Issuu on Google+

1 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 1/24 ระดับ ปวส.

1.1 ความสั มพันธ์ ระหว่างความเค้ นและความเครียด ทาได้โดยการนาโลหะที่มีรูปร่ างพื้นที่หน้าตัดสม่าเสมอเท่ากับ A (มม2) มาทาการดึงด้วย แรง F (N) ที่มีขนาดต่างๆ กัน จนขาดแยกออกจากกัน แสดงดังภาพที่ 1-1

A มม 2

F (N) ภาพที่ 1-1 การทดสอบแรงดึง เมื่อนาค่าของแรงที่ดึง และระยะยืด ในตาแหน่งต่างๆ มาเขียนเป็ นเส้นกราฟ จะได้เส้นกราฟแสดง ความสัมพันธ์ของ ความเค้น และความเครี ยด แสดงดังภาพที่ 1-2

Load หรื อ Stress

E

A

F B

C D

ส่ วนที่ยดื ออก (Strain)

ภาพที่ 1-2 ความสัมพันธ์ของ ความเค้น และความเครี ยด


2 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 2/24 ระดับ ปวส.

วัสดุเหนียวเมื่อได้รับแรงดึง A - B กราฟเป็ นเส้นตรง ( F  ส่ วนที่ยดื ออก) หรื อ ( stress  strain ) C เรี ยกว่า Elastic limit เป็ นจุดสุ ดท้ายที่ความยาววัสดุจะกลับมายาวเท่าเดิมได้เมื่อปล่อยแรง F การเปลี่ยนรู ปของวัสดุในช่วง A - C เรี ยกว่าการเปลี่ยนรู ปแบบยืดหยุน่ (Elastic deformation) D เรี ยกว่า yield point เป็ นจุดเริ่ มต้นของวัสดุที่จะเปลี่ยนรู ปอย่างถาวร เมื่อได้รับแรงเพิม่ ขึ้น (Plastic deformation) E เป็ นจุดที่วสั ดุรับแรงสู งสุ ดก่อนจะเริ่ มขาด (Ultimate tensile strength) F เป็ นจุดที่วสั ดุขาดแยกออกจากกัน (Rubture) 1.2 ปฏิกริ ิยาการกดตัดด้ วย พัน๊ ช์ (Punch) และดาย (Die) ชิ้นงานจะถูกตัดด้วยคมสองคม คือ คมตัดของพัน๊ ช์ (Punch) และคมตัดของดาย (Die) แรงกด

ภาพที่ 1-3 การตัดเจาะ ด้วยพัน๊ ช์ และดาย โดยพัน๊ ช์ (Punch)จะกดชิ้นงาน เข้ากับดาย (Die) ชิ้นงานจะถูกเฉื อนออกเป็ น 2 ส่ วน ส่ วน หนึ่งจะค้างอยูบ่ นดาย (Die) อีกส่ วนหนึ่ง จะหลุดออกทางช่องว่างของดาย (die openning) ชิ้นงานที่ ได้จากการตัดเจาะ จะเป็ นแผ่นแบนราบ ในการตัดเจาะจะมีปฏิกริ ยาเกิดขึ้น 3 ช่วงคือ 1. ช่ วงเปลีย่ นแปลงแบบยืดหยุ่น (Elastic deformation) การกดตัดจะเริ่ มจากการที่พนั๊ ช์ (Punch) กดลงบนชิ้นงาน ทาให้ชิ้นงานเริ่ มงอลงเป็ นรัศมีโค้ง ถ้าหากกดเลยจุดยืดหยุน่ จากัด (Elastic Limit) แล้ว รอยกดบนชิ้นงานจะไม่กลับสู่ สภาพเดิมแม้จะยกพัน๊ ช์ ( Punch) ขึ้น เราเรี ยกการ เปลี่ยนแปลงนี้วา่ การเปลี่ยนแปลงอย่างถาวร (Plastic deformation) แสดงดังภาพที่ 1-4


3 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 3/24 ระดับ ปวส.

แรงกด

ภาพที่ 1-4 การเกิดปฏิกริ ยาในช่วงการเปลี่ยนแปลงแบบยืดหยุน่ 2. ช่ วงการเปลีย่ นแปลงแบบถาวร(Plastic deformation) หรือ ช่ วงตัดเฉือน (Penetration ) ถ้าเพิ่ม แรงกดพัน๊ ช์ ( Punch) ลงบนชิ้นงานด้วยแรงที่มากขึ้น จะทาให้เนื้อโลหะไหลตัวเข้าไปใน ช่องของดาย ( Die) เกิดการตัดเฉื อนขึ้นบนชิ้นงาน การตัดเฉื อนนี้เกิดขึ้นต่อเนื่องไปจนกระทัง่ ชิ้นงานถูกกดถึงจุดรับแรงสู งสุ ด (Ultimate Strength) แสดงดังภาพที่ 1-5 แรงกด

ภาพที่ 1-5 การเกิดปฏิกริ ยา ในช่วงตัดเฉื อน 3. ช่ วงการฉีกขาด (Fracture) เมื่อกดพัน๊ ช์ (Punch) ลงจนเลยจุดความแข็งแรงสู งสุ ด ( Ultimate Strength) แล้วก็จะเกิดรอยร้าวขึ้นต่อจากรอยตัดเฉื อนที่บริ เวณคมตัดของพัน๊ ช์ (Punch) และ ดาย (Die) ทาให้เกิดการฉี กขาดขึ้น รอยร้าวนี้จะเกิดอย่างต่อเนื่องจนกระทัง่ พบกัน ชิ้นงานก็จะ ขาดออกจากกัน แสดงดังภาพที่ 1-6


4 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 4/24 ระดับ ปวส.

