สรุปสั้นๆ

การตัดตุ๊กและการเจาะเป็นกระบวนการตัดเฉือนความเร็วสูงที่ใช้ลูกตอกและแม่พิมพ์ในการตัดโลหะแผ่นทั้งสองอย่าง ความแตกต่างที่สำคัญอยู่ที่ผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ ในกระบวนการตัดตุ๊ก ตัดเบื้องต้น (Blanking die) ชิ้นส่วนที่ถูกตอกออกมานั้นคือชิ้นส่วนที่ต้องการ ซึ่งเรียกว่า 'ตุ๊ก' ตรงกันข้าม ในกระบวนการเจาะ แม่พิมพ์เจาะทะลุ วัสดุที่ถูกตอกออกมานั้นถือเป็นของเสีย (เรียกว่า 'สลัก') และแผ่นโลหะที่เหลือซึ่งมีรูที่ถูกสร้างขึ้นใหม่คือชิ้นส่วนที่ต้องการ

กระบวนการตัดเฉือนพื้นฐาน: หลักการทำงานของการตัดตุ๊กและการเจาะ

โดยพื้นฐานแล้ว การตัดแผ่น (blanking) และการเจาะ (piercing) ต่างก็เป็นกระบวนการตัดด้วยเครื่องจักร ที่ใช้แยกชิ้นส่วนโลหะชิ้นหนึ่งออกจากแผ่นโลหะหรือแถบโลหะขนาดใหญ่กว่า กระบวนการนี้อาศัยการทำงานร่วมกันระหว่างตัวพันซ์ (ส่วนชาย) และได (ส่วนหญิง) เมื่อเครื่องอัดทำงาน จะดันพันซ์ให้เคลื่อนผ่านวัสดุและเข้าสู่ช่องเปิดของได สร้างแรงเฉือนมหาศาลที่ตัดโลหะได้ กระบวนการพื้นฐานนี้เหมือนกันทั้งสองกระบวนการ และเกิดขึ้นในสามขั้นตอนที่แตกต่างกัน

ตามการวิเคราะห์อย่างละเอียดของรอบการตัด ขั้นตอนแรกคือ การปรับปรุงพลาสติก เมื่อพันซ์สัมผัสกับวัสดุ จะออกแรงที่เกินขีดจำกัดความยืดหยุ่นของโลหะ ทำให้วัสดุเกิดการเปลี่ยนรูปอย่างถาวร วัสดุจะโค้งเข้าสู่ช่องเปิดของได สร้างขอบโค้งมนที่เรียกว่า 'die roll' การบีบอัดเริ่มต้นนี้เป็นลักษณะเฉพาะของชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปด้วยการตีขึ้นรูปทุกชนิด คุณภาพและขนาดของ die roll มักเป็นตัวบ่งชี้สภาพของเครื่องมือและพารามิเตอร์ของกระบวนการ

ขั้นตอนที่สองคือ การซึมผ่าน , ซึ่งเป็นช่วงการตัดเฉือนที่แท้จริง ในขณะที่เครื่องกดยังคงเคลื่อนตัวต่อไป ด้ามตอกจะถูกดันให้เข้าไปในวัสดุลึกขึ้น ขอบตัดของด้ามตอกและแม่พิมพ์เริ่มต้นการตัดเฉือนโลหะ ทำให้เกิดแถบที่มีผิวเรียบเงาบนขอบที่ถูกตัดทั้งชิ้นที่หลุดออก (สลัก) และวัสดุหลัก ภายใต้สภาวะอุดมคติ แถบที่ถูกเฉือนนี้จะมีความหนาประมาณหนึ่งในสามของความหนาทั้งหมดของวัสดุ ช่วงนี้ต้องใช้แรงกดอย่างมาก และเป็นจุดที่ความแม่นยำของชิ้นส่วนแม่พิมพ์มีความสำคัญสูงสุด

ในที่สุด กระบวนการก็จะสิ้นสุดลงด้วย โรคสะเก็ดเงิน ขั้นตอนนี้แรงกดต่อเนื่องจากหัวพันซ์จะทำให้เกิดความเครียดสะสม จนนำไปสู่การแตกร้าว รอยแตกจะขยายตัวจากทั้งด้านพันซ์และด้านได (die) ของวัสดุ จนกระทั่งมาบรรจบกัน ทำให้การแยกชิ้นส่วนสมบูรณ์ รอยแตกนี้จะสร้างส่วนที่เรียกว่า 'break' ของขอบตัด และอาจทิ้งขอบขรุขระเล็กๆ ที่เรียกว่า 'บาร์ร์ (burr)' ไว้ ถึงแม้ว่าหลักฟิสิกส์พื้นฐานจะเหมือนกัน แต่จุดประสงค์ในการออกแบบของแม่พิมพ์ตัด (blanking die) กับแม่พิมพ์เจาะ (piercing die) จะกำหนดว่าด้านใดของรอยตัดจะกลายเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้าย

