลหะ เพื่อให้ทราบถึงแรงที่กระทำต่อเครื่องมือตัดไม่ว่าจะเป็นงานกลึง งานกัด งานเจาะ ฯลฯ จำเป็นที่จะต้องอาศัยเครื่องมือวัดสำหรับการวิเคราะห์ผลของแรงในการตัดเฉือนที่รู้จักกันในชื่อของไดนาโมมิเตอร์

ผลของแรงที่วัดได้จากการตัดเฉือนสามารถแสดงผลได้ที่เครื่องพีซีคอมพิวเตอร์ ซึ่งเป็นการใช้งานร่วมกันกับ ไดนาโมมิเตอร์ ชุดแปลงสัญญาณ และซอฟต์แวร์ Dyno Ware

.

ในปัจจุบัน เทคโนโลยีของการวัดแรงในการตัดเฉือนโลหะ เพื่อให้ทราบถึงแรงที่กระทำต่อเครื่องมือตัดไม่ว่าจะเป็นงานกลึง  งานกัด  งานเจาะ ฯลฯ  จำเป็นที่จะต้องอาศัยเครื่องมือวัดสำหรับการวิเคราะห์ผลของแรงในการตัดเฉือนที่รู้จักกันในชื่อของไดนาโมมิเตอร์  ซึ่งไดนาโมมิเตอร์ที่ใช้สำหรับวัดแรงในการตัดเฉือนจะมีอยู่ด้วยกันหลายชนิด เช่น  แบบหน้าปัด, เซลล์วัดความดันแบบไฮดรอลิก, อุปกรณ์นิวแมติก, อุปกรณ์ที่ใช้แสง, ทรานดิวเซอร์ทางไฟฟ้า และผลึกฟลิโซอิเลคทริคเซนเซอร์ เป็นต้น ซึ่งแต่ละชนิดจะให้ค่าความแม่นยำที่แตกต่างกันออกไป  บางชนิดอาจจะต้องมาเทียบหาค่าขนาดของแรงที่กระทำโดยการเทียบน้ำหนักของแรงที่กระทำกับนาฬิกาวัด (Dial Gauge) บางชนิดก็สามารถแปลงสัญญาณที่ได้รับจากไดนาโมมิเตอร์ ผ่านชุดแปลงสัญญาณ (Charge Amplifier) เพื่อส่งผ่านข้อมูลสำหรับมายังชุดประมวลผลหรือซอฟต์แวร์ ที่สามารถแสดงค่าของแรงที่วัดได้ให้อยู่ในรูปของกราฟหรือตาราง    ในที่นี้จะกล่าวถึงการวิเคราะห์ผลของแรงในการตัดเฉือนจากไดนาโมมิเตอร์วัดแรงแบบผลึกฟลิโซอิเลคทริคเซนเซอร์ ซึ่งเหมาะสำหรับงานวิจัยทางด้านการตัดเฉือนโลหะ เพราะมีความไวในการวัด(Sentivity)สูง พอที่จะสามารถอ่านค่าความละเอียดได้อย่างแม่นยำ และสามารถวัดแรงในการตัดเฉือนได้ 4 แนวแรง (Fx, Fy, Fz, Mz )  รุ่น Kistler Type  9272  ที่ใช้งานร่วมกับชุดแปลงสัญญาณ (Charge Amplifier : Kistler Type 5019) และซอฟต์แวร์ Dyno Ware  ที่สามารถแสดงผลของแรงที่วัดได้ที่เครื่องพีซีคอมพิวเตอร์  ทำให้ทราบค่าของแรงในการตัดเฉือนที่กระทำกับเครื่องมือตัดในขณะทำการตัดเฉือนที่ถูกต้องและเหมาะสม ซึ่งเหมาะสำหรับงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับวัสดุเครื่องมือตัดและการสึกหรอของเครื่องมือ (Cutting Tools) แต่ละชนิด

.

