1 

CUTTING TOOL TECHNOLOGY เทคโนโลยีเครื่องมือตัด 

เนื้อหา 1.  Tool life 

1.1 Tool Wear 1.2 Tool Life and the Taylor Tool Life Equation 

2.  Tool Materials 2.1 Plain Carbon and Low-alloy Tool Steels 2.2 High-Speed Steel 2.3 Cast Cobalt Alloys 2.4 Cemented Carbides, Cermets and Coated Carbides 2.5 Ceramics 2.6 Synthetic Diamonds and Cubic Boron Nitride 

3.  Tool Geometry 4.  Cutting Fluids 

4.1 Types of Cutting Fluids 4.2 Application of Cutting Fluids 

กระบวนการกดัโลหะตองอาศัยเครื่องมือตัดหรือมีดตดัในการกําจัดเนื้อโลหะออกจากชิน้งาน แรงในการตัดและอุณหภูมิการตัดที่เกิดขึ้นระหวางกระบวนการตัดที่มคีาสูงเปนผลตอความสามารถ ในการใชงานของเครื่องมือตัด โดยถาคาแรงตัดมีคาสูงมากเกนิไปจะทําใหเกิดการแตกหกัของมีดตัด และถาอุณหภูมิทีเ่กิดขึ้นในการตัดมีคาสูงเกินไปจะมีผลใหมีดตัดออนตัวลงและไมสามารถใชงานได หรือถึงแมสภาวะทั้งสองไมเกิดขึน้แตการสึกหรอลงของมีดตัดเนื่องจากการใชงานตอเนื่องเปน เวลานานกเ็ปนผลใหมดีตัดนั้นใชงานไมไดเชนกัน 

การพิจารณาเทคโนโลยีการตัดจะใหความสนใจหลกัพื้นฐาน  2  เรื่อง  คือ  1)  วัสดทุี่ใชทํา เครื่องมือตัด (Tool material) และ 2) รูปรางของเครื่องมือตัด (Tool geometry) หลักพืน้ฐานขอแรกจะ เนนที่การพัฒนาวัสดุที่สามารถทนแรง,  อุณหภูมิ  และการสึกหรอในงานกัดโลหะได  สวนหลกัพื้นฐาน ขอที่สองจะเกีย่วของกับการพจิารณารูปรางที่เหมาะสมของเครื่องมือตัดเมื่อใชวัสดุและกระบวนการ ตัดตางๆ กัน

2 

1. อายุการใชงานของเคร่ืองมือตดั (Tool Life) การพังของมีดตัด (Tool failure) เกิดขึ้นได 3 ลักษณะ 1) การพังเนื่องจากการแตกหัก (Fracture Failure) เกิดขึน้เนื่องจากแรงในการตัดมคีาสูงมาก 

ทําใหเกิดจากแตกหักทันที โดยเฉพาะในวัสดเุปราะ 2)  การพังเนื่องจากอุณหภูมิ  (Temperature  Failure)  เกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิในการตัดมีคาสูง 

เกินกวาที่วัสดุทีใ่ชในการทํามีดตัดจะทนได  ทําใหเกิดการออนตัวลงและเกิดการเปลี่ยนรูปอยางถาวร (Plastic deformation) เปนผลใหเกิดการสญูเสยีคมในการตัด 

3) การสึกหรอ (Gradual Wear) การสึกหรอที่ละเลก็ละนอยของคมตัดจะมีผลตอการสูญเสยี รูปรางของมีดตัดและการลดลงของประสทิธิภาพการตัด  ที่สภาวะสุดทายของมีดตัดจะมีลักษณะ คลายการพังเนื่องจากอณุหภูมิ 

การพังเนื่องจากการแตกหักและอุณหภูมิทําใหเกิดสญูเสียการใชงานของมีดตัดกอนเวลาซึง่ เปนสิ่งที่ไมพึงปรารถนาในงานตัด  แตการพังเนื่องจากการสึกหรอนั้นสามารถพจิารณาการใชงานและ ยืดอายุการใชงานของมีดตดัได 

คุณภาพของงานตัดเปนสิ่งที่ควรพิจารณาเชนกนั  เนื่องจากหากมีดตดัเสื่อมสภาพในระหวาง การตัดจะมีผลตอผิวสําเรจ็ของชิน้งานอันเปนผลใหตองมีการปรับผิวชิ้นงานใหม  ความเสยีหายเหลานี้ สามารถหลีกเลีย่งไดโดยการเลือกสภาวะการตัดใหมีดตดัคอยๆสึกหรอมากกวาทีจ่ะเสื่อมสภาพไป เนื่องจากการแตกหักหรือจากอุณหภูมิสูง รวมถงึการเปลีย่นมีดตัดกอนที่การสูญเสยีคมตัดจะเกิดขึ้น 

1.1 การสกึหรอของมีดตัด (Tool Wear) การสึกหรอของมีดตัดเกิดขึน้สองตําแหนงบนมีดตัด ไดแก Top rake face, และ Flank ซึ่งการ 

สึกหรอของมีดตัดจะแยกไดเปน 2 แบบ คือ 1) Crater wear 2) Flank wear ดังแสดงในรูปที่ 1และ 2 ในทีน่ี้จะใชมดีตัดคมเดียวในการอธิบายลักษณะการสึกหรอของมีดตัดและกลไก  (Mechanism)  ใน การเกิดการสึกหรอ 

รูปท่ี 1 Diagram of worn cutting  tool, showing  the principal  locations and  types of wear that occur

3

(a) (b) รูปท่ี 2 (a) Crater wear and (b) flank wear on a cemented carbide tool, as seen through a tool maker’s microscope

Crater wear ดังแสดงในรปูที่ 2 (a) แสดงสวนทีเ่ปนแองเวาลงไปบนผิวคาย (rake face) ของ มีดตัด  อันเกิดเนื่องจากการไถลหรือเลื่อนตัวของเศษตดัผานผิวสวนนี้ของหนามีด  คาความเคน (Stress)  และอุณหภูมิที่เกิดขึ้นทําใหเกิดการสัมผัสระหวางมีดตัดและเศษตัดเปนผลใหเกดิการสึกหรอ ของมีดตัด คาการสึกหรอนี้สามารถวัดไดโดยพจิารณาจากขนาดความลึกหรือพื้นที่

Flank wear (FW)  ดังแสดงในรูปที่  2  (b)  เกิดขึ้นบนผิวหนามีดบรเิวณทีเ่รียกวา  Flank  หรือ Relief  face  ของมีดตัด  เกิดเนื่องจากการขัดถูของผิวหนางานใหมกับขอบของมีดตัดบริเวณที่เรยีกวา Flank face การวัดขนาดของการสึกหรอนี้พิจารณาจากความกวางของแถบ (Bandwidth) 

กลไกของการเกิดการสึกหรอของมดีตดั สามารถสรุปไดดังนี้ Ø Abrasion  เปนการสึกหรอทางกลทีเ่กิดจากการขัดถูระหวางชิ้นงานกับมีดตดัและเปนสาเหตุ 

หลักของ Flank wear Ø Adhesion เมื่อโลหะสองชนิดสัมผัสกันภายใตแรงดันและอุณหภูมิสูงจะเกิดการยึดติดหรือ 