ความแตกต่างหลัก: ชิ้นงาน กับ ของเสีย

ความแตกต่างที่สำคัญและสำคัญที่สุดระหว่างแม่พิมพ์ตัด (blanking die) กับแม่พิมพ์เจาะ (piercing die) คือจุดประสงค์ในการใช้งาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งส่วนใดของวัสดุที่ถูกตัดออกจะถือว่าเป็นผลิตภัณฑ์ และส่วนใดจะถูกทิ้งเป็นของเสีย การตัดด้วยแม่พิมพ์ตัดจะสร้างลักษณะภายนอกของชิ้นส่วน ในขณะที่การเจาะจะสร้างลักษณะภายในของชิ้นส่วน ความแตกต่างพื้นฐานนี้มีผลต่อการออกแบบอุปกรณ์เครื่องมือ และเป็นตัวกำหนดจุดเน้นในการควบคุมคุณภาพ

ใน การตัดแผ่นโลหะ การดำเนินการนี้คือชิ้นงานที่ถูกเจาะตัดออกจากวัสดุแผ่นจะเป็นชิ้นงานที่ต้องการ ในขณะที่วัสดุส่วนที่เหลือรอบๆ ซึ่งเรียกว่าแถบของเสียหรือโครงร่าง จะถูกทิ้งไป กระบวนการทั้งหมดได้รับการออกแบบเพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำด้านมิติและคุณภาพของขอบชิ้นงานที่ถูกเจาะออกมา หรือที่เรียกว่า 'แผ่นเปล่า' ตัวอย่างเช่น การผลิตเหรียญ เครื่องซีล หรือแผ่นเกียร์แบน ล้วนเป็นกระบวนการตัดแผ่นเปล่า เนื่องจากชิ้นส่วนเล็กที่แยกออกมาคือผลิตภัณฑ์สุดท้าย

ในทางกลับกัน การเจาะรู การดำเนินการนี้ทำขึ้นเพื่อสร้างรูหรือช่องเปิดบนชิ้นงาน โดยในกรณีนี้ วัสดุที่ถูกเจาะออกมานั้น—หรือที่เรียกว่าสลัก—จะถือเป็นของเสีย ส่วนแผ่นหรือชิ้นส่วนขนาดใหญ่ที่ตอนนี้มีรูอยู่ในตำแหน่งที่แม่นยำ คือผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ การสร้างรูสกรูบนโครงเครื่องคอมพิวเตอร์ ช่องระบายอากาศในกล่อง หรือรูตำแหน่งบนขาจับยึด ล้วนเป็นตัวอย่างของการเจาะรู โดยเน้นที่ความแม่นยำของขนาด รูปร่าง และตำแหน่งของรู

ความแตกต่างนี้มีผลโดยตรงต่อการออกแบบเครื่องมือ สำหรับแม่พิมพ์ตัด (blanking die) ขนาดของช่องในไดอ้างอิงถึงขนาดสุดท้ายของชิ้นงานที่ถูกตัดออกมา สำหรับแม่พิมพ์เจาะ (piercing die) ขนาดของพันซ์จะเป็นตัวกำหนดขนาดสุดท้ายของรู ส่วนต่างเล็กๆ แต่มีความสำคัญนี้ เป็นแนวทางให้ช่างทำแม่พิมพ์ทราบว่าควรกำหนดค่าความคลาดเคลื่อนในการผลิตไว้ที่พันซ์หรือได้ เพื่อให้ได้ความแม่นยำตามต้องการของชิ้นงาน หากคุณต้องการชิ้นส่วนที่ถูกตัดออก คุณควรใช้วิธีตัด (blanking) แต่หากคุณต้องการรูบนชิ้นงานขนาดใหญ่ คุณควรใช้วิธีเจาะ (piercing)

การออกแบบได้และช่องว่าง: รายละเอียดทางเทคนิค

นอกเหนือจากวัตถุประสงค์หลักแล้ว การออกแบบเชิงเทคนิคของแม่พิมพ์ โดยเฉพาะช่องว่างในการตัด (cutting clearance) ถือเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้การดำเนินงานมีคุณภาพสูง ช่องว่างในการตัดถูกนิยามว่าเป็นระยะห่างระหว่างขอบตัดของดายกับขอบตัดที่สอดคล้องกันของแม่พิมพ์ การมีช่องว่างที่เหมาะสมมีความจำเป็นอย่างยิ่งต่อคุณภาพของชิ้นงานสำเร็จรูปและอายุการใช้งานของเครื่องมือเอง การเลือกช่องว่างนี้ขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุ ความหนา และลักษณะของขอบที่ต้องการ