การใช้งานไดนาโมมิเตอร์ วัดแรงใน 4 แนวแกน (Kistler  Type 9272)

ไดนาโมมิเตอร์ Kistler  Type 9272  เป็นอุปกรณ์วัดแรงแบฟลิโซอิเลคทริคเซนเซอร์  ที่สามารถวัดแรงได้ 4 แนวแกน  นั่นคือใช้สำหรับวัดแรงในการตัดเฉือนด้วยงานกลึง  งานกัด  งานเจาะ และงานเจียระไน  ซึ่งค่าของแรงที่วัดได้จะต้องผ่านชุดแปลงสัญญาณ (Charge Amplifier : Kistler Type 5019) หลังจากนั้นจึงจะไปผ่านชุดประมวลผลที่เครื่องพีซีคอมพิวเตอร์ด้วยซอฟต์แวร์ Dyno Ware Version 2.31 (Type 2825 A1-2) ซึ่งภายในเครื่องพีซีจะต้องมีแผลงวงจรที่เป็นตัวรับสัญญาณจากชุดแปลงสัญญาณมาทำการประมวลผล   ดังรูปที่ 1 เป็นการใช้งานชุดไดนาโมมิเตอร์สำหรับงานกลึง   จากรูปจะเห็นได้ว่าชุดไดนาโมมิเตอร์จะทำการติดตั้งอยู่บนชุดป้อมมีดของเครื่องกลึง โดยที่จะต้องทำการถอดชุดป้อมมีดนั้นออกก่อน  แล้วจึงทำการติดตั้ง ไดนาโมมิเตอร์ Kistler  Type 9272  เข้าไปแทนที่  การใช้งานร่วมกันเครื่องกลึงนั้น สำหรับไดนาโมมิเตอร์รุ่นนี้จะมีข้อจำกัดอยู่บ้างก็คือ ไม่สามารถใช้ทดสอบร่วมกับเครื่องกลึงที่ควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์  ซึ่งนอกจากนี้แล้วชุดไดนาโมมิเตอร์ดังกล่าวยังสามารถใช้งานร่วมกับเครื่องเจาะ และเครื่องกัดที่ควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์ได้

.

.

รูปที่ 1 การใช้งานชุดไดนาโมมิเตอร์สำหรับงานกลึง 

.

.

รูปที่ 2 แผลงวงจรตัวรับสัญญาณจาก Charge Amplifier

.

การใช้งานซอฟต์แวร์สำหรับประมวลผล Dyno Ware

เมื่อได้ทำการติดตั้งชุดทดสอบไดนามิเตอร์และเครื่องมือตัดเข้ากับเครื่องกลึงที่จะทำการทดสอบ ดังรูปที่ 1 พร้อมทั้งทำการต่อสายเชื่อมโยงข้อมูลระหว่างชุดแปลงสัญญาณกับไดนาโมมิเตอร์เรียบร้อยแล้ว  ขั้นตอนต่อไปจึงเข้าสู่การกำหนดค่าตัวแปรต่างๆ สำหรับใช้ในการทดสอบเพื่อวิเคราะห์หาค่าของแรงในการตัดเฉือน ที่กระทำกับเครื่องมือตัดแต่ละชนิดได้  ซึ่งสามารถอธิบายได้ตามขั้นตอนดังนี้

.

ขั้นตอนที่  1   การกำหนดค่าของแรงที่ใช้ในการทดสอบ

จากรูปที่ 3  จะเห็นได้ว่าเราสามารถกำหนดค่าของแรงที่ใช้ในการทดสอบได้ ซึ่งขึ้นอยู่กับลักษณะของการกำหนดค่าตัวแปรหรือเงื่อนไขในการตัดเฉือนและวัสดุเครื่องมือตัด  สำหรับซอฟต์แวร์ที่ใช้ร่วมกับไดนาโมมิเตอร์ชุดนี้ จะสามารถกำหนดหรือตั้งค่าของแรงได้  4  แนวแรง  (Fx, Fy, Fz , Mz ) นั่นก็คือ  แรงในแนวแกน X (Feed Force) แรงในแนวแกน Y (Radial Force) แรงในแนวแกน Z (Cutting Force) และแรงบิด M (Mz)  สำหรับการทดสอบด้วยงานกลึงจะเลือกใช้ค่าของแรงเพียง 3 ค่าเท่านั้น คือ  Fx, Fy , และFz   เมื่อได้ทำการกำหนดค่าของช่วงแรงที่ใช้ในการวัดเสร็จแล้ว จึงทำการส่งพารามิเตอร์นี้ไปยังชุด Charge Amplifier โดยการกด Send Parameter  แล้วจึงทำการตอบตกลงเพื่อทำการตั้งค่าตัวแปรอื่นๆ ต่อไป

.