การเชื่อมติดกันระหวางผิวสัมผัสทั้งสอง สภาวะนี้เกิดขึ้นกบัเศษตัด และ rake face ของมีด ตัด เมื่อเศษตัดเลื่อนผานผิวหนาของมีดตัดจะสงผลใหเศษวัสดุเล็กๆ ของมีดตดัหลุดออกจาก ผิวหนาของมีดตัดเปนผลใหเกิดการสึกหรอของหนามีด 

Ø Diffusion  เปนกระบวนการที่มีการแลกเปลี่ยนอะตอมระหวางผิวสัมผัสของวัสดุสองชนิด  ใน กรณีของการสึกหรอในมีดตดั  กระบวนการนี้เกดิขึ้นระหวางเศษตัดกับมีดตดัโดยผิวหนาของ มีดตัดจะสญูเสยีอะตอมอันเปนผลใหความแข็งของมีดตัดลดลง  เมื่อกระบวนการแลกเปลี่ยน อะตอมนี้เกิดขึน้อยางตอเนื่องจะทําใหเกิดการสึกหรอเนื่องจาก  Abrasion  และ  Adhesion เกิดไดงายขึน้ กลไกนีเ้ปนสาเหตุพื้นฐานของการเกิด Crater wear 

Ø Plastic deformation กลไกอีกอยางหนึ่งทีท่ําใหเกดิการสกึหรอของมีดตัดคือ การเปลี่ยนรปู อยางถาวรของคมมีดตัด และเนื่องจากแรงจากการตดัที่กระทําตอคมมีดที่อุณหภูมิสูงทําให

4 

คมมีดเกดิการเปลี่ยนรปูอยางถาวร (plastic deformation) และกลไกนี้สวนใหญมีผลตอ Flank wear 

โดยทั่วไปการสึกหรอของมีดตดัเกิดขึ้นอยางรวดเร็วในสภาวะที่ความเร็วและอุณหภูมิในการตัดมคีาสูง 

1.2 อายุการใชงานของมดีตดัและสมการของเทยเลอร  (Tool  Life  and  Taylor  Tool Life Equation) 

รูปที่ 3 แสดงขนาดของ Flank wear เทียบกับเวลาในการตัด จะเหน็วาเวลาในการสึกหรอของ เครื่องมือสามารถแบงไดเปน 3 ชวง ไดแก 

1) Break-in-period เกดิขึ้นในชวงเริ่มตนของการใชงานมดีตัด มักเปน 2-3 นาทีแรกของ การตัด ในชวงนี้คมของมีดตัดจะเกิดการสึกหรออยางรวดเร็วเนื่องจากแรงกระแทกของมดีตัดและ ชิ้นงานตอนเริ่มกระบวนการตัด 

2) Steady-state wear region การสึกหรอจะเกิดมากขึน้ตามระยะเวลาของการตัด โดยปกติ กราฟจะเปนเสนตรง แสดงใหเหน็วาอัตราการสึกหรอเกิดขึ้นอยางสม่ําเสมอ 

3)  Failure  region  เปนชวงที่อัตราการสึกหรอเกดิขึ้นสูงมาก  อันเนื่องมาจากอุณหภูมิการตัด ที่สูงขึ้น ทําใหประสิทธิภาพในการตัดของมีดตัดลดลง ถายังใชงานมีดตดัตอจะเกิดการพังของมีดตัด 

รูปท่ี 3 Tool wear as a function of cutting time 

ความชันของเสนโคงการสึกหรอในชวง steady state จะมากหรือนอยขึ้นอยูกับวัสดุทีใ่ชทํา ชิ้นงานและสภาวะการตัด โดยวัสดุที่มีความแข็งสูงจะทําใหคาอัตราการสึกหรอของมีดตัดมคีาสูง รวมถึงถาเพิ่มความเร็ว, อัตราการปอนและความลึกในการตัดมากขึ้นคาอัตราการสึกหรอจะมากขึน้ ตามไปดวย โดยเฉพาะอยางยิ่งความเร็วในการตัดเปนสาเหตุสําคัญที่สุดในการสึกหรออยางรวดเร็ว ของมีดตัด รูปที่ 4 แสดงคาการสึกหรอของมีดตัดเทียบกับเวลาที่ความเร็วในการตดัตางกัน จะเห็นวา อัตราการสึกหรอแปรผันโดยตรงกับคาความเร็วในการตัด กลาวคือคาอัตราการสึกหรอของมีดตัดจะ สูงขึ้นตามความเร็วของการตัด

5 

รูปท่ี 4 Effect of cutting speed on tool flank wear (FW) or three cutting speeds 

อายุการใชงานของมีดตัด  (Tool  life)  เปนระยะเวลาทีส่ามารถใชมีดตัดหรือเครื่องมือตัดได กอนจะพัง  แตในทางปฏิบัติมักจะไมใชงานมีดตัดจนพังเพราะยากตอการนํามาลับคมใหม  รวมถึง คุณภาพของชิ้นงานที่ตองเสียไปเนื่องจากการใชเครื่องมือตัดที่ไมคมพอ  ดังนั้นการพจิารณาอายุการ ใชงานของมีดตัดจงึมักพจิารณาจากคา flank wear คาใดคาหนึ่ง เชน การกําหนดอายุการใชงานของ มีดตัดไวที่คา FW = 0.020 นิ้ว หรือ 0.5 มม. 

ตัวอยางเชน  กราฟการสกึหรอของมีดตัดตามฟงกชนัของเวลา  ที่ความเร็วในการตัด  200, 300  และ  400  ฟุต/นาที  ดังแสดงในรูปที่  4  พบวามีดตัดนี้จะมีอายุการใชงานเทากับ  41,  12  และ  5 นาที ตามลําดับ(FW=0.02 นิ้ว) 

หากนําคาอายุการใชงานของมีดตัดจากเสนโคงทั้งสามเสนในรูปที่  4 มาพลอตในกราฟดวย สเกลลอการิทึม  (log-log  graph)  โดยกําหนดใหอายุการใชงานของมีดตัดเปนแกนนอนและความเร็ว ในการตัดเปนแกนตั้ง  จะไดกราฟความสัมพนัธเปนเสนตรง  ดังแสดงในรูปที่  5  ซึ่งความสัมพันธนี้ คนพบโดย  F.W.  Taylor  จึงเรียกสมการในการคํานวณอายุของมีดตัดนี้วา  สมการอายุการใชงานมีด ตัดของเทยเลอร (Taylor tool life equation) ดังนี้ 

C vT n = 

เมื่อ  v  =  ความเร็วในการตัด,  ft/min  (m/min),  T  =  อายุการใชงานของมีดตัด  (min),  n และ  C  เปน คาคงที่ซึ่งขึน้อยูกบัอัตราการปอน การลึกของการตดั วัสดทุี่ใชทําชิน้งาน วัสดุทีใ่ชทํามีดตัด เปนตน

6 

รูปท่ี 5 Natural log-log of cutting speed versus tool life 

ตัวอยางท่ี 1 Taylor tool life equation ใหหาสมการอายุการใชงานของมีดตัด จากขอมูลในรูปที่ 5 

วิธีทํา เริ่มจากการพจิารณาหาคา C และ n เลือก 2 จุดจากสามจุดบนกราฟเสนตรงในรปูที่ 5 โดยเลือก 2 จุดที่อยูหางกนั ดังนัน้จะไดขอมูล 

ดังนี้ v = 400 ft/min, T = 5 min และ  v = 200 ft/min, T = 41 min จากสมการของเทยเลอรจะได 

400(5) n = C 200(41) n = C 

จากสมการขางตนจะได  400(5) n = 200(41) n 

แทนคาลอการิทึมทั้งสองขางของสมการจะได ln(400) + n ln(5) = ln(200) + n ln(41) 

5.9915 + 1.6094n = 5.2983 + 3.713n 0.6932 = 2.1042n 

n    = 0.6932/2.1042 = 0.329 แทนคา n ในสมการใดสมการหนึ่งของเทยเลอร จะไดคา C ดังนี้ 

C = 400(5) 0.329 = 679 หรือ  C = 200(41) 0.329 = 679 

ดังนั้นจะไดสมการคํานวณอายุการใชงานของมีดตัดนีเ้ปน 679 329 . 0 = vT 

ถึงแมวาการใชคาการสึกหรอของมีด หรือคา FW เปนเกณฑพิจารณาอายกุารใชงานของมีด ตัดตามสมการของเทยเลอรดังที่กลาวขางตนจะมีความถกูตองเหมาะสมตามหลักการแตในทาง

7 

ปฏิบัติวิธีนี้จะทําไดยากโดยเฉพาะในการทํางานในโรงงาน เนื่องจากความยุงยากและระยะเวลาใน การวัดคาการสึกหรอในฟงกชันของเวลา ดังนั้นจึงมเีกณฑหรือวิธีตรวจสอบอื่นๆ ที่ถกูใชเปนเกณฑการ พิจารณาอายุการใชงานของมีดตัด ดังนี้ 

1)  พิจารณาการพังของมีดตัด เชน เกิดการแตกหัก, คมตัดเสยีรูปเนื่องจากความรอน เปนตน 2)  ตรวจสอบการสึกหรอของมีดตดัดวยตาเปลา วิธีนี้อาศัยความชํานาญของผูปฏิบัติงาน 3)  เสียงทีเ่กดิจากการตัดเปลี่ยนไปเนื่องจากการเสียคมของมดีตัด  วิธีนี้อาศัยความชํานาญ 

ของผูปฏิบัติงานเชนกนั 4)  รูปรางของเศษตัด (chip) เริ่มมวนงอตอกนัยาวเหมือนริบบิ้น หรือ ติดคางอยูกับชิน้งาน 5)  ผิวสําเร็จของชิน้งานไมเรียบ ไมสม่ําเสมอ 6)  ใชกําลังงานในการตัดเพิ่มขึ้น โดยการวัดดวย วัตตมเิตอร 7)  พิจารณาจากจํานวนชิน้งานที่ผลติได เชน มีการกําหนดวาตองมีการเปลี่ยนมีดตดัเมื่อ 

ทํางานไปไดกี่ชิน้ 8)  พิจารณาจากระยะเวลาการใชงานของมีดตัด  วิธีนี้มหีลักการคลายการนับจํานวนชิ้นงาน 

กลาวคือ  กําหนดระยะเวลาการใชงานของมีดตัดกอนตองมีการเปลีย่นมีดตดัใหม  วิธีนี้ สะดวกสําหรับเครื่องจักรที่ควบคุมดวยคอมพิวเตอรเนื่องจากสามารถเก็บขอมูลเวลาใน การตัดได 

2. วัสดุท่ีใชทํามดีตดั (Tool Materials) จากลักษณะการพังของเครื่องมือตัด  3  ลักษณะ  ที่กลาวมาแลวขางตนทําใหสามารถระบุ 

คุณสมบัตทิี่สําคัญ 3 ประการ ของวัสดุที่ควรจะนํามาทําเครื่องมือตัด ดังนี้ 1. Toughness เปนความสามารถของวัสดทุี่จะรับพลังงานโดยไมเกดิการพังหรือแตกหัก วัสดุ 

ที่จะใชทํามดีตัดควรมีลักษณะผสมระหวาง ความแข็งแรง (strength) และความเหนียว (ductility) 2. Hot hardness เปนความสามารถของวัสดุทีจ่ะยังคงความแข็งไวไดที่อุณหภูมิสูง 3. Wear resistance  เปนความสามารถของวัสดุในการตานทานการสึกหรอ  ซึ่งคณุสมบัตทิี่ 

สําคัญที่สุดในการตานทานการสึกหรอคือ ความแข็ง วัสดุที่ใชทํามีดตัดควรมีคุณสมบัติสําคัญทั้ง  3  ประการขางตน  จะมากนอยแตกตาง 

กันอยางไรข้ึนอยูกับวัสดุทีเ่ลือกมาใช  วัสดุที่นิยมนํามาใชทํามีดตัด  ไดแก  เหล็กกลาคารบอน  (plain carbon and low alloy steels) เหล็กกลาความเร็วสูง (high-speed steel, HSS) โลหะผสมโคบอลท (cast cobalt alloys) ซีเมนตคารไบด (cemented carbides, cermets) เซรามิกส (ceramics) เพชร (synthetic  diamond)  เปนตน  คาความแข็งและความแข็งแรงของวัสดุชนิดตางๆ  ที่ใชทํามีดตัดแสดง ในตารางที่ 1 โดยคา transverse rupture strength เปนคาที่ใชพจิารณา toughness ของวัสดุ

8 

ตารางท่ี 1 คาความแข็งที่อุณหภูมิหองและคาความแข็งแรงของวัสดุ 

รูปที่ 6 แสดงคาความแข็งของวัสดุชนิดตางๆ ที่อุณหภูมิตางๆ กัน จะเห็นวาคาความแข็งของ วัสดุที่ใชทํามีดตัดจะลดลงเมื่ออุณหภูมเิพิ่มขึ้น จากกราฟพบวาเหล็กกลาคารบอนจะสูญเสียความ แข็งอยางรวดเร็วเมื่ออุณหภูมเิพิ่มขึ้น สวนเซรามกิสและซเีมนตคารไบดจะยังคงความแข็งไดมากที่ อุณหภูมิสูงๆ 

รูปท่ี 6 Typical hot hardness relationships for selected tool materials 

ตารางที่  2  แสดงคา n  และ C ของวัสดุชนิดตางๆ ที่ใชคาํนวณอายุการใชงานของมีดตดัโดย สมการของเทยเลอร  โดยคาดังกลาววัดที่สภาวะการตัดดงันี้    อัตราการปอน  (feed)  =  0.01  in/rev (0.25 mm/rev) และความลึกในการตัด (depth of cut) = 0.10 in (2.50 mm)

9 

ตารางท่ี 2  Representative values of n and C  in  the Taylor  Tool Life Equation  for selected materials 

คาความเร็วในการตัดทีเ่หมาะสมสําหรับวัสดุทีใ่ชทํามีดตดัชนิดตางๆ และปทีเ่ริ่มใชแสดงในตารางที่ 3 

ตารางท่ี 3  Cutting  tool materials with  their  approximate dates of  initial  use and allowable cutting speeds

10 

การพัฒนาวัสดุทีใ่ชทํามีดตัดเกิดขึน้เนื่องจากความตองการความเร็วในการตัดที่สูงขึน้ ทําให ตองมีการพัฒนาวัสดุที่สามารถทนความรอนและรบัแรงทีค่วามเร็วสูงๆได วัสดุบางชนดิแมจะมกีาร พัฒนามานานแตยังเปนทีน่ิยมใชกันอยางแพรหลายเชน เหล็กกลาความเร็วสูง (high-speed steel) การพัฒนาวัสดุในชวงหลังๆ จะเนนที่สวนผสมของโลหะผสมที่มีคุณสมบัติพิเศษ รวมถึงการพิจารณา โลหะวิทยาของวัสดุ ในบทนี้จะกลาวถึงคุณสมบัติของวัสดทุี่ใชทํามีดตัดบางชนิด ดังนี้ 

2.1 Plain Carbon and Low-alloy Tool Steels เหล็กกลาคารบอน หรือเหลก็กลาที่มีสวนผสมของโลหะผสมอ่ืนๆ ต่ํา เปนวัสดชุนิดแรกๆ ที่ถูก 

พัฒนาใชทํามีดตัดกอนทีจ่ะมีการพัฒนาเหล็กกลาความเรว็สูง  เหล็กกลาคารบอนทีจ่ะใชในการตัด สามารถทําใหมคีวามแข็งสูงถึง 60 Rockwell C แตในปจจุบันไมคอยนิยมใชในอุตสาหกรรมเนื่องจาก ทํางานไดไมดีในสภาวะการตัดที่เกิดความรอนสูง ยกเวนในงานที่มคีวามเร็วในการตัดต่ําๆ 

2.2 High-Speed Steel (HSS) เหล็กกลาความเร็วสูงจะมีสวนผสมของโลหะผสมมากขึ้นทําใหสามารถคงความแข็งของวัสดุ 

ไดดีที่อุณหภูมิสูงเมื่อเทยีบกบัเหลก็กลาคารบอน  จึงสามารถใชงานที่ความเร็วตัดสูงๆ  ได  เหล็กกลา ความเร็วสูงมีหลายชนิดแตสามารถแบงเปน  2  ประเภทใหญๆ  โดยสถาบนัเหล็กกลาอเมริกัน  (AISI) ไดแก 1) ชนิดที่ผสมทังสเตน (tungsten  type)  เรียกวา  เหล็กเกรดที (T-grades) และ 2) ชนิดที่ผสม โมลิบดินัม (molybdenum type) เรียกวา เหลก็เกรดเอ็ม (M-grades) 

เหล็กกลาชนดิที่ผสมทังสเตน จะมทีังสเตน (W) เปนโลหะผสมหลักในอัตราสวน 12 - 20% นอกจากนี้ยังมีโลหะผสมอ่ืนๆ อีกเชน โครเมยีม (chromium, Cr) ประมาณ 4% และวานาเดียม (vanadium, V) 1 - 2%  เหล็กกลาความเร็วสูงเกรดที ทีเ่ปนที่รูจกัและใชกันมากชนิดหนึ่งคือ T1 หรือ เหล็กกลาความเร็วสูงชนิด 18-4-1 จะมีโลหะผสมดังนี้ 18% W, 4% Cr และ 1% V 

เหล็กกลาชนดิที่ผสมโมลิบดนิัม  จะมีทงัสเตนและโมลิบดินัมเปนสวนผสมหลักในอัตราสวน 6%  และ  5%  ตามลําดับ  รวมทั้งโลหะผสมอ่ืนๆ  เชนเดยีวกับเหลก็เกรดที  สําหรับคุณสมบัติของโลหะ ผสมชนิดตางๆที่เติมในเหลก็กลาความเร็วสูงแสดงไดดังตารางที่ 4 

เหล็กกลาความเร็วสูงทั่วไปจะมีสวนผสมของคารบอน  (C)  ประมาณ  0.75  -  1.5%  ในทาง การคาเหลก็กลาความเร็วสูงจะมีความสําคญัและนิยมใชกันมากในปจจบุันแมจะมีการใชงานมานาน แลว  โดยจะเหมาะกบัมีดตัดหรือเครื่องมือตัดที่มีรูปรางซบัซอนเชน  ดอกเจาะ  ดอกตาบ  หรือมีดกดั เปนตน  นอกจากนี้ยงัสามารถผานกระบวนการทางความรอนใหมีความแข็งสูงถึง  65  Rockwell  C รวมถึงมีคา  Toughness  ที่คอนขางสูงเมื่อเทียบกับวัสดชุนิดอ่ืน  เชน  เซรามกิส  หรือซเีมนตคารไบด สําหรับการปรับปรุงคุณสมบตัิหรือเพิม่ประสิทธิภาพในการตัดของวัสดุชนิดนี้ใหดีขึ้นทําไดโดยการ เคลือบผิวดวยไททาเนยีมไนไตรด (Titanium nitride, TiN)

11 

ตารางท่ี  4  Alloying  elements  in  High-Speed  Steel  and  their  effects  on  properties  and processing

2.3 Cast Cobalt Alloys โลหะผสมโคบอลท จะประกอบไปดวย โคบอลทประมาณ 40 – 50%, โครเมียมประมาณ 25 - 

35%, ทังสเตนประมาณ 15 - 20% และโลหะผสมอ่ืนๆ เครื่องมือตัดหรือมีดตัดทีท่ําจากวัสดุชนดินีจ้ะ ถูกผลิตใหมีรูปรางทีต่องการดวยกระบวนการหลอในแมพมิพกราไฟตแลวทําการเจียระไนใหมีรูปราง และความคมตามตองการ  คุณสมบตัิในการทนการสึกหรอ  (wear  resistance)  จะมีคาสูงกวา เหล็กกลาความเร็วสูงแตไมดเีทาซเีมนตคารไบด คุณสมบตัิเรื่อง toughness จะสูงกวาซเีมนตคารไบด แตไมดีเทาเหล็กกลาความเร็วสูง  สวนคาความแข็งในการทํางานในสภาวะที่มคีวามรอนสูง  (hot hardness) ของโลหะผสมโคบอลทจะมีคาอยูระหวางวัสดทุั้งสอง 

มีดตัดที่ทําจากวัสดชุนิดนี้จะเหมาะกับการกดัหยาบ  (heavy  roughing  cuts)  ที่ความเร็วสูง กวามีดตัดทีท่ําจากเหลก็กลาความเร็วสูงและที่อัตราการปอนสูงกวามีดตัดทีท่ําจากซเีมนตคารไบด และสามารถใชตดัหรือกัดชิ้นงานที่ทําจากทั้งโลหะและอโลหะ  รวมถึงพลาสติกและกราไฟต  ปจจุบนั มีดตัดที่ทําจากโลหะผสมโคบอลทมีความสําคญันอยกวามีดตัดที่ทําจากเหล็กกลาความเร็วสูงและ ซีเมนตคารไบด 

2.4 Cemented Carbides, Cermets and Coated Carbides Cemented Carbides เปนกลุมของวัสดุทีท่ําจากทังสเตนคารไบด (WC) โดยใชเทคนิคการข้ึน 

รูปดวยโลหะผง  (powder  metallurgy  technique)  โดยมีโคบอลทเปนวัสดปุระสาน  รวมถงึอาจมี สวนผสมอ่ืนๆ เชน ไททาเนยีมคารไบด (TiC) และ แทนทาลัมคารไบด (TaC) ในชวงแรกของการทํามีด ตัดจากซีเมนตคารไบดสวนผสมหลักจะเปนทงัสเตนคารไบดและโคบอลทซึง่สามารถใชในการกัด

12 

ชิ้นงานเหลก็หลอและชิน้งานที่ไมใชโลหะเพราะสามารถใชงานทีค่วามเร็วตัดสูงกวามีดตัดทีท่ําจาก เหล็กกลาความเร็วสูงและโลหะผสมโคบอลท  แตพบวาการสึกหรอแบบ  crater  wear  เกิดขึ้นอยาง รวดเร็วทําใหอายุการใชงานของมีดตดัที่ทําจากซีเมนตคารไบดในยุคแรกๆ  คอนขางสั้นและไมเหมาะ กับการตัดชิ้นงานที่ทําจากเหล็ก  จากนัน้มีการคนพบสวนผสมที่ทําใหการสึกหรอลดลงไดแก  การเติม ไททาเนยีมคารไบด  (TiC)  และแทนทาลัมคารไบด  (TaC)  ซึ่งสวนผสมใหมนี้สามารถใชในการตดัหรือ กัดชิ้นงานทีท่ําจากเหลก็ไดดวย  ดังนั้นซเีมนตคารไบดจึงสามารถแบงเปน  2  ประเภทใหญๆ  ไดแก 1)  เกรดที่ใชตัดชิ้นงานที่ไมใชเหล็ก  (non-steel  cutting  grade)  เชน  อลูมิเนยีม ทองเหลือง ทองแดง แมกนีเซียม เหล็กหลอ จะมีสวนผสมหลักคือ ทังสเตนคารไบดและโคบอลท (WC-Co), 2) เกรดทีใ่ชกับ ชิ้นงานที่ทําจากเหล็ก (steel cutting grade) เชน เหล็กกลาคารบอนต่ํา สแตนเลส หรือโลหะผสมกลุม เหล็กอ่ืนๆ จะเพิ่มสวนผสมอีกสองอยางคือ ไททาเนียมคารไบด (TiC) และ แทนทาลัมคารไบด (TaC) 

คุณสมบัติของซีเมนตคารไบดทั้งสองเกรดจะคลายๆ  กัน  ไดแก  1)  มีคาความทนแรงอัดสูง (high  compressive  strength)  แตมีคาความทนแรงดึงต่ําถึงปานกลาง  (low-to-moderate  tensile strength), 2) ความแข็งสูง  (high hardness), 3) ความแข็งในการทํางานที่อุณหภูมิสูงมีคาสูง  (high hot  hardness),  4)  ความทนตอการสึกหรอสูง  (high  wear  resistance),  5)  คาการนําความรอนสูง (high  thermal  conductivity),  6)  คาโมดูลัสของอีลาสติกสูง  (high modulus  of  elasticity),  7)  คา toughness ต่ํากวาเหล็กกลาความเร็วสูง 

สวนผสมของซีเมนตคารไบดจะมีความหลากหลายซึ่งสามารถแบงกลุมตามมาตรฐาน  ANSI เรียกวา  ระบบเกรดซี  (C-Grade  system)  รูปที่  7  แสดงระบบเกรดซีของซเีมนตคารไบด  การ ประยุกตใชงาน คุณสมบตัิ และสวนผสม 

รูปท่ี 7 Classification of cemented carbides by the C-Grade system

Cermets  เปนสวนผสมของเซรามิกสและโลหะบางชนิด  โดยซีเมนตคารไบดถือเปนวัสดุชนิด หนึ่งในกลุม cermets แตลักษณะเฉพาะของ Cermets คือจะมีสวนผสมของไททาเนียมคารไบด (TiC)

13 

แทนทาลัมคารไบด  (TaC)  และไททาเนยีมคารโบไนไตรด  (TiCN)  ที่มีนิกเกิลและโมลิบดนีัมเปนวัสดุ ประสาน  เหมาะกับการกัดชิน้งานที่ทําจาก  เหลก็กลา  สแตนเลส  และเหล็กหลอ  ที่ความเร็วสูงและ อัตราการปอนต่ําซึ่งจะทําใหผิวของชิ้นงานเรยีบโดยอาจไมจําเปนตองมีการเจียระไน

Coated Carbides เปนซีเมนตคารไบดที่เคลือบผิวบางๆ ดวยวัสดุที่ทนตอการสึกหรอ เชน ไททาเนยีมคารไบด ไททาเนียมไนไตรด และ/หรือ อลูมิเนยีมออกไซด (Al 2 O 3 ) ความหนาของการ เคลือบจะบางมากอยูในชวง 0.0001 – 0.0005 นิ้ว (2.5-13 µm) เนื่องจากพบวาการเคลือบทีห่นา เกินไปจะทําใหวัสดเุปราะและแตกงาย มีดตัดที่ทําจากวัสดุชนิดนี้นยิมใชกับชิ้นงานที่ทําจากเหล็กหลอ และเหล็กกลาในกระบวนการกลึงและกระบวนการกดัโดยใชความเร็วสูง ในระยะหลังมกีารพัฒนา วัสดุใหใชงานกับโลหะนอกกลุมเหล็กไดโดยการเคลือบดวยวัสดุตางชนิดกนั เชน โครเมยีมคารไบด (CrC) เซอรโคเนียมไนไตรด (ZrN) และเพชร (diamond) ซึ่งจะชวยยดือายุการใชงานของมีดตดัได 

2.5 Ceramics เซรามิกสเปนวัสดุที่มีสวนผสมหลักคือ  อลูมิเนยีมออกไซด  (Al 2 O 3 )  ที่มีเกรนละเอียดมาก  ใน 

ปริมาณ  99%  โดยประมาณ  และอาจมีออกไซดชนิดอ่ืนๆ  ผสมอยูดวยเลก็นอยเชน  เซอรโคเนยีม ออกไซด  (zirconium oxide) เซรามิกสถกูผลิตโดยกระบวนการกดอัดขึ้นรปูที่ความดนัและอุณหภูมิสูง โดยไมตองใชวัสดปุระสาน  (sintering  process)  มีดตัดที่ทําจากเซรามิกสจะใชงานไดดีเยี่ยมในการ กลึงเหลก็หลอและเหล็กกลาที่ความเร็วสูง โดยเฉพาะในการกลึงละเอียดซึ่งจะใหผิวชิ้นงานที่ดีมาก แต ไมเหมาะอยางยิ่งในการกัดหยาบเนื่องจากมคีา  toughness  ต่ํา  นอกจากนี้มีดตัดที่มีสวนผสมของ อลูมิเนียมออกไซดมกัถูกใชอยางแพรหลายในงานขัดละเอียด (abrasive) เชน การเจียระไน 

2.6 Synthetic Diamonds and Cubic Boron Nitride Synthetic Diamonds หรือเพชรสังเคราะห ในบรรดาวัสดทุั้งหลายที่เรารูจกัเพชร (diamond) 

นับเปนวัสดุที่มคีวามแข็งที่สุด จากการวัดคาความแข็งพบวาเพชรจะมีคาความแข็งมากกวาทงัสเตน คารไบดและอลูมิเนียมออกไซดประมาณ 3 – 4 เทา เนื่องจากความแข็งเปนคณุสมบัติสําคญัประการ หนึ่งของมีดตัดที่ดีทําใหเพชรเปนหนึง่ในวัสดทุี่ถกูพิจารณานํามาใชงาน กระบวนการผลิตมีดตัดที่ทํา จากเพชรสังเคราะหทําไดโดยกระบวนการกดอัดขึ้นรปูเพชรที่มีเกรนละเอียดมากที่ความดนัและ อุณหภูมิสูงโดยไมตองใชวัสดุประสาน สําหรบัการใชงานของมีดตัดที่ทําจากเพชรจะนยิมใชในการกัด ชิ้นงานที่ไมใชเหลก็ที่ความเร็วสูงและใชในการขัดผิวชิน้งานที่ไมใชโลหะเชน ไฟเบอรกลาส (fiberglass) และกราไฟต สวนชิ้นงานทีท่ําจากเหล็กไมคอยนิยมใชกบัมีดตัดชนิดนี้เนื่องจากจะ เกิดปฏิกิรยิาทางเคมีระหวางเหล็กกับคารบอนในเพชร

Cubic Boron Nitride (CBN)  เปนวัสดทุี่มีความแข็งรองลงมาจากเพชร  กระบวนการผลิตจะ เหมือนกันคือใชการกดอัดที่ความดนัและอุณหภูมิสูง  โดยปกติมกัใชในการเคลือบผิวมีดตัดที่ทําจาก

14 

ซีเมนตคารไบด และเนื่องจาก CBN จะไมทําปฏิกิรยิากับเหล็กและนิกเกิลเหมือนกบัเพชร ทําใหเปนที่ นิยมใชในการกัดชิ้นงานทีท่ําจากเหล็กกลาและโลหะผสมนิกเกิล 

วัสดุทั้งสองจะมีราคาแพง ดังนั้นการนํามาใชงานจําเปนตองคํานึงถึงตนทุนดวย 

3. รูปรางของมีดตัด (Tool Geometry) เครื่องมือตัดหรือมีดตดัจะตองมีรูปรางเหมาะสมกับวิธีการหรือกระบวนการกดั ดังนัน้การ 

จําแนกประเภทของมีดตัดวิธหีนึ่งคือการพิจารณาวิธกีารหรือกระบวนการทีใ่ช เชน การกลึง การไส การกัด การเจาะ การเรยีกชื่อมีดตัดจงึเรียกตามกระบวนการดังกลาว เชน มีดกลึง มีดตัด มีดกัด ดอก เจาะ ดอกตาบ เปนตน ดังที่กลาวถึงในบทที่ผานมาวามีดตัดสามารถแบงออกเปน 2 ประเภทคือ มีด ตัดคมเดยีว (single-point tools) และมีดตัดหลายคม (multiple-cutting-edge tools) ในสวนของการ พิจารณารูปรางของมีดตัดนี้จะกลาวถึงมีดตัดคมเดียวเทานั้น สวนมีดตดัหลายคมสามารถประยกุต หลักการเดียวกนัในการพิจารณารูปรางมีดตัดที่เหมาะสมได

รูปรางของมีดตัดคมเดียว (Single-point tool geometry) รูปรางของมีดตัดคมเดยีว โดยทั่วไปและรายละเอียดแสดงไดดังรูปที่ 8 

รูปท่ี 8 (a) Seven elements of single-point tool geometry and (b) the tool signature convention that defines the seven elements 

จากบทที่ผานมาเราพิจารณา rake angle ของมีดตัดเปนพารามิเตอรที่สําคัญอันหนึ่ง ในมีด ตัดคมเดยีวบริเวณหนามีดทีเ่รียกวา rake face พิจารณาจากมุมสําคัญ 2 มุมคือ back rake angle (  b α  ) และ side rake angle (  a α  ) ซึ่งมุมทัง้สองนี้จะใชในการพิจารณาทิศทางการไหลของเศษตัดบน หนามีด สวนผิวของมีดตัดบริเวณ flank จะพิจารณาจากมมุ 2 มุมคือ end relief angle (ERA) และ

15 

side relief angle (SRA) ซึ่งมุมทั้งสองนี้จะใชพจิารณาขนาดของระยะเผื่อ (clearance) ระหวางมีด ตัดกับผิวหนาใหมของชิ้นงาน คมตัดในมีดตัดคมเดียวจะแบงเปน 2 สวนคือ side cutting edge และ end cutting edge ซึ่งแยกออกจากกันที่สวนมุมของมีดตดั (tool point) ที่มีรัศมีคงที่คาหนึง่เรียกวา nose radius (NR) สําหรับมุมที่เรยีกวา side cutting edge angle (SCEA) เปนตัวพจิารณาการเขา ตัดของมีดตัดทีก่ระทําตอชิน้งาน ซึ่งชวยในการลดแรงที่มดีกระทําตอชิน้งาน สวน end cutting edge angle (ECEA)เปนมุมทีท่ําใหเกิดชองวางระหวางหนามีดกับผิวใหมของชิ้นงานซึ่งชวยลดการขัดถูและ ความเสียดทานทีเ่กิดขึน้ระหวางมีดตดักับชิ้นงาน 

สวนประกอบ 7 อยางที่ใชในการพจิารณารูปรางของมีดตดัคมเดยีวเรียกวา tool geometry signature ประกอบไปดวย  NR SCEA ECEA SRA ERA s b  , , , , , ,α α  ตัวอยางเชน มีดตัดคมเดียวทีใ่ช ในงานกลึงจะระบุรูปรางของมีดตัดดวยคาตางๆ ดังนี้ 5, 5, 7, 7, 20, 15, 2/64 in

Chip Breakers การกําจัดเศษตดัเปนปญหาสําคญัในกระบวนการกลึงและกระบวนการกัด โลหะแบบตอเนื่อง โดยเฉพาะในกระบวนการกลึงวัสดุเหนยีว (ductile materials) ที่ความเร็วตดัสูงจะ เกิดเศษตดัที่ยาวและมวนงอ ซึ่งอาจเปนอันตรายตอผูปฏิบัติงาน ทําความเสียหายใหกับผิวของชิน้งาน และทําใหกระบวนการตดัไมมีประสิทธิภาพ Chip Breakers หรืออุปกรณกําจัดเศษตัดจึงเปน เครื่องมือที่ชวยทําใหเศษตัดสัน้ลงโดยมี 2 ลักษณะทีน่ิยมใชกบัมีดตัดคมเดยีว ดังแสดงในรูปที่ 9 

รูปท่ี 9 Two methods of chip breaking in single-point tools: (a) groove-type and (b) obstruction-type chip breakers 

อุปกรณตัดเศษชนิดแรกเรียกวา groove-type chip breaker จะถูกออกแบบใหเปนสวนหนึ่ง ของมีดตัด สวนอีกประเภทหนึง่เรียกวา obstruction-type chip breaker จะถูกออกแบบใหเปน ชิ้นสวนที่ติดตั้งเขากับผิวหนามีดตดัที่บรเิวณ rake face และสามารถปรับระยะใหเหมาะสมกบัการตัด ในสภาวะตางๆ กันได 

ผลของวัสดุที่ใชทํามีดตัดตอรูปรางของมดีตดั (Effect of Tool Material on Tool geometry) จากสมการของ Merchant ในบทที่ผานมา จะเห็นวา rake angle ที่มีคาบวก (positive angle) จะมีความเหมาะสมกับกระบวนการกัดตางๆ เนื่องจากจะชวยลดแรง อุณหภูมิ และกําลังงาน

16 

ที่ใชในกระบวนการกัด ในมีดตัดที่ทําจากเหล็กกลาความเร็วสูงมักจะกําหนดใหคา rake angle อยู ในชวง +5° ถึง +20° และเนื่องจากมีดตัดชนิดนีจ้ะมีคา strength และ toughness คอนขางสูง ดังนัน้ การที่พื้นที่หนาตดัของมีดที่ลดลงเนื่องจากคามุมที่สูงขึ้นจงึไมเปนปญหาตอการแตกหักของมดี นอกจากนี้เหล็กกลาความเร็วสูงยังสามารถนําไปผานกระบวนการทางความรอน (heat treatment) ให มีคมตัดที่แข็งขึน้ได และสามารถทํามีดตัดทั้งอันจากวัสดชุนิดนี้ 

สําหรับวัสดุที่มีความแข็งมากๆ เชน ซเีมนตคารไบดและเซรามิกส การกําหนดรปูรางของมีด ตัดจะตางออกไปเนื่องจากวัสดุกลุมนีจ้ะมีคาความแข็งสูงกวาเหล็กกลาความเร็วสูงแตมี toughness ต่ํากวา คาความแข็งแรงตอแรงเฉือนและแรงดึง (shear strength and tensile strength) ที่มีคอนขาง นอยและวัสดุประเภทนี้มักปรับปรุงคณุสมบัติโดยกระบวนการทางความรอนไมได ทําใหการออกแบบ รูปรางมีดตัดจากวัสดุกลุมนีจ้ะตางจากมีดตัดทีท่ําจากเหล็กกลาความเร็วสูง ประการแรกคือสําหรับ วัสดุที่แข็งมากๆ ตองออกแบบให rake angle มีคานอยๆ หรือใหมีคาลบ (negative angle) ซึ่งจะชวย ทําใหสามารถรับแรงอัดไดดีขึน้และลดการเกิดแรงเฉือน ตวัอยางเชน ซีเมนตคารไบดจะมีคา rake angle อยูในชวง -5° ถึง +10° สวนเซรามิกสจะกําหนดคา rake angle อยูในชวง -5° ถึง -15°  และ มักออกแบบให relief angle มีคานอยๆ (โดยปกตปิระมาณ 5°) ความแตกตางอีกประการหนึ่งของการ นําวัสดุเหลานี้มาทํามีดตดัคือ จะไมนิยมทํามีดตัดทั้งอันจากวัสดุประเภทนี้เนื่องจากจะมีราคา คอนขางแพง ดังนัน้จะใชเปนชิ้นสวนเล็กๆ ที่เรยีกวา insert ประกอบติดกับมดีตัดทีท่ําจากวัสดุอ่ืนโดย การเชื่อมติดหรือโดยการยดึทางกล ดงัแสดงในรูปที่ 10 รูป (a) เปนมีดตัดทั้งอันที่ทําจากเหล็กกลา ความเร็วสูง สวนมีดตัดในรูป (b) แสดงชิน้สวนของซเีมนตคารไบดที่ยึดตดิกับมีดที่ทําจากเหล็กกลา เครื่องมือ (tool steel) ดวยการเชื่อม ในรปู (c) แสดงชิ้นสวนซีเมนตคารไบดที่ยึดตดิกับมีดตัดดวยตัว ยึดทางกล (mechanical clamp) ขอดีของการยึดดวยตัวยึดทางกลคือสามารถหมุนเปลี่ยนคมของมีด ตัดเมื่อดานที่ถูกใชงานเกิดการสึกหรอ รวมถึงสามารถเปลีย่นชิน้สวนใหมได รูปรางของชิน้สวนมีดตดั เหลานีจ้ะมีความหลากหลายทั้เชนมีรูปรางเปนสามเหลีย่ม ส่ีเหลี่ยม กลม และรูปทรงอ่ืนๆ 

รูปท่ี 10 Three ways of holding and presenting the cutting edge for a single-point tool: (a) solid tool, typical of HSS; (b) brazed insert, one way of holding a cemented carbide insert; and (c) mechanically clamped insert, used for cemented carbides, ceramics, and other very hard materials

17 

4. ของไหลในกระบวนการตดั (Cutting Fluids) ของไหลในกระบวนการตัดหมายถึง ของเหลวหรือแกสที่ใชในกระบวนการตัดหรือกดัเพื่อ 

ปรับปรุงประสทิธิภาพของการตัด มีหนาที่หลัก 2 ประการ ไดแก 1) ลดความรอนที่เกิดขึ้นบรเิวณที่เกิด การเฉือน (shear zone) และบริเวณที่เกิดความเสียดทาน (friction zone) และ 2) ลดความเสียดทาน ที่เกิดขึน้ระหวางมีดตัดกับเศษตัดและมีดตดักับชิ้นงาน นอกจากนีย้ังมีประโยชนอื่นๆ เชน ชวยลางเศษ ตัดออกจากชิ้นงาน (โดยเฉพาะในการเจียระไน), ชวยลดอุณหภูมิของชิ้นงานทําใหงายในการหยิบจับ หรือเคลื่อนยาย, ลดแรงและกําลังในการตัด, ชวยปรับปรงุขนาดและผิวสําเร็จของชิ้นงาน 

4.1 ชนิดของของไหลในการตัด (Types of cutting fluids) การจําแนกประเภทของของไหลในการตัดจะพจิารณาจากหนาที่ (function) การทํางานกอน 

แลวจึงพิจารณาสวนผสมทางเคมี (chemical formulation) Cutting fluid function การจําแนกประเภทของของไหลในการตัดตามหนาที่การทํางาน จะ 

พิจารณาจากหนาที่หลักคือการลดความรอนและลดความเสียดทาน ดังนัน้จึงแบงไดเปน 2 ประเภท ไดแก 1) น้ําหลอเยน็ (coolants) และ 2) น้ํามันหลอลื่น (lubricants) 

น้ําหลอเยน็ (Coolants) จะมหีนาทีใ่นการลดความรอนที่เกิดขึ้นในกระบวนการตัดโดยการนํา ความรอนออกจากมีดตัดและชิ้นงาน ปริมาณที่ใชขึ้นอยูกบัคุณสมบัตทิางความรอนของน้ําหลอเยน็ ชนิดนั้นๆ โดยเฉพาะคาความรอนจําเพาะ (specific heat) และคาการนําความรอน (thermal conductivity) ยกตัวอยางเชน น้ําจะมีคาความรอนจําเพาะและคาการนําความรอนสูงเมื่อเทียบกับ ของเหลวชนิดอ่ืนๆ จึงเปนเหตุผลวาน้ํามักถูกใชเปนสวนผสมหลัก (water-based solutions) ในน้ํา หลอเย็น ซึ่งใชงานไดดใีนการตัดทีค่วามเร็วสูง และเหมาะที่จะใชกบัมีดตัดที่ทําจากเหล็กกลาความเร็ว สูง เปนตน 

น้ํามันหลอลื่น (Lubricants) เปนตัวหลอล่ืนซึง่มีน้ํามันเปนสวนผสมหลกั (oil-based fluids) เนื่องจากน้ํามันมคีุณสมบตัิในการหลอลื่นดี น้ํามันหลอลืน่จะชวยลดความเสียดทานทีเ่กิดขึน้ระหวาง มีดตัดกับเศษตัดและมีดตัดกับชิ้นงาน และมักใชในการตดัที่ความเร็วต่ํา เชน การเจาะ การตาบเกลียว เพราะมีแนวโนมที่จะสญูเสยีประสิทธิภาพทีค่วามเร็วสูงๆ เชน ที่ความเร็วมากกวา 400 ฟุต/นาที (120 เมตร/นาท)ี เนื่องจากการเคลื่อนที่ของเศษตัดทีค่วามเร็วสงูๆ จะทําใหน้ํามันหลอล่ืนเขาไปถึงสวนทีม่ีด ตัดกับเศษตดัสัมผัสกันไดยาก นอกจากนีท้ี่ความเร็วตัดสงูๆ ทําใหเกิดความรอนสูงซึ่งจะสงผลให น้ํามันระเหยกอนที่จะทําหนาที่หลอลืน่ แมวาหนาทีห่ลักของน้ํามันหลอลื่นคือลดความเสียดทานแตยัง มีผลตอการลดอุณหภูมิดวยเนื่องจากจะมีสวนผสมที่มีคาความรอนจําเพาะและคาการนําความรอน ซึ่งชวยนําความรอนออกจากกระบวนการตัดได นอกจากนี้คาความเสียดทานที่ลดลงจะชวยใหความ รอนลดลงไปดวย