แรงกด

ภาพที่ 1-6 การเกิดปฏิกริ ยาในช่วงฉี กขาด

1.3 ลักษณะของรอยตัดเฉือน

ภาพที่ 1-7 สภาพของชิ้นงานกดตัด ลักษณะหน้าตัดของรอยตัดเฉื อนที่เกิดจากคมของ Punch และ Die ประกอบด้วย 4 ส่ วน ดังนี้ 1. รอยกดหรือส่ วนทีเ่ กิดโค้ งมน ( Rollover) เป็ นส่ วนที่เกิดขึ้นเมื่อพัน๊ ช์ ( Punch) เริ่ มกด ลงบนชิ้นงานจนเกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างถาวร (Plastic Deformation) 2. รอยตัด (Cut band) เป็ นส่ วนที่เกิดจากผลของปฏิกิริยา ช่วงตัดเฉื อน(Penetration) ซึ่ง เกิดขึ้นต่อจากส่ วนโค้งมน(Rollover) มีลกั ษณะเป็ นมันวาว และแนวที่ถูกตัดเฉือนจะ ตั้งฉากกับผิวหน้าของชิ้นงาน 3. รอยขาด (Fracture) เป็ นส่ วนที่เกิดจากผลของปฏิกิริยาช่วงฉี กขาด ซึ่ งเกิดขึ้นต่อเนื่อง จากช่วงรอยตัด ซึ่ งจะเกิดขึ้นในลักษณะถูกดึงขาด ดังนั้นรอยฉี กขาดจึงมีลกั ษณะ ขรุ ขระไม่เป็ นระเบียบ


5 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 5/24 ระดับ ปวส.

4. เสี้ยนหรือครีบ ( Burr) เป็ นส่ วนที่เกิดขึ้นบริ เวณผิวหน้าของชิ้นงานต่อจากรอยฉี กขาด ลักษณะรอยเฉื อนของชิ้นงานจะขึ้นอยูก่ บั ขนาดของช่องว่างตัด เป็ นสาคัญ นอกจากนั้นรอยทื่อของคมตัดก็เป็ นสาเหตุที่ทาให้รอยตัดเฉื อนของชิ้นงาน มีลกั ษณะ แตกต่างกันออกไป 1.4 ประเภทของการกดตัดด้ วยพัน๊ ช์ (Punch) และ ดาย (Die) แบ่งออกเป็ น 2 ชนิด คือ 1. งานตัดขอบนอก (Blanking ) 2. งานตัดเจาะ (Piercing) 1. งานตัดขอบนอก (Blanking ) คืองานตัดด้วยพัน๊ ช์ ( Punch)และดาย ( Die) แล้วนาเอา ส่ วนที่ถูกตัดออกไปใช้งาน ซึ่ งส่ วนที่นาไปใช้งานนี้เรี ยกว่าแผ่นเปล่า ( Blank) ส่ วนแผ่นวัสดุงาน (Strip) ที่เหลือจากการตัดเรี ยกว่า สแคป (Scrap) หรื อ เศษ แสดงดังภาพที่ 1-8 เศษ

นาไปใช้งาน ภาพที่ 1-8 งานตัดขอบนอก (Blanking) 2. งานตัดเจาะรู (Piercing) คืองานตัดด้วยพัน๊ ช์ (Punch) และ ดาย (Die) ที่ทาให้เกิดรู แล้ว นาเอาส่ วนที่เป็ นรู ไปใช้งาน หรื อเรี ยกว่าชิ้นงาน ( Workpiece) ส่ วนเศษที่เกิดจากการตัด เรี ยกว่าสลัก๊ (Slug) แสดงดังภาพที่ 1-9 นาไปใช้งาน

เศษ ภาพที่ 1-9 งานตัดเจาะรู (Piercing)


6 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 6/24 ระดับ ปวส.

1.5 ช่ องว่างตัด (Clearance) คือความกว้างระหว่างคมตัดของพัน๊ ช์ (Punch) และคมตัดของดาย (Die) คู่หนึ่ง ๆ ซึ่ งจะ บอกเป็ นค่าผลต่างระหว่างรัศมีของพัน๊ ช์ (Punch) กับรัศมีของดาย (Die) Punch Clearance

Clearance Die

ภาพที่ 1-10 ช่องว่างตัด (Clearance) ช่องว่างตัดมีผลโดยตรงต่อคุณภาพของแม่พิมพ์ การขาดของชิ้นงาน สภาพของชิ้นงาน แรงที่ใช้ในการกดตัด อายุการใช้งานของคมตัด ดังนั้น ช่องว่างตัดจึงควรให้มีขนาดเหมาะสมที่สุด เพื่อให้การทางานมีคุณภาพดี อิทธิ พลของค่าช่องว่าง (Clearance) ที่มีต่อการขาดและรอยตัดเฉื อน แบ่งออกเป็ น 3 กรณี คือ 1. ค่าช่องว่าง (Clearance) พอดี 2. ค่าช่องว่าง (Clearance) น้อยเกินไป 3. ค่าช่องว่าง (Clearance) มากเกินไป กรณีที่ 1 ค่าช่องว่างตัด (Clearance) พอดีหรื อเหมาะสม (Optimum cutting Clearance) รอยร้าวที่เกิดจากพัน๊ ช์ (Punch) และดาย (Die) จะอยูใ่ นแนวเดียวกัน และพบกันพอดี ซึ่ งจะมีผลต่อ ชิ้นงานกดตัดดังนี้ ก. ส่ วนผิวมัน (Cut band) จะมีความกว้างประมาณ 1/3 ของความหนาของชิ้นงาน ข. รอยครี บ (Burr) จะเกิดขึ้นน้อยและเล็กมาก ค. แรงที่ใช้ในการกดตัดจะมีค่าที่เหมาะสม


7 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 7/24 ระดับ ปวส.

