การตัดตัวอย่าง (Blanking) กับการเจาะ (Piercing): คู่มือสำหรับวิศวกรยานยนต์ด้านการขึ้นรูปโลหะ

สรุปสั้นๆ

ความแตกต่างพื้นฐานระหว่าง การตัดแผ่นโลหะ และ การเจาะรู อยู่ที่สิ่งที่เกิดขึ้นกับชิ้นโลหะที่ถูกตัดออก ("ก้อนโลหะ") ใน การตัดแผ่นโลหะ การตัดวัสดุเบื้องต้น ชิ้นส่วนที่ถูกตัดออกคือผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ("แผ่นวัตถุดิบ") ในขณะที่แผ่นโลหะที่เหลือจะกลายเป็นของเสีย การเจาะรู การเจาะรู แผ่นโลหะที่มีรูคือผลิตภัณฑ์ ส่วนก้อนโลหะที่ถูกเจาะออกจะกลายเป็นของเสีย

สำหรับวิศวกรยานยนต์ ความแตกต่างนี้กำหนดค่าความคลาดเคลื่อนของเครื่องมือ: แม่พิมพ์ตัดวัสดุเบื้องต้นจะถูกออกแบบให้มีขนาดตรงตามมิติของชิ้นส่วนเฉพาะ ในขณะที่แม่พิมพ์เจาะรูจะถูกออกแบบให้มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางรูตามที่ต้องการ ในสายการประกอบรถยนต์ทั่วไป การตัดวัสดุเบื้องต้นจะสร้างรูปร่างเริ่มต้นของแผงตัวถังหรือชิ้นส่วนโครง chassis จากม้วนโลหะ ในขณะที่การเจาะรูจะเพิ่มรูต่าง ๆ สำหรับอุปกรณ์ยึด ช่องระบายอากาศ หรือชิ้นส่วนตกแต่งในขั้นตอนการขึ้นรูปภายหลัง

ความแตกต่างหลัก: กลยุทธ์ชิ้นงานกับของเสีย

ในแวบแรก การตัดแผ่น (blanking) และการเจาะรู (piercing) ดูเหมือนจะเหมือนกันทุกประการ ทั้งสองกระบวนการใช้ชุดแม่พิมพ์ตัด (punch and die) เพื่อตัดผ่านโลหะแผ่น อย่างไรก็ตาม วัตถุประสงค์ทางวิศวกรรมนั้นตรงข้ามกันโดยสิ้นเชิง ซึ่งนำไปสู่กฎ "Inversion Rule" ของการขึ้นรูปโลหะ การเข้าใจกฎนี้จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการออกแบบกระบวนการ ประมาณการต้นทุน และการควบคุมคุณภาพในการผลิตรถยนต์

การตัดแผ่นโลหะ เป็นกระบวนการที่มีเป้าหมายเพื่อรักษาชิ้นงาน "คุกกี้" ไว้ และทิ้งส่วนที่เหลือคล้ายกับเศษแป้ง เมื่อแม่พิมพ์ตัดกระแทกลงบนแผ่นโลหะ ชิ้นส่วนที่ตกลงไปทางด้านล่างของแม่พิมพ์ (die) จะเป็นชิ้นงานที่มีค่า กระบวนการนี้มักเป็นขั้นตอนแรกในสายการผลิต ทำหน้าที่เปลี่ยนวัตถุดิบที่อยู่ในรูปม้วนให้กลายเป็นชิ้นงานแบนเรียบที่สามารถนำไปขึ้นรูปต่อได้ หากคุณกำลังผลิตฝากระโปรงรถ ขั้นตอนแรกที่ตัดรูปร่างฝากระโปรงขนาดใหญ่ออกมาจากม้วนเหล็ก ก็คือกระบวนการตัดแผ่น (blanking operation)