.

รูปที่ 3  การกำหนดค่าของแรงที่ใช้ในการทดสอบค่าช่วงเวลา

.

.

รูปที่ 4 การกำหนดเวลาที่ใช้ในการทดสอบ และการตั้งชื่อไฟล์

.
ขั้นตอนที่ 2    ทำการกำหนดช่วงเวลาของการทดสอบ 

หลังจากผ่านขั้นตอนที่ 1 เสร็จเรียบร้อยแล้ว จึงเข้าสู่ขั้นตอนของการกำหนดช่วงเวลาของการทดสอบ ดังรูปที่ 4  สำหรับซอฟต์แวร์ Dyno Ware นี้จะกำหนดช่วงเวลาของการทดสอบเป็นวินาที  เวลาที่กำหนดให้กับการทดสอบนี้ ส่วนใหญ่แล้วจะขึ้นอยู่เงื่อนไขของการตัดเฉือน เช่น อัตราป้อนและค่าความเร็วตัด  จะต้องสัมพันธ์กันกับการกำหนดช่วงเวลาของการทดสอบ  เวลาที่กำหนดในซอฟต์แวร์ควรจะกำหนดให้มีค่ามากกว่าเวลาที่ใช้ในการทดสอบจริง เพื่อป้องกันปัญหาที่อาจจะเกิดจากการตัดเฉือนที่ยังไม่สมบูรณ์  นอกจากการกำหนดเวลาในการทดสอบแล้ว  ยังสามารถกำหนดชื่อไฟล์ที่จะทำการบันทึกและตำแหน่งที่จะทำการจัดเก็บไฟล์ เมื่อทำการทดสอบเสร็จแล้วผลที่ได้จากการทดสอบจะนำไปเก็บไว้ยังไฟล์ดังกล่าว 

.

ขั้นตอนที่  3   การกำหนดสภาวะเงื่อนไขในการตัดเฉือน

การกำหนดค่าสภาวะเงื่อนไขในการตัดเฉือน ประกอบด้วย ชื่อที่ใช้ในการทดสอบ  วัสดุที่ใช้ในการทดสอบ  วัสดุเครื่องมือตัด  ความเร็วตัด  อัตราป้อน  ความเร็วรอบ  และความลึกในการป้อนตัด เป็นต้น 

.

.

รูปที่ 5  การกำหนดสภาวะเงื่อนไขในการตัดเฉือน

.

ขั้นตอนที่  4  การกำหนดจำนวนของแรงที่จะแสดงผล  สามารถจะเพิ่มและลดจำนวนได้

.

.

รูปที่ 6 จำนวนของแรงที่จะแสดงผล

.

.

 รูปที่7 กราฟแสดงผลค่าของแรงในการตัดเฉือน

.

.

รูปที่ 8 ผลของแรงที่ได้จากการตัดเฉือนด้วยงานกลึง 

.