ภาพที่ 1-11 การขาดและรอยตัดเฉื อนที่เกิดจากช่องว่างตัด พอดี กรณีที่ 2 ค่าช่องว่างตัด (Clearance) มากเกินไป (Excessive Clearance) รอยร้าว ที่เกิดจากพัน๊ ช์ (Punch) และดาย (Die) จะไม่อยูใ่ นแนวเดียวกันจึงเกิดเป็ นรอยร้าวซ้อนกันสองแนว ซึ่ งจะมีผลต่อชิ้นงานตัด ดังนี้ ก. ส่ วนโค้งที่ขอบ(Rollover) จะมีความโค้งมาก ข. ส่ วนผิวมัน (Cut band) จะแคบ ค. ส่ วนรอยแตก (Fracture) จะกว้าง ง . รอยครี บ (Burr) จะเกิดขึ้นมาก และไม่สม่าเสมอ

ภาพที่ 1-12 การขาดแล���รอยตัดเฉื อนที่เกิดจากช่องว่างตัด มากเกินไป ผลของค่าช่องว่างตัด ( Clearance) ที่มากเกินไปทาให้ในระหว่างการกดตัด โลหะจะถูกดึง ลงในรู ดาย (Die) ให้เกิดรอยโค้งมน (Rollover) มีขนาดใหญ่ และบางครั้งอาจเกิดการฉี กขาดใน บริ เวณรอยโค้งมน แสดงดังภาพที่ 1-13


8 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 8/24 ระดับ ปวส.

ภาพที่ 1-13 ชิ้นงานมีแนวโน้มจะเกิดการฉี ก กรณีที่ 3 ค่าช่องว่างตัด (Clearance) น้อย (Insufficient Clearance) รอยร้าวที่เกิด จาก punch และ die ที่มีค่าช่องว่างน้อย จะไม่อยูแ่ นวเดียวกัน ซึ่ งจะมีผลต่อชิ้นงานตัด ดังนี้ ก. ทาให้เกิดรอยแตกใหม่ทาอีกครั้งเรี ยกว่า “การตัดครั้งที่สอง” (Secondary Shear) ซึ่งแนว ตัดเฉือน (Cut Band) ถ้ามีมากกว่าหนึ่งขึ้นไปเราเรี ยกว่าการตัดครั้งที่สองทั้งสิ้ น แสดงดังภาพที่ 1-14 ซึ่ งการตัดครั้งที่สองจะมีสองครั้งหรื อมากกว่านั้นทาให้พ้นื ที่มีรอยตัดเฉื อน (Cut Band) กว้าง ขึ้นเรื่ อย ๆ และพื้นที่รอยแตก (Fracture) ก็จะเล็กลงเรื่ อย ๆ ทาให้แนวรอยตัดดูเรี ยบ โดยเฉพาะถ้า เป็ นทองแดง หรื ออลูมิเนียมแล้วรอยตัดก็จะกลายเป็ นพื้นที่ตดั เฉื อนไปเกือบทั้งหมด ข. แรงกดตัดจะมากขึ้น เนื่องจากแรงกดตัด จะถ่ายเทไปยังแผ่นดาย ( Die) ทาให้คมตัด บิ่น หรื อสึ กหรอได้ง่าย

ภาพที่ 1-14 การขาดและรอยตัดเฉื อนที่เกิดจากช่องว่างตัด น้อยเกินไป


9 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 9/24 ระดับ ปวส.

การกาหนดค่ าช่ องว่างตัด (Clearance) ค่าของช่องว่างตัดระหว่างพัน๊ ช์ (Punch) และดาย (Die) ที่เหมาะสม มีวธิ ี การกาหนดได้ 3 วิธี คือ 1. คานวณจากสู ตร 2. คานวณจากการประมาณค่า 3. จากตารางสาเร็ จ ก. วิธีการคานวณจากสู ตร การหาขนาดของช่องว่างตัดโดยวิธีคานวณจากสู ตรนั้น มีตวั แปรอย่างหนึ่งที่เข้ามา เกี่ยวข้องในการเลือกใช้สูตร คือลักษณะของ die ซึ่ง die โดยทัว่ ไปมี 2 ลักษณะคือ ดาย (Die) แบบมี ช่วงตัด (Cutting Land) และ ดาย (Die) แบบไม่มีช่วงคมตัด แสดงดังภาพที่ 1-15

ภาพที่ 1-15 ลักษณะของคมตัด ดาย


10 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 10/24 ระดับ ปวส.