ช่องว่างที่ไม่ถูกต้องจะทำให้เกิดข้อบกพร่องที่คาดเดาได้ หากช่องว่างมีขนาดมากเกินไป วัสดุจะถูกดึงเข้าสู่ช่องของได (die) ก่อนที่จะตัด ทำให้เกิดขอบมนขนาดใหญ่ที่เรียกว่า die roll และเกิดขอบหยาบ (burr) อย่างมีนัยสำคัญ พื้นที่ตัดจะเล็กลงมาก และคุณภาพของขอบชิ้นงานจะต่ำลง หากช่องว่างมีขนาดน้อยเกินไป จะก่อให้เกิดแรงเครียดที่มากเกินควรทั้งต่อวัสดุและอุปกรณ์เครื่องมือ ซึ่งอาจทำให้เกิดการตัดซ้ำ (secondary shear) หรือแถบเงาที่สองบนพื้นผิวการแตกหัก ต้องใช้แรงตอกที่สูงขึ้นมาก และทำให้ขอบตัดของหัวตอก (punch) และไดสึกหรออย่างรวดเร็ว

ช่องว่างที่เหมาะสมที่สุดคือการถ่วงดุลระหว่างคุณภาพของขอบกับอายุการใช้งานของเครื่องมือ หลักเกณฑ์ทั่วไปสำหรับเหล็กมักแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของความหนาของวัสดุต่อข้างหนึ่ง

• การเเทกเหล็กแบบความแม่นยำ: สำหรับพื้นผิวตัดที่มีคุณภาพสูงพร้อมขอบหยาบต่ำที่สุด ช่องว่างมักจะเล็ก ประมาณ 5% ของความหนาของวัสดุ
• การขึ้นรูปแบบทั่วไป: เพื่อยืดอายุการใช้งานของไดและลดแรงตอก ช่องว่างจะมีขนาดใหญ่ขึ้นเล็กน้อย โดยทั่วไปอยู่ที่ 8%-10% ของความหนาของวัสดุ

การบรรลุค่าความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำนี้ในการผลิตเครื่องมือต้องอาศัยความเชี่ยวชาญอย่างมาก ผู้ผลิตชั้นนำด้านเครื่องมือแบบกำหนดเอง เช่น Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. เชี่ยวชาญในการสร้างแม่พิมพ์ตัดขึ้นรูปรถยนต์ที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งการควบคุมพารามิเตอร์เหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อผลิตชิ้นส่วนจำนวนหลายล้านชิ้นให้มีคุณภาพสม่ำเสมอ อีกหนึ่งคุณลักษณะการออกแบบที่สำคัญคือ ช่องว่างเชิงมุม ซึ่งเป็นการเอียงเล็กน้อยของช่องเปิดในแม่พิมพ์ เพื่อให้วัสดุแผ่นหรือเศษตัดสามารถผ่านไปได้โดยไม่ติดขัด และลดแรงดันภายในหลังจากการตัด

บริบทอุตสาหกรรม: การอธิบายกระบวนการตัดเฉือน ตอก และเจาะ

ในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม มักใช้คำว่า 'เจาะ' และ 'ตอก' แทนกันได้ ซึ่งอาจทำให้เกิดความสับสน แม้ว่ากระบวนการตัดแผ่น (blanking) จะเป็นกระบวนการที่แยกต่างหาก แต่การตอกกลับเป็นหมวดหมู่ที่กว้างกว่าและมีการทำงานที่ทับซ้อนกับการเจาะอยู่ ดังนั้นการเข้าใจความแตกต่างเล็กๆ นี้จึงเป็นสิ่งสำคัญต่อการสื่อสารที่ชัดเจนในสภาพแวดล้อมการผลิต

การชก คือคำเรียกโดยทั่วไปสำหรับกระบวนการที่ใช้แม่พิมพ์ตัดและแผ่นรองในการสร้างลักษณะเฉพาะบนแผ่นโลหะ อย่างไรก็ตาม ในความหมายทางเทคนิคที่พบบ่อยที่สุด การตัดด้วยแม่พิมพ์ (punching) หมายถึง กระบวนการที่วัสดุที่ถูกตัดออกถือเป็นของเสีย โดยนิยามนี้ การตัดด้วยแม่พิมพ์จึงมีหน้าที่เหมือนกับการเจาะ (piercing) ทั้งสองกระบวนการสร้างรู ช่อง หรือลักษณะภายในอื่นๆ บนชิ้นงาน และชิ้นส่วนที่หลุดออก (slug) จะถูกทิ้ง