การเจาะรู (มักใช้สลับกันกับการตัดเจาะ แม้ว่าในบางบริบทจะมีความแตกต่างทางเทคนิค) คือกระบวนการที่มีเป้าหมายเพื่อเก็บชิ้นส่วนแผ่นโลหะและทิ้ง "เศษวัสดุ" ชิ้นส่วนที่ร่วงผ่านตายไปจะถือเป็นโลหะเหลือทิ้ง การเจาะทะลุ (Piercing) มักเป็นขั้นตอนรองที่ดำเนินการกับชิ้นงานที่ได้รับการตัดเบื้องต้นแล้ว เช่น สำหรับฝากระโปรงหน้ารถ ขั้นตอนต่อมาที่สร้างรูสำหรับหัวฉีดล้างกระจกบังลม หรือเครื่องหมายตกแต่งบนฝากระโปรง ก็ถือเป็นกระบวนการเจาะทะลุ

ตรรกะของการทำแม่พิมพ์: อะไรกำหนดขนาด?

ความแตกต่างของจุดประสงค์นี้เปลี่ยนแปลงวิธีการคำนวณช่องว่างและความคลาดเคลื่อนของผู้ผลิตแม่พิมพ์และเครื่องมืออย่างสิ้นเชิง:

• ในการตัดแผ่น (Blanking): The แม่พิมพ์ เป็นตัวกำหนดขนาดของชิ้นส่วน เนื่องจากชิ้นส่วนต้องผ่านเข้าไปในแม่พิมพ์ ช่องในแม่พิมพ์จึงถูกกลึงให้มีขนาดเท่ากับค่าตามแบบแปลนอย่างแม่นยำ ส่วนตัวดัน (Punch) จะถูกทำให้มีขนาดเล็กกว่าลงตามปริมาณช่องว่างที่ต้องการ
• ในการเจาะรู (Piercing): The การเจาะรู กําหนดขนาดของหลุม เนื่องจากรูคือลักษณะที่วัดบนสินค้า การเจาะถูกแปรรูปมาตรฐานการพิมพ์อย่างแม่นยํา การเปิด die จะทําให้ใหญ่ขึ้นด้วยจํานวนที่ต้องการความสะอาด

การ ทํา งาน ใน การ สร้าง รถ: ทุก อย่าง ที่ เหมาะ กับ การ ทํา

ในโลกที่เร็วมากของเครื่องตีพิมพ์รถยนต์ การตัดสีและการเจาะเป็นขั้นตอนที่ถูกจัดทําในเต้นรําที่ใหญ่กว่า แผนกกระบวนการรถยนต์ทั่วไปต้องผ่านการเรียงลําดับเฉพาะอย่างยิ่งที่รู้จักกันในชื่อกระบวนการ "Line Die" หรือ "Transfer Die" โดยการปฏิบัติการทั้งสองครั้งนี้ให้บริการผู้จัดการที่แตกต่างกัน

กระบวนการนี้เกือบจะเสมอไปเริ่มต้นด้วย เส้นที่ว่าง - ไม่ ที่นี่, รอยเหล็กหรืออลูมิเนียมขนาดใหญ่ถูกใส่เข้าไปในเครื่องพิมพ์ที่ "เปลือง" รูปแบบ 2 มิติแรก สําหรับแผ่นประตู, ข้างว่างนี้ดูเหมือน ภาพลักษณะของประตูที่ราบและหยาบ ขั้นตอนนี้เน้นการนํามาใช้งานวัสดุให้มากที่สุด เพื่อลดการสกร็อปเว็บ

เมื่อภาพว่างถูกสร้าง (วาด) เป็นรูป 3 มิติ การเจาะรู เข้ามาทำหน้าที่ กดตัดมักจะรวมการเจาะร่วมกับการตัดแต่ง การทำงาน เมื่อแผงบังโคลนหรือประตูเคลื่อนผ่านสายการกด สถานีการเจาะจะทำการตีอย่างแม่นยำเพื่อสร้างจุดยึดสำหรับกระจกมองข้าง ที่จับประตู และชุดสายไฟ แม่พิมพ์แบบโปรเกรสซีฟรุ่นใหม่อาจทำการเจาะพร้อมกันกับการดัดหรือการพับขอบ ซึ่งต้องใช้แกนดันที่ขับเคลื่อนด้วยแคมที่ซับซ้อนสามารถเจาะรูจากมุมข