ในการคานวณจะต้องเลือกใช้สูตรให้สัมพันธ์กบั ลักษณะของ ดาย (Die) ตามตารางที่ 1-1 ตารางที่ 1-1 สู ตรที่ใช้สาหรับการคานวณหาค่าช่องว่างตัดส ความหนาของชิ้นงาน (t) mm. Die แบบไม่มีช่วงคมตัด Die แบบมีช่วงคมตัด τu u 2C = 1 × t × 2C= 1 × t × t<4 120 75 10 10 u u 2C = 1 × t × 2C = 1 × t × t>4 160 100 10 10 t = ความหนาของชิ้นงาน (mm.) C = Clearance (mm.) u = ความเค้นแรงเฉื อนของชิ้นงาน (Shear Strength) N/mm2 ตัวอย่างวิธีการคานวณ ตัวอย่างที่ 1 .1 ต้องการตัดเจาะเหล็กกล้าไร้สนิมหนา 1 มิลลิเมตรมีความเค้นแรงเฉือน 500 นิวตัน/ตารางมิลลิเมตร ด้วยแม่พิมพ์ที่มี ดาย (Die) เป็ นแบบมีช่วงคมตัด จงหาขนาดของ ช่องว่างตัด (Clearance) วิธีทา จากตารางวัสดุหนาน้อยกว่า 4 mm. ใช้ ดาย (Die) แบบมี ช่วงคมตัด (Cutting Land) u สู ตรที่ใช้ 2C = 1 × t × 75 10 กาหนดให้ t = 1 mm. u = 500 N/mm2 1 ×1 500 10 75

แทนค่าสู ตร

2C=

ต้องใช้ขนาดช่องว่างตัด

= 0.094 mm. = 0.094/2 = 0.047 mm.


11 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 11/24 ระดับ ปวส.

วิธีกาหนดขนาด ช่ องว่างตัด จากการประมาณค่ า ตามชนิดของวัสดุ ขนาดของช่องว่างตัดจะ แตกต่างกันไปตามชนิดของวัสดุ สาหรับงานตัดเจาะทัว่ ๆ ไป ให้เลือกใช้ขนาดของ ช่องว่างตัดตาม ชนิดของวัสดุตาม ตารางที่ 1-2 ตารางที่ 1-2 ขนาดของช่องว่างตัด ตามชนิดของวัสดุ วัสดุ ความเค้ นแรงเฉือน (N/mm2) Clearance (%ของความหนา) เหล็กบริ สุทธิ์ 250-320 6-9 เหล็กกล้าอ่อน (เหล็กกล้าละมุน) 320-400 6-9 เหล็กกล้าแข็ง 550-900 8-12 เหล็กกล้าซิลิกอน 450-560 7-11 เหล็กกล้าไร้สนิม 520-550 7-11 ทองแดง (แข็ง) 250-300 6-10 ทองแดง (อ่อน) 180-220 6-10 ทองเหลือง (แข็ง) 350-400 6-10 ทองเหลือง (อ่อน) 220-300 6-10 ฟอสฟอรัสบรอนซ์ 500 6-10 นิเกิลซิ ลเวอร์ (เงินนิเกิล) 440 6-10 อลูมิเนียม (แข็ง) 130-180 6-10 อลูมิเนียม (อ่อน) 70-110 5-8 อลูมิเนียมผสม (แข็ง) 380 6-10 อลูมิเนียมผสม (อ่อน) 220 6-10 ตะกัว่ 20-30 6-9


12 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 12/24 ระดับ ปวส.

วิธีการกาหนดขนาด ช่ องว่างตัดจากตารางสาเร็จ ขนาดของช่องว่างตัด จะขึ้นอยูก่ บั ลักษณะของ ดาย (Die) ค่าความเค้นแรงเฉื อนและความหนาของชิ้นงาน ตามตารางที่ 1-3 และตารางที่ 1-4 ตารางที่ 1-3 ขนาดของช่องว่างตัด สาหรับ ดาย (Die) แบบไม่มีช่วงคมตัด ความหนาของชิ้นงาน ความเค้ นแรงเฉือน (N/mm2) (mm.) ถึง 250 251-400 401-600 มากกว่า 600 0.1 - 0.3 0.002 – 0.005 0.003 – 0.008 0.004 – 0.011 0.005 – 0.015 0.4 - 0.6 0.01 0.015 0.02 0.025 0.7 – 0.8 0.015 0.02 0.03 0.04 0.9 – 1 0.02 0.03 0.04 0.05 1.5 – 2 0.03 0.04 – 0.05 0.05 – 0.07 0.07 – 0.09 2.5 – 3 0.04 0.06 – 0.07 0.09 – 0.10 0.11 – 0.13 3.5 – 4 0.05 – 0.06 0.08 – 0.09 0.11 – 0.13 0.15 – 0.17 4.5 – 5 0.07 – 0.08 0.11 – 0.13 0.15 – 0.17 0.19 – 0.21 ตารางที่ 1-4 ขนาดของช่องว่างตัด สาหรับ ดาย (Die) แบบมีช่วงคมตัด (Cutting Land) ความหนาของชิ้นงาน ความเค้ นแรงเฉือน (N/mm2) (mm.) ถึง 250 251-400 401-600 มากกว่า 600 0.1 – 0.3 0.003 – 0.009 0.004 – 0.012 0.005 -0.015 0.006 – 0.018 0.4 – 0.6 0.015 0.02 0.025 0.03 0.7 – 0.8 0.025 0.03 0.04 0.05 0.9 – 1 0.03 0.04 0.05 0.06 1.5 – 2 0.05 0.06 – 0.08 0.08 – 0.10 0.09 – 0.12 2.5 – 3 0.08 0.1 – 0.12 0.13 – 0.15 0.15 – 0.18 3.5 – 4 0.10 – 0.12 0.14 – 0.16 0.18 – 0.20 0.21 – 0.24 4.5 – 5 0.14 – 0.16 0.18 – 0.20 0.22 – 0.25 0.27 – 0.30


13 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 13/24 ระดับ ปวส.