กุญแจสำคัญคือต้องพิจารณาเจตนาเสมอ การเปรียบเทียบง่ายๆ ช่วยอธิบายความสัมพันธ์ได้: ถ้าคุณใช้เครื่องเจาะกระดาษสำนักงานทั่วไปเจาะรูบนกระดาษเพื่อใส่แฟ้ม คุณกำลัง การเจาะรู หรือ การชก รู; กระดาษคือชิ้นงานและวงกลมกระดาษเล็กๆ คือของเสีย ถ้าคุณเก็บวงกลมเล็กๆ เหล่านั้นมาใช้เป็นกระดาษฉลุ (confetti) คุณจะกำลัง การตัดแผ่นโลหะ กระดาษฉลุ; วงกลมคือชิ้นงานและแผ่นกระดาษคือของเสีย

เพื่อสรุปความสัมพันธ์:

• แบล็งกิ้ง (Blanking): วัสดุที่ถูกตัดออกคือผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ
• การเจาะ (Piercing): วัสดุที่เหลืออยู่หลังจากที่แม่พิมพ์ตัดเจาะรูคือผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ
• Punching: คำทั่วไปที่มักใช้ในความหมายเดียวกับการเจาะ โดยมีเป้าหมายเพื่อสร้างรู และวัสดุที่ถูกตัดออกจะถือเป็นของเสีย

ดังนั้น เมื่อพูดถึงกระบวนการตัดโลหะด้วยแม่พิมพ์ จึงเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องชี้แจงให้ชัดเจนว่าส่วนใดของวัสดุคือผลิตภัณฑ์สุดท้าย ซึ่งจะทำให้มั่นใจได้ว่าแม่พิมพ์ถูกออกแบบอย่างถูกต้อง และทุกคนที่เกี่ยวข้อง ตั้งแต่วิศวกรไปจนถึงช่างทำแม่พิมพ์ เข้าใจเป้าหมายของกระบวนการนี้

คำถามที่พบบ่อย

1. ความแตกต่างระหว่างการเจาะ (piercing) กับการตัดชิ้นงาน (blanking) คืออะไร

ความแตกต่างพื้นฐานอยู่ที่ผลลัพธ์ที่ต้องการ ในกระบวนการตัดชิ้นงาน (blanking) ชิ้นส่วนที่ถูกตัดออกจากแผ่นโลหะคือผลิตภัณฑ์สุดท้าย ซึ่งใช้สร้างลักษณะภายนอกของชิ้นส่วน ในขณะที่การเจาะ (piercing) วัสดุที่ถูกตัดออกถือเป็นของเสีย และเป้าหมายคือการสร้างรูหรือรูปร่างภายในบนแผ่นโลหะที่เหลืออยู่

2. แม่พิมพ์ตัดชิ้นงาน (blanking die) คืออะไร

แม่พิมพ์ตัด (Blanking die) เป็นเครื่องมือพิเศษที่ใช้ในงานโลหะ ซึ่งประกอบด้วยลูกสูบ (Punch) และชุดแม่พิมพ์ (Die set) ใช้ในเครื่องอัดเพื่อดำเนินการตัดวัสดุแผ่นให้ได้ชิ้นงานเรียบตามรูปร่างที่ต้องการ คุณลักษณะสำคัญคือ แม่พิมพ์ร่วมกับลูกสูบจะถูกออกแบบมาเพื่อผลิตชิ้นงานรูปร่างเฉพาะ (เรียกว่า 'blank') ซึ่งจะถูกใช้เป็นชิ้นส่วนสุดท้าย

3. ระยะเว้นระหว่างลูกสูบและแม่พิมพ์สำหรับการตัดและการเจาะคือเท่าใด?

ระยะเว้นระหว่างลูกสูบและแม่พิมพ์ คือ ช่องว่างระหว่างขอบตัดของลูกสูบและแม่พิมพ์ ระยะเว้นที่เหมาะสมจะแตกต่างกันไปตามความหนาของวัสดุและคุณภาพที่ต้องการ สำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำสูงและริมขอบนูนต่ำ ระยะเว้นโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 5% ของความหนาของวัสดุต่อข้าง แต่สำหรับงานทั่วไปที่ต้องการยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือ ระยะเว้นที่ใหญ่ขึ้น เช่น 8%-10% มักใช้กันทั่วไป

4. ต่างกันอย่างไรระหว่างการตัด (Blanking) และการเจาะ (Punching)?

แม้ว่าการตัดแผ่น (blanking) จะผลิตชิ้นส่วนที่สามารถใช้งานได้จากวัสดุที่ถูกตัดออก แต่การเจาะ (punching) มักถูกใช้ในความหมายเดียวกับการเจาะทะลุ (piercing) โดยในกระบวนการเจาะ เป้าหมายคือการสร้างรูบนชิ้นงาน และวัสดุที่ถูกนำออกไปจะถือว่าเป็นของเสีย ความแตกต่างที่สำคัญคือการพิจารณาว่าชิ้นส่วนที่ถูกเจาะออกหรือแผ่นที่เหลืออยู่คือผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