18 

โดยปกติของไหลในกระบวนการตัดทั้งสองชนิดจะใกลเคียงกันเนื่องจาก ในน้ําหลอเย็นกจ็ะมี สวนผสมบางอยางทีช่วยในการลดความเสียดทาน และในน้ํามันหลอลื่นก็จะมีสารที่มีคุณสมบัติใน การนําความรอนออกจากกระบวนการตดัเชนกนั การใชของไหลในกระบวนการตัดจะมีผลตอคา C ใน สมการคํานวณอายุมีดตดัของเทยเลอร นัน่คือจะมคีาเพิ่มขึ้นประมาณ 10-40% แตจะไมมีผลตอคา n มากนัก 

Chemical Formulation of Cutting Fluids ประเภทของของไหลในการตัดตามสวนผสมทาง เคมี สามารถแบงได 3 กลุม คือ 1) cutting oils, 2) emulsified oils, และ 3) chemical and semi- chemical fluids คุณสมบัติและการใชงานของของไหลทั้งสามกลุมแสดงไดดังรูปที่ 11 

Cutting oils เปนของไหลในการตัดที่มีน้ํามันเปนสวนผสมหลัก ซึ่งอาจไดจากน้ํามนั ปโตรเลียม แรธาตุ สัตว หรือพชื แตที่ใชกนัทั่วไปคือน้ํามนัปโตรเลียมเนื่องจากมีมากและมีคณุสมบัติ ตามตองการ เพื่อใหมีคุณสมบัติในการหลอล่ืนที่ดีมักจะมกีารผสมน้ํามันหลายชนิด รวมถึงมีสวนผสม ทางเคมบีางชนดิเชน ซัลเฟอร คลอรีน และฟอสฟอรัส ที่จะทําปฏิกิริยากับผิวเศษตัดและผิวมีดตัด เพื่อใหเกิดฟลมบางๆ เรียกวา solid films ทําใหไมเกิดการสัมผัสกันโดยตรงของผิววัสดทุั้งสอง 

Emulsified oils เปนสวนผสมของน้ํากบัน้ํามัน โดยใชสารอีมัลซิไฟเออร ชวยใหสวนผสมเปน เนื้อเดยีวกัน โดยทั่วไปจะมีอัตราสวนของน้ําตอน้ํามันเปน 30:1 รวมถึงมีสวนผสมทางเคมีบางชนิดเชน ซัลเฟอร คลอรีน และฟอสฟอรัส เนื่องจาก emulsified oils มีสวนผสมที่เปนน้ําและน้ํามันทําใหมี คุณสมบัตเิปนทั้งสารหลอลื่นและสารหลอเยน็ 

Chemical fluids เปนสวนผสมของน้ํากบัสารเคมบีางชนดิ เชน ซัลเฟอร คลอรีน ฟอสฟอรัส และอ่ืนๆ จะมีคุณสมบัติการหลอเย็นดีแตการหลอลืน่ไมคอยดีเมื่อเทียบกับสองชนิดขางตน สวน semi-chemical fluids จะเพิ่มสวนผสมของ emulsified oils เล็กนอยเพื่อเพิ่มคณุสมบัตกิารหลอลื่น 

รูปท่ี 11 Three basic chemical formulations of cutting fluids and their application characteristics 

4.2 การใชงานของไหลในการตัด (Applications of Cutting Fluids) การใชงานของของไหลในกระบวนการตดัมีหลายรปูแบบ ในสวนนี้จะกลาวถึงวิธีการใชงาน 

ปญหาทีเ่กดิขึ้น และการบํารุงรักษา

19 

Application Methods วิธีการใชงานที่ใชกนัอยางแพรหลายวิธีแรก เรียกวา flooding หรือ flood-cooling เพราะปกตจิะใชกบัของไหลชนดิหลอเย็น ในวิธีนี้ของไหลจะถูกฉีดไปยงับริเวณ ผิวสัมผัสของมีดตัดกับเศษตดัและมีดตัดกับชิน้งานโดยตรง วิธีที่สองที่นิยมใชเรียกวา mist application ปกติมักใชกบัของไหลที่มีน้ําเปนสวนผสมหลกั ในวิธีนี้ของไหลจะถกูฉีดเปนละอองหรือ ฝอยเล็กๆ ดวยทออากาศความดันสูง วิธีหลงัมักมีประสทิธิภาพไมดีเทากับวิธีแรกแตดวยแรงดนัที่สูง ทําใหเขาถึงบรเิวณที่วิธีแรกเขาถงึไดยาก 

บางครั้งการใชงานของไหลในกระบวนการตัดสามารถทําไดโดยผูปฏิบัติงานโดยการใชกาหรือ กระปองน้ํามันเทลงในบรเิวณที่เกิดการตัดโดยตรง หรือใชแปรงทาสีชุบของไหลแลวทาในบรเิวณที่ ตองการ ตัวอยางของการใชงาน เชน ในการตาบเกลียว ซึง่ใชความเร็วต่ํา 

Cutting Fluid Filtration ของไหลที่ใชในกระบวนการตัดจะถูกปนเปอนดวยสารหรือสิ่ง สกปรกตางๆ เมื่อเวลาผานไป เปนผลใหเกิดกลิน่เหม็นทีเ่ปนอันตรายตอสุขภาพ รวมถึงประสทิธิภาพ ในการทํางานที่ลดลง วิธีการแกปญหาทําได ดังนี้ 

1)  เปลี่ยนของไหลตามความถี่หรือระยะเวลาการใชงาน เชน 2 ครั้ง/เดือน 2)  ทํางานโดยไมตองใชของไหลในการตัด 3)  ใชระบบการกรอง (filtration system) เพื่อรักษาความสะอาดอยางตอเนื่อง ซึ่งดีกวาวิธีที่ 

(1) ซึ่งสิน้เปลืองคาใชจายและเปนพษิตอสิ่งแวดลอม และดีกวาวิธีที่ (2) ซึ่งทําให คาใชจายในการผลิตเพิ่มเนื่องจากคุณภาพชิน้งานและอายุการใชงานของมีดตัดที่ต่ําลง 

ระบบกรองมักจะถูกติดตั้งกับเครื่องจักรหลายๆ เครื่องในโรงงานเพื่อแกปญหาการปนเปอน นอกจากนี้ยังมีประโยชนหรือขอดีอ่ืนๆ อีก เชน 

1)  ยืดอายุการใชงานของของไหลในการตัด 2)  ลดคาใชจายในการกําจัดของไหลที่ไมใชแลว 3)  ของไหลที่ใชสะอาดและลดอันตรายทีเ่กิดกับสุขภาพของผูปฏิบัติงาน 4)  การบํารุงรักษาเครื่องจักรลดลง 5)  อายุการใชงานของมีดตัดเพิ่มขึ้น

20 

แบบฝกหัดทายบท

21

22