ตัวอย่างที่ 1.2 ต้องการตัดเจาะรู ให้ได้ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 10 มิลลิเมตร บนแผ่นเหล็ก St 37 หนา 1 มิลลิเมตร มีความเค้นแรงเฉือน 300 นิวตัน/ตารางมิลลิเมตร ด้วยแม่พิมพ์ที่มีดาย (Die) แบบมีช่วง คมตัด (Cutting Land) จงหาขนาดของช่องว่างตัด วิธีทา จากตารางที่ 1-4 ชิ้นงานหนา 1 mm. มีความเค้นแรงเฉือน 300 N/mm2 เลือกใช้ขนาดของ Clearance = 0.04 mm. ตอบ 1.6 การกาหนดขนาดของพัน๊ ช์ (Punch) และดาย (Die) ในการกาหนดขนาดความโตของพัน๊ ช์ (Punch) และดาย (Die) ว่าควรมีขนาดเท่าไรนั้น ขึ้นอยูก่ บั ประเภทของงานที่จะนาไปใช้ ซึ่งมี 2 ลักษณะ คือ งานตัดขอบนอก (Blanking) ให้กาหนดขนาดความโตของดาย (Die) ตามขนาดของ ชิ้นงาน (Blank) แล้วลดขนาดของพัน๊ ช์ (Punch) ลงตามขนาดของค่าช่องว่างตัด Punch C

D – 2C D

C Die

รู ปที่ 1-16 การกาหนดขนาดของพัน๊ ช์ และ ดาย ในงานตัดขอบนอก (Blanking) ขนาดของดาย (D) = ขนาดของชิ้นงาน (Blank) ขนาดของพัน๊ ช์ (d)

= ขนาดของดาย (D) - 2 (Clearance)

งานตัดเจาะ (Piercing) ให้กาหนดขนาดของ พัน๊ ช์ ( Punch) เท่ากับขนาดของชิ้นงาน (ขนาดของรู ) แล้วเพิม่ ขนาดของดาย (Die) ขึ้นตามขนาดของช่องว่างตัด


14 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 14/24 ระดับ ปวส.

Punch C

d d + 2C

C Die

รู ปที่ 1.17 การกาหนดขนาดของพัน๊ ช์ และดายในงานตัดเจาะรู (Piercing) ขนาดของพัน๊ ช์ (d) = ขนาดของรู ตดั เจาะ (ขนาดชิ้นงาน) ขนาดของดาย (D)

= ขนาดของพัน๊ ช์ (d) + 2(Clearance)

ตัวอย่างที่ 1.3 ต้องการตัดเจาะเหล็กกล้าไร้สนิมหนา 1 มม. มีความเค้นแรงเฉือน 500 นิวตัน/มม2 ด้วยแม่พิมพ์ที่มีดาย ( Die) แบบมีช่วงคมตัด โดยต้องการชิ้นงาน (Blank) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 15 มม. จงหาขนาดของพัน๊ ช์ (Punch) และดาย (Die) ในการตัดเจาะ (ดูค่าช่องว่างจากตาราง) วิธีทา จากตารางที่ 1-4 เหล็กหนา 1 มิลลิเมตรมีความเค้นแรงเฉือน 500 นิวตัน/มม2 แบบดาย (Die) มีช่วงคมตัด ควรเลือกใช้ ค่าช่องว่าง (C) = 0.05 mm. งานตัดขอบนอก( Blanking) กาหนดให้ขนาดของ ดาย (Die)เท่ากับขนาดของชิ้นงาน เพราะฉะนั้น ขนาดของดาย (Die) = 15.00 mm. ขนาดของพัน๊ ช์ (Punch) = ขนาดของ Die – 2C = 15.00 – ( 2 x 0.05) mm. = 14.90 mm. นัน่ คือ ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของดาย ( Die) = 15.00 mm. ���นาดเส้นผ่าศูนย์กลางของพัน๊ ช์ (Punch) = 14.90 mm. ตอบ


15 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 15/24 ระดับ ปวส.

ตัวอย่างที่ 1.4 ต้องการตัดเจาะรู ให้ได้ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 10 มิลลิเมตร บนแผ่นเหล็ก St 37 หนา 2 มิลลิเมตร มีความเค้นแรงเฉือน 300 นิวตัน/ตารางมิลลิเมตร ด้วยแม่พิมพ์ที่มีดาย (Die) แบบ มีช่วงตัด (Cutting Land) จงหาขนาดของช่องว่างตัด และขนาดของพัน๊ ช์ (Punch) และดาย (Die) วิธีทา จากตารางที่ 1.4 ชิ้นงานหนา 2 mm. ที่ความเค้นแรงเฉือน 251-400 N/mm2 เลือกใช้ขนาดของช่องว่างตัด = 0.08 mm. เพราะว่าเป็ นงานตัดเจาะรู ขนาดของพัน๊ ช์ (Punch) = 10.00 mm. ขนาดของดาย (Die) = 10.00 + (2×0.08) mm. = 10.16 mm. นัน่ คือในงานตัดเจาะครั้งนี้ใช้ขนาดของช่องว่างตัด ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของพัน๊ ช์ (Punch) ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของดาย (Die)

= 0.08 mm. = 10.00 mm. = 10.16 mm.

ตอบ

1.7 การคานวณแรงในการกดตัดโลหะ พัน๊ ช์ (Punch)และดาย (Die) ที่ใช้ตดั โลหะส่ วนใหญ่ จะมีปลายคมตัดแบนราบคือทามุม 90 องศา กับเส้นผ่าศูนย์กลางของดาย (Die) ดังภาพที่ 1-17 Punch

Die ภาพที่ 1-18 แสดงแนวตัดทามุม 90 องศา กับ Die Punch คานวณแรงที่ใช้ในการตัดโลหะก็เพื่อใช้ประโยชน์ในการเลือกขนาดแรงที่ใช้ในการตัด โลหะที่เหมาะสม(Tonnage) กับเครื่ องตัดเพรส(Press Machine)


16 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 16/24 ระดับ ปวส.

สู ตรทัว่ ๆ ไปที่ใช้ในการคานวณหาแรงตัดก็คือ แรง = ความเค้นเฉือน X พื้นที่ตดั เฉื อน = ความเค้นเฉือน X (เส้นรอบรู ปของการตัด X ความหนาของโลหะ) Fs = s x Ls x t (N) เมื่อ s = ความเค้นเฉือนของวัสดุ (N/mm2) Ls = เส้นรอบรู ปของการตัด (mm) t = ความหนาของชิ้นงานที่ตดั (mm) ความยาวของขอบคมตัดของดาย (Die) จะใหญ่กว่า พัน๊ ช์ (Punch) เสมอทั้งนี้เนื่องมาจากมี ช่องว่างระหว่าง Punch และ Die (Clearance) เกิดขึ้น สาหรับชิ้นงานไม่หนาขนาดช่องว่างระหว่าง PunchและDieสามารถที่จะนาไปเป็ นเส้นรอบรู ปในการตัดแทนกันได้ เนื่องจากความยาวที่ได้จาก การคานวณใกล้เคียงกัน ปกติความต้านแรงเฉือน ( Shear strength) จะมีค่า 50-80 เปอร์เซ็นต์ของความแข็งแรง ทางดึงของวัสดุ ( Ultimate strength) อลูมิเนียมและอลูมิเนียมผสมอยูร่ ะหว่าง 50-70 % เหล็กกล้า ผสมคาร์ บอนต่าอยูร่ ะหว่าง 70-80 เปอร์เซ็นต์ ตัวอย่างที่ 1.5 ในการตัดเจาะรู กลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 250 มม. ชิ้นงานเป็ นอลูมิเนียมอ่อน (ความต้านแรงเฉือน 70-110 N/มม2) ความหนาแผ่นชิ้นงาน 1.2 มม.

ภาพที่ 1-19


17 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 17/24 ระดับ ปวส.

สาหรับรู ตัดกลม F = u X ( X D) X t แทนค่า F = 110 N /mm2 X  x 250 mm. X 1.2 mm. = 103672.55 N เครื่ องตัดโลหะโดยทัว่ ๆ ไปมีหน่วยเป็ นตัน (TON) ดังนั้นแปลงได้ = 103672.55/9810  10.6 TON ตัวอย่างที่ 1.6 จงคานวณหาแรงตัดดังภาพที่ 1-20 กาหนดให้ ชิ้นงานเป็ นสแตนเลสหนา 3 มม. มีค่าความต้านแรงเฉื อน 52 kg/มม2 (52 x 9.81 N / มม2) 40 (4)

(5)

40

50

(3)

(7) (6)

(2) 15 (1) 50 ภาพที่ 1-20

จากสู ตร

F Ls

= u X Ls X t = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 + L6 + L7 = 50 + 40 + 10 + 10 + 40 + 50 + ( X 15) = 200 + 47.12 = 247.12 mm.


18 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 18/24 ระดับ ปวส.

แทนค่า = (52 x 9.81 N / mm2) X 247.12 mm. X 3 mm. = 378182.56 N  39 TON 1.8 การลดแรงตัดเฉือน (Reduction of Cutting Force) การตัดแบบที่คมตัดของพัน๊ ช์ ( Punch) และ ดาย ( Die) ขนานกัน ซึ่ งจะทาให้มุมตัดเฉื อน เป็ นศูนย์ การตัดจะเกิดที่เส้นขอบพร้อมกันในทันทีทาให้ตอ้ งใช้แรงตัดเฉื อนมากที่สุด แสดงดังภาพ ที่ 1-21

แรงตัด

Fs (Max.)

ความหนา ภาพที่ 1-21 การตัดเฉือนที่มุมตัดเฉือนเป็ นศูนย์ ถ้าพัน๊ ช์ (Punch) ถูกเจียรนัยให้ดา้ นตรงข้ามมุมเท่ากับหนึ่งในสามของความหนาวัสดุ( 1/3 t) คมที่สูงกว่าจะเข้าตัดก่อน ส่ วนที่เหลือของพัน๊ ช์ ( Punch)จะประกบกับแผ่นวัสดุ ลักษณะเช่นนี้ที่ ขณะใดก็ตามการตัดจะเกิดจากพัน๊ ช์ ( Punch)เพียงส่ วนเดียว แรงตัดที่ใช้จะค่อย ๆ ลดลง เมื่อพัน๊ ช์ (Punch) ค่อย ๆ เจาะผ่านแผ่นวัสดุจนสิ้ นสุ ดการตัด แสดงดังภาพที่ 1-22

1/3 t

แรงตัด

Fs (Max.)

ความหนา ภาพที่ 1-22 การตัดเฉื อนที่ดา้ นตรงข้ามมุมเฉื อนเท่ากับ 1/3 t


19 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 19/24 ระดับ ปวส.

ถ้าพัน๊ ช์ (Punch) ถูกเจียรนัย ให้ดา้ นตรงข้ามมุมเท่ากับความหนาวัสดุ ( t) คมที่สูงกว่าจะเข้าตัดก่อน เป็ นระยะเท่าความหนา คมด้านต่าจึงจะเริ่ มสัมผัสกับแผ่นวัสดุ แรงดันจะสู งสุ ดเมื่อพัน๊ ช์( Punch) อยูท่ ี่ตาแหน่งนี้ และเพราะวัสดุถูกตัดก่อนเป็ นส่ วนมาก แรงที่ใช้ท้ งั หมดจะมีค่าประมาณ 50% ของ แรงที่ใช้เมื่อมุมเฉือนเป็ นศูนย์ แสดงดังภาพที่ 1-23

แรงตัด

Fs (Max.)

ความหนา ภาพที่ 1-23 การตัดเฉื อนที่ดา้ นตรงข้ามมุมเฉื อนเท่ากับความหนา (t) การใช้มุมเฉื อนจะทาให้ลาตัวของพัน๊ ช์ ( Punch) เบน และแผ่นวัสดุเลื่อนไถลไปเนื่องจาก กริ ยาของระนาบเอียง ทาให้คมตัดของพัน๊ ช์ (Punch) และดาย (Die)ทื่อได้ง่าย แสดงดังภาพที่ 1-24 แรงตัด

แรงต้าน ภาพที่ 1-24 การเบี่ยงเบนของพัน๊ ช์ เพื่อป้ องกันการเบี่ยงเบนของพัน๊ ช์ ( Punch)และการเลื่อนของแผ่นวัสดุ ควรทาให้ท้ งั พัน๊ ช์ (Punch)และแผ่นดาย (Die)มีความสมมาตรกัน แสดงดังภาพที่ 1-25 (ก) ถึง 1-25(ง) ในกรณี น้ ีแรง ตัดเฉือนจะลดลง 50 ถึง 67% ของแรงตัดเฉือนที่มีมุมเฉือนเป็ นศูนย์


20 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

ความสู งคมตัด

ความสู งคมตัด

ก. คมตัดเฉื อนแบบเว้าที่แผ่น ดาย

แผ่นที่ 20/24 ระดับ ปวส.

ข. คมตัดเฉื อนแบบนูนที่แผ่นดาย

ความสู งคมตัด

ความสู งคมตัด

ค. คมตัดเฉื อนแบบนูนที่หน้าพัน๊ ช์

ง. คมตัดเฉื อนแบบเว้าที่หน้าพัน๊ ช์

ภาพที่ 1-25 การใช้คมตัดเฉื อนที่แผ่นดาย และพัน๊ ช์ จากภาพที่ 1-25 ก และ ข ออกแบบคมตัดเฉื อนแบบเว้าที่แผ่นดาย จะถูกนาไปใช้กบั งาน ตัดแผ่นเปล่า (Blanking) เพราะแผ่นงานที่ได้จะเรี ยบ ส่ วนเศษจะโก่งงอ ส่ วน ภาพที่ 1-25 ค และ ง เป็ นการออกแบบคมตัดเฉื อนแบบเว้าที่หน้าพัน๊ ช์ ซึ่ งจะถูกนาไปใช้กบั งานตัดเจาะรู ( Piercing) เพราะแผ่นงานที่ได้จะเรี ยบ ส่ วนเศษจะโก่งงอ ในการออกแบบคมตัดเอียงนั้นอาจจะมีคมตัดเอียง เป็ นมุมเดียว สองมุมร่ วมกัน คมตัดโค้งเข้า โค้งออก หรื อรู ปร่ างอย่างอื่น


21 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

ตารางที่ 1-5 ค่าเปอร์ เซ็นต์การกินลึกเพื่อให้เกิดรอยแตก ความเค้นเฉือน (N/mm2) วัสดุชิ้นงาน อ่อน แข็ง อลูมิเนียม 70 - 100 130 - 160 ทองแดง 180 - 200 250 - 300 ทองเหลือง 220 - 300 350 - 400 เหล็กกล้า C 0.1% 250 320 เหล็กกล้า C 0.2% 320 400 เหล็กกล้า C 0.3% 360 480 เหล็กกล้า C 0.4% 450 560 เหล็กกล้า C 0.6% 560 720 เหล็กกล้า C 0.8% 720 900 เหล็กกล้า C 1.0% 800 1050 เหล็กกล้าไร้สนิม 520 560

แผ่นที่ 21/24 ระดับ ปวส.

% การกินลึกเพื่อให้เกิดการแตก (เทียบกับความหนาวัสดุงาน) 60 - 30 30 - 35 20 - 50 50 - 38 40 - 28 33 - 22 27 - 17 20 - 9 15 - 5 10 - 2 -

ภาพที่ 1-26 แรงที่ใช้ลดลงเนื่องจากการใช้คมตัดเอียงเป็ นมุม


22 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 22/24 ระดับ ปวส.