เมื่อทำการกำหนดค่าต่างๆ ที่จะใช้สำหรับการตัดเฉือน พร้อมทั้งทำการจับยึดชิ้นและกำหนดค่าสภาวะเงื่อนไขในการตัดเฉือนเรียบร้อยแล้ว  ขั้นตอนต่อไปจึงเริ่มทำการตัดเฉือน โดยการกดปุ่ม GO ที่หน้าจอคอมพิวเตอร์ แล้วจึงเริ่มทำการตัดเฉือน โดยที่หน้าต่างของ Data Acquisition ดังรูปที่ 7  จะขึ้นเป็นแถบสีเขียวที่แสดงเป็นจำนวนเปอร์เซ็นต์ ตามที่ได้ตั้งค่าของเวลาที่ใช้ในการทดสอบไว้ตั้งแต่ต้น  หลังจากนั้นจะเป็นขั้นตอนของการรับค่าสัญญาณจากไดนาโมมิเตอร์ ผ่าน Charge Amplifier และประมวลผลออกมาในรูปของแรงที่ได้จากการตัดเฉือน ดังแสดงในรูปที่  8  สามารถแสดงผลกราฟของแรงแต่ละแนวแรง และกราฟที่แสดงค่าของแรงรวมกันทั้ง 3 แรง   จากกราฟของแรงที่ได้ยังสามารถเลือกแสดงผลได้ทีละค่า พร้อมทั้งหาค่าของแรงสูงสุด ต่ำสุด และค่าเฉลี่ยได้ โดยการเข้าไปปรับแก้ที่ซอฟต์แวร์ Dyno Ware ได้ตลอดเวลา เพราะว่าตัวซอฟต์แวร์เองได้ทำการบันทึกไฟล์ที่ใช้ในการทดสอบไว้แล้วตั้งแต่ตอนเริ่มต้นกำหนดค่าต่างๆ   ดังรูปที่  9  เป็นการเลือกแสดงผลค่าของแรงเพียงค่าเดียว (Fx) พร้อมทั้งแสดงค่าของแรงสูงสุด  ต่ำสุด และค่าแรงโดยเฉลี่ย  เราสามารถกำหนดช่วงของแรงที่ต้องการทราบค่า หรือทำการปรับแต่งกราฟให้มีความเหมาะสมได้    

.

.

รูปที่ 9 การเลือกแสดงผลค่าของแรงในการตัดเฉือน

.
สรุป 

ชุดทดสอบไดนาโมมิเตอร์สำหรับวัดแรงในการตัดเฉือน (Kistler  Type 9272) ที่ใช้งานร่วมกันกับชุดแปลงสัญญาณ (Charge Amplifier : Kistler Type 5019) และชุดประมวลผลด้วยซอฟต์แวร์ Dyno Ware Version 2.31 (Type 2825 A1-2)  มีความเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับใช้สำหรับงานวิจัย ที่เกี่ยวกับกระบวนการตัดเฉือนโลหะ  การสึกหรอของเครื่องมือตัดที่มีผลต่อแรงในการตัดเฉือน รวมไปถึงการศึกษาเกี่ยวกับวัสดุเครื่องมือตัดที่จะนำมาใช้ในการตัดเฉือนกับวัสดุแต่ละชนิด ว่ามีคุณสมบัติเหมาะสมอย่างไร  ซึ่งผลของแรงที่สามารถวัดได้มีความเที่ยงตรงค่อนข้างสูง เพราะเป็นอุปกรณ์วัดแรงแบบผลึกฟลิโซอิเลคทริคเซนเซอร์   ที่สามารถวัดแรงในการตัดเฉือนได้ถึง 4 แนวแรง  นั่นคือ สามารถนำไปใช้ในการทดสอบหาค่าของแรงในการตัดเฉือนด้วยงานกลึง  งานกัด  งานเจาะ และงานเจียรนัยได้อย่างกว้างขวาง ซึ่งสามารถครอบคลุมถึงกระบวนการตัดเฉือนที่ใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตในปัจจุบันเป็นอย่างมาก  ทำให้สามารถปรับปรุงกระบวนการทำงาน  การเลือกใช้วัสดุเครื่องมือตัด  เงื่อนไขที่ใช้ในการตัดเฉือน ให้มีความเหมาะสมต่อการปฏิบัติงาน อีกทั้งยังสามารถลดต้นทุนการผลิตที่อาจจะเกิดจากกระบวนการตัดเฉือนขึ้นได้   ในฉบับต่อไปจะได้กล่าวถึงการทดสอบหาค่าของตัวแปรต่างๆ ที่มีผลกระทบต่อแรงในการตัดเฉือนทั้ง 4 ชนิด ต่อไป 

.

เอกสารอ้างอิง

1. Dipl. Ing.R Kail and Dipl. – Ing. W. Mahr ; Piezoelectric Measurement Instrument and their Application; Kistler Reprint 20.116e

2. George Schneider, Jr. CmfgE. Cutting Tool Application. Lawrence Technology University (1999)

3. Sandvik Coroment Company, Modern Metal Cutting – A Practicak Handbook, page 41 (1994)

4. Zorev. N.N . International Research in Production Engineering. Pittsburgh , p 42 (1963)

5. www.kistler.com

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด