บทที่ 10  การออกแบบแม่พิมพ์ตัด

 

ชนิดของแม่พิมพ์ตัด

แม่พิมพ์ตัดที่นิยมใช้กันทั่วไป แบ่งเป็นประเภทหลัก ๆ ได้ 3 ประเภทคือ

1.   แม่พิมพ์ตัดแบบเดี่ยว (Single die) ซึ่งเป็นแม่พิมพ์ที่ใช้ตัดชิ้นงาน ที่มีเส้นคมตัดเส้นเดียว (Cut off die) หรือเส้นคมตัดสองเส้น (Parting die) หรือเส้นคมตัดเหมือนกับรูปแบบของชิ้นงานที่ถูกตัด (Blanking die) ซึ่งแบ่งได้เป็น 2 ชนิดคือ แม่พิมพ์ตัดแบบเดี่ยว (Conevntional single die) และแม่พิมพ์ตัดแบบเดี่ยวชนิดกลับด้าน (Inverted single die) แม่พิมพ์ตัดแบบเดียวชนิดธรรมดาจะมีพันช์อยู่ด้านบนและดายอยู่ด้านล่าง  ส่วนแม่พิมพ์ตัดแบบเดี่ยวชนิดกลับด้านจะมีพันช์อยู่ด้านล่างและดายอยู่ด้านบน ดังแสดงในรูปที่ 10.1

รูปที่ 10.1 แม่พิมพ์ตัดแบบเดี่ยวชนิดธรรมดา และชนิดกลับด้าน

2.   แม่พิมพ์ตัดแบบต่อเนื่อง (Progressive die)  แม่พิมพ์ชนิดนี้จะเป็นแม่พิมพ์ที่ใช้ในการตัดขึ้นรูปชิ้นงานอย่างต่อเนื่อง โดยชิ้นงานที่ถูกตัดจะอยู่บนแผ่นป้อนชิ้นงาน (Strip) ตลอดเวลาที่มีการตัด จนกระทั่งถึงขั้นตอนสุดท้ายขอการตัดจึงจะถูกตัดหลุดออกมาเป็นชิ้นงาน ซึ่งได้เคยกล่าวมาแล้วในบทที่ 9 สำหรับรูปที่ 10.2 เป็นแม่พิมพ์ตัดแบบต่อเนื่องเพื่อตัดแผ่นชิ้นงานเจาะรู โดยมีสถานีงานอยู่ 5 สถานีได้แก่สถานีที่ 1 คือ การเจาะรูสี่เหลี่ยมตรงกลางแผ่นชิ้นงาน (Pierce) สถานีที่ 2 คือการตัดขอบของแผ่นป้อนชิ้นงานจำนวน 2 ด้าน (Notch) สถานีที่ 3 คือการเจาะรูปกลมเล็ก ๆ จำนวน 4 รู (Pierce) สถานีที่ 4 คือไม่มีการตัดปล่อยว่างไว้ และสถานีที่ 5 คือการตัดชิ้นงานให้หลุดออกจากกัน (Parting)

 

รูปที่ 10.2 แม่พิมพ์ตัดแบบต่อเนื่องเพื่อตัดแผ่นชิ้นงานเจาะรู

3.   แม่พิมพ์ตัดแบบผสมรวม (Compound die) ซึ่งเป็นแม่พิมพ์ตัดชนิดนำเอาแม่พิมพ์ตัดแบบเดี่ยวจำนวน 2 ชุดมาวางอยู่ในศูนย์กลางเดียวกันและตัดเพียงครั้งเดียวได้ชิ้นงานออกมา จากรูปที่ 10.3 จะเห็นได้ว่าเป็นการตัดแผ่นชิ้นงานกลมมีรูภายในเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสแม่พิมพ์ ในรูปที่แสดงจะเป็นแม่พิมพ์ร่วมศูนย์ พันช์ตัดรูปสี่เหลี่ยมและดายตัดแผ่นชิ้นงานกลมจะติดอยู่กับชุดของพันช์ ส่วนดายตัดรูปสี่เหลี่ยมและพันช์ตัดรูกลมจะตัดอยู่กับชุดของดาย

กล่องข้อความ: รูปที่ 10.3 แม่พิมพ์ตัดแบบผสมรวม

 

 

ส่วนประกอบของแม่พิมพ์ตัด

                ในการตัดแผ่นชิ้นงานด้วยแม่พิมพ์ตัด จะต้องมีแบบชิ้นงานก่อนดังแสดงในรูปที่ 10.4 จึงจะสามารถออกแบบแม่พิมพ์ได้ ซึ่งแม่พิมพ์ที่ออกแบบจะเป็นแม่พิมพ์ตัดต่อเนื่องแบบง่าย ๆ ซึ่งมีสถานีงานสองสถานี โดยผู้ออกแบบจะต้องเลือกว่าจะวางชิ้นงานไว้บนแผ่นป้อนตัดชิ้นงานอย่างไร จะวางตั้งหรือวางนอน โดยพิจารณาว่าการวางโดยวิธีไหนจะประหยัดวัสดุมากว่ากัน โดยแสดงวิธีการวางตำแหน่ง (Layout) ของชิ้นงาน ดังแสดงในรูปที่ 10.5 และรูปแบบแม่พิมพ์ที่สมบูรณ์แล้วในรูปที่ 11.6

รูปที่ 10.4  แบบชิ้นงาน

 

รูปที่  10.5  การวางตำแหน่งของชิ้นงานบนแผ่นป้อนตัดชิ้นงาน

 

กล่องข้อความ: รูปที่  10.6  รูปแบบของแม่พิมพ์ตัดแบบต่อเนื่องอย่างง่ายที่สมบูรณ์
 

จากรูปที่  10.6  จะสามารถแสดงส่วนประกอบของแม่พิมพ์ตัดแบบต่อเนื่องให้เห็นอย่างชัดเจนได้ในรูปที่ 10.7 จะประกอบไปด้วย

1.   แผ่นยึดจับชุดพันช์  (Punch holder of die set) เป็นแผ่นยึดจับชุดพันช์ ซึ่งเป็นแผ่นบนของดายเซ็ท (Die set) ซึ่งมีหน้าที่ในการยึดจับพันช์ และชิ้นส่วนอื่น ๆ ที่อยู่บนส่วนของแม่พิมพ์ด้านบน โดยบนแผ่นยึดจับพันช์จะมีสลักเพลา (Shank) ซึ่งทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ยึดจับกับชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ขึ้นลง (Ram) ของเครื่องปั้มโลหะและมีรูอยู่สองข้างของแผ่นยึดจับชุดพันช์ เพื่อติดปลอกสวมซึ่งเมื่อประกอบแผ่นยึดจับชุดพันช์เข้ากับแผ่นยึดจับดายแล้วปลอกนี้จะลงสวมในเพลาที่อยู่ทั้งสองข้างของแผ่นยึดจับดาย

รูปที่ 11.7   ส่วนประกอบต่าง ๆ ของแม่พิมพ์ในรูปที่ 11.6

2.       พันช์ตัดรู  (Pierving pumch) เป็นพันช์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก มีไว้เพื่อตัดรูของชิ้นงาน

3.       แป้นเกลียวยึดไพล็อต (Pilot nut) เป็นแป้นเกลียวที่ใช้ในการยึดไพล็อตให้อยู่ในตำแหน่งที่

ถูกต้อง

4.       สลักเกลียว (Square head set  screw)  ทำหน้าที่ในการกระทุ้งอุปกรณ์หยุดตำแหน่งอัตโนมัติ

(Automatic stop) ซึ่งที่สลักเกลียวนี้จะมีแป้นเกลียวหกเหลี่ยม (Jam nut) สวมอยู่เพื่อเอาไว้ปรับระดับความสูงต่ำของสลักเกลียว

5.       พันช์ตัดแผ่นชิ้นงาน (Blanking punch) เป็นพันช์ที่มีรูปร่างเหมือนแผ่นชิ้นงาน เอาไว้เพื่อตัด

แผ่นชิ้นงานพันช์ชนิดนี้จะมีหัวขนาดใหญ่ เพื่อเอาไว้เพื่อตัดแผ่นชิ้นงาน พันช์ชนิดนี้จะมีหัวขนาดใหญ่ เพื่อเอาไว้เจาะรูใส่สลัก และสลักเกลียวยึดติดกับแผ่นยึดจับชุดพันช์

                6.    แผ่นยึดพันช์ (Punch plate) อุปกรณ์ชนิดนี้มีไว้สำหรับยึดจับพันช์ตัดรู ซึ่งมีหัวขนาดเล็ก โดยจะใส่ลำตัวของพันช์เข้าไปในแผ่นยึดพันช์ จากนั้นจะนำแผ่นยึดพันช์ไปยึดติดกับแผ่นยึดจับชุดพันช์อีกทีหนึ่ง

                7.    ไพล็อต (Pilot) จะเป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่กำหนดตำแหน่งของรูที่ได้ตัดมาแล้ว ก่อนที่พันช์ตัดแผ่นชิ้นงานเคลื่อนที่ลงตัดแผ่นป้อนตัดชิ้นงาน

8.     แผ่นปลดชิ้นงาน (Stripper Plate) จะเป็นอุปรณ์ที่ทำหน้าที่ในการปลดแผ่นป้อนตัดชิ้นงานซึ่งถูกตัดเป็นรูแล้ว ไปตัดอยู่ในลำตัวของพันช์ ดังนั้นเมื่อชุดพันช์ยกตัวขึ้น แผ่นปลดชิ้นงานก็จะทำหน้าที่ปลดแผ่นป้อนตัดชิ้นงานให้หลุดออกจากลำตัวของพันช์

9.    ตัวหยุดตำแหน่งอัตโนมัติ (Automatic stop) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้หยุดตำแหน่งชิ้นงานเมื่อตัดชิ้นงานหลุดออกไปแล้ว โดยจะหยุดตำแหน่งชิ้นงานอย่างอัตโนมัติ ซึ่งจะทำให้ระยะตัดชิ้นงานมีขนาดห่างเท่าๆ กัน อุปกรณ์นี้เหมาะที่จะใช้กับการป้อนตัดชิ้นงานอย่างอัตโนมัติ

10.   ตัวหยุดตำแหน่งเริ่มแรกการตัด (Finger stop) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้หยุดตำแหน่งชิ้นงานที่สถานีแรกของตัด ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นการตัดรูแผ่นชิ้นงาน

11.   แผ่นประคองชิ้นงานด้านหลัง (Back gage) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการประคองแผ่นป้อนตัดชิ้นงาน เพื่อให้การป้อนชิ้นงานอยู่ในแนวตรงตลอดระยะเวลาที่มีการตัดแผ่นชิ้นงาน

12.   แผ่นรองรับแผ่นปลดชิ้นงานหรือแผ่นประคองชิ้นงานด้านหน้า (Front gage) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้รองรับแผ่นปลดชิ้นงาน เพื่อให้มีระยะห่างระหว่างผิวหน้าด้านล่างของแผ่นปลดชิ้นงานกับผิวหน้าดายมีระยะห่างที่แผ่นป้อนตัดชิ้นงานจะยกตัวได้ นอกจากนั้นยังทำหน้าที่เป็นแผ่นประคองแผ่นป้อนตัดชิ้นงานให้เคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงด้วย

13.   ดาย (Die block) เป็นอุปกรณ์ที่เป็นคมตัดชิ้นงานด้านล่างเพื่อให้ชิ้นงานหลุดออกมาจากการตัด

14.       แผ่นยึดจับดาย (Die block of die set) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการยึดจับดาย (Die) และอุปกรณ์

ทุกชิ้นที่อยู่ส่วนล่างของชุดแม่พิมพ์ และอุปกรณ์ชนิดนี้จะถูกนำไปยึดติดกับฐานของเครื่องปั้มโลหะด้วย

การออกแบบแม่พิมพ์ตัด

                ในการออกแบบแม่พิมพ์ตัดจะมีขั้นตอนดังต่อไปนี้

1.   การเลือกแม่พิมพ์ที่จะตัดชิ้นงานจากชิ้นงานที่ลูกค้ากำหนดมาให้ ผู้ออกแบบจะต้องเลือกแม่พิมพ์ที่จะใช้ตัดชิ้นงานก่อนว่าจะใช้แม่พิมพ์แบบใด เช่น แม่พิมพ์ตัดแบบเดี่ยว หรือแม่พิมพ์ตัดแบบต่อเนื่อง หรือแม่พิมพ์ตัดแบบผสมรวม กรณีที่เลือกแม่พิมพ์ตัดแบบต่อเนื่อง จะต้องมาพิจารณาต่อไปอีกว่า จะตัดโดยวิธีการใดใช้แม่พิมพ์แบบตัดขาด  (Cutt off die) หรือแม่พิมพ์แบบตัดเศษโลหะ (Parting die) หรือแม่พิมพ์แบบตัดแผ่นชิ้นงาน (Blanking die) ในการเลือกจะขึ้นรูปกับรูปร่างชิ้นงานขั้นตอนการผลิต และปริมาณชิ้นงานที่จะผลิต ดังตัวอย่างแสดงในรูปที่ 10.8

รูปที่  10.8 การเลือกแม่พิมพ์ที่จะตัดชิ้นงาน

 

2.  การวางตำแหน่งชิ้นงานบนแผ่นป้อนตัดชิ้นงาน โดยจะต้องพิจารณาว่าจะวางตำแหน่งอย่างไรดี วางชิ้นงานนอนหรือวางชิ้นงานตั้งหรือวางชิ้นงานเอียง จะตัดชิ้นงานแถวเดี่ยว  หรือตัดสองแถว จะตัดชิ้นงานโดยใช้พันช์ที่ละสองตัวหรือตัวเดียว ทั้งนี้ต้องให้เกิดการประหยัดเศษวัสดุชิ้นงานให้มากที่สุด ดังแสดงรูปแบบการวางตำแหน่งชิ้นงานบนแผ่นป้อนตัดชิ้นงานในรูปที่ 10.9

กล่องข้อความ: รูปที่ 10.9 การวางตำแหน่งของชิ้นงานบนแผ่นป้อนตัดชิ้นงาน

 

 

                การคำนวณหาระยะต่าง ๆ บนแผ่นป้อนตัดชิ้นงาน สามารถคำนวณหาได้ดังนี้

2.1     กรณีที่วางชิ้นงานตรงและตัดผ่านแถวเดียวเมื่อความหนาของชิ้นงานมากว่า 0.025

นิ้วค่าระยะ คำนวณได้จากสูตร

                                                                a = t + 0.015 D

                         ในที่นี้ คือ ระยะขอบนอกของแผ่นชิ้นงานถึงขอบของแผ่นป้อนตัดชิ้นงาน

                                       t  คือ ความหนาของแผ่นชิ้นงาน

                                       D คือ ความกว้างของแผ่นชิ้นงานที่ตัด

          ส่วนค่าระยะห่างระหว่างแผ่นชิ้นงาน (b) สามารถหาได้จากตารางที่ 10.1

                          ตารางที่  10.1  กรณีตัดผ่านแถวเดียว เมื่อ t > 0.025 นิ้ว

ความหนาของแผ่นชิ้นงาน (t) (นิ้ว)

ระยะ b (นิ้ว)

0.025 – 0.03125

0.03125 – 0.1875

มากกว่า  0.125

0.03125

t

0.125

 

2.2  กรณีที่วางชิ้นงานตรง และตัดผ่านแถวเดียวเมื่อความหนาของชิ้นงานน้อยกว่า  0.025 นิ้ว  ค่า a และ b สามารถหาได้จากตารางที่  10.2 

                     ตารางที่  10.2  กรณีตัดผ่านแถวเดียว เมื่อ t < 0.025 นิ้ว

ความหนาของแผ่น ป้อนตัดชิ้นงาน (W) (นิ้ว)

ระยะ a และ b (นิ้ว)

0 – 3

3 – 6

4 – 12

มากกว่า 12

0.0312

0.0625

0.09375

0.125

 

2.3   กรณีที่วางชิ้นงานตรง ตัดผ่านสองแถวเมื่อความหนาของชิ้นงานน้อยกว่า 0.025 นิ้ว ค่า และ b สามารถหาได้จาก ตารางที่ 10.3

         ตารางที่  10.3  กรณีที่ตัดผ่านสองแถวเมื่อ t < 0.025 นิ้ว

ความหนาของแผ่น ป้อนตัดชิ้นงาน (W) (นิ้ว)

ระยะ a และ b (นิ้ว)

0 – 3

3 – 6

6 – 12

มากกว่า 12

0.1625

0.09375

0.125

0.15625

 

2.4   กรณีวางชิ้นงานตรง และตัดผ่านแถวเดียวสามารถคำนวณหาจำนวนชิ้นงานที่ตัดได้จากสูตร

N =