ตัวอย่างที่ 1.7 ในการตัดเจาะเหล็กกล้าที่มี u = 320 N/mm2หนา 2 มม.เส้นผ่าศูนย์กลางของวงกลม เท่ากับ 100 มม. ความสู งของคมตัด 4 มม. จงคานวณหามุม  และแรงตัดเฉือน

4

ภาพที่ 1-27 พัน๊ ช์มีคมตัดเอียงเป็ นมุม วิธีทา 1. หาค่ามุม  4 tan (  ) = 100  = tan-1 0.04 = 2.29 อง���า ตอบ 2. หาค่ าแรงตัดเฉือน 2.1 หาแรงตัดเฉือนแบบหน้าคมตัดราบ Fs(ราบ) = s x Ls x t เมื่อ s = 320 N/มม2 Ls =  x d =  x 100 = 314.15 มม. t = 2 มม.  Fs = 320 x 314.15 x 2 = 201062 N 2.2 หาแรงตัดเฉือนแบบหน้าคมตัดเอียง จากตารางที่ 1.6 % การกินลึกเพื่อให้เกิดการแตก = 40% ของความหนา จากภาพที่ 1-26 ที่ระยะความสู งคมตัด 2 เท่าของความหนา (2 t) จะได้ ขนาดของ แรงกดตัด คิดเป็ น 34% ของแรงตัดเฉือนแบบหน้าคมตัดราบ Fs(เอียง) = 0.34 Fs(ราบ) = 0.34 x 201062 = 68361 N ตอบ


23 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 23/24 ระดับ ปวส.

1.9 แรงปลดแผ่นงาน (Stripping Force) Ft

Fs

ภาพที่ 1-28 ความเค้นในแนวรัศมีในจังหวะพัน๊ ช์ถอยกลับ ในขณะทาการกดตัดชิ้นงาน ความเครี ยดที่เกิดขึ้น ทาให้เกิดความเค้นในแนวรัศมีระหว่าง พัน๊ ช์กบั แผ่นวัตถุดิบ และระหว่าง แผ่นแบลงก์ ( blank)กับดาย ( Die) แม้วา่ จะสิ้ นสุ ดจังหวะการกด ตัดแล้วความเค้นนี้ยงั ไม่หมดไปผลที่เกิดขึ้นทาให้มีแรงเสี ยดทานเกิดขึ้นในระหว่างที่พนั๊ ช์ถอยกลับ ทาให้พนั๊ ช์ตอ้ งออกแรงดึงกลับ แรงนี้เรี ยกว่าแรงปลดชิ้นงาน โดยทัว่ ไปแรงปลดจะมีค่าอยูร่ ะหว่าง 2.5 ถึง 20 เปอร์ เซ็นต์ของแรงที่ตอ้ งการใช้ในการตัด โดยมีสมการในการคานวณดังนี้ Ft = เปอร์เซ็นต์ที่ใช้ปลด X Ls X t กาหนดให้ Ft = แรงที่ใช้ปลดชิ้นงาน (kg) Ls = เส้นรอบรู ปของการตัด (mm) t = ความหนาชิ้นงาน (mm) ขนาดของแรงปลดหาได้จากเปอร์เซ็นต์ของการตัดที่ใช้ จากตาราง ดังนี้ ความหนาชิ้นงาน น้อยกว่า 1 mm. 1 – 1.6 mm. 1.6 – 2.5 mm. 2.5 – 4 mm.

ค่ าทีใ่ ช้ ในการปลด (เปอร์ เซ็นต์ ) 6 เปอร์เซ็นต์ 8 เปอร์เซ็นต์ 10 เปอร์เซ็นต์ 12.5 เปอร์เซ็นต์


24 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2

คณะวิชาช่างกลโลหะ

เรื่ อง การตัดเฉื อนด้วยแม่พิมพ์กดตัด

วิชา การออกแบบแม่พิมพ์โลหะ

แผ่นที่ 24/24 ระดับ ปวส.

การคานวณแรงปลดที่แม่นยาจะมีผลดีต่อการทางานมาก แต่ในทางปฏิบตั ิมกั จะทาไม่ได้เสมอไป เพราะค่าของแรงที่ใช้ในการปลดชิ้นงาน ยังขึ้นอยูก่ บั ตัวแปรอีกหลายตัวที่ไม่สามารถกาหนดค่าได้ ตัวแปรเหล่านี้ คือ 1. ความหยาบและมุมของรอยฉีกขาด 2. สภาพคมตัดของ Punch และ Die 3. ระยะห่างระหว่าง Punch และ Die (Clearance) 4. การหล่อลื่น 5. จานวนรู 6. ชนิดของโลหะ ตัวอย่างที่ 1.8 จากตัวอย่างที่ 1.5 จงคานวณหาแรงที่ใช้ปลดชิ้นงาน (Stripping force) จากสู ตร Ft = เปอร์เซ็นต์ที่ใช้ปลด X Ls X t เปอร์เซ็นต์ของแรงตัดที่ใช้ 8 เปอร์เซ็นต์ เพราะวัสดุหนา 1.2 mm. แทนค่า Ft = 8 X ( x 250) X 1.2 mm. = 7.54 kN ซึ่ งแรงที่ได้น้ ีเราสามารถนาไปกาหนดขนาดแรงของสปริ ง ยาง ยูเรเทน หรื อลม อัด ไฮโดรลิกส์ ที่ใช้ออกแบบในการปลดชิ้นงาน


หน่วยที่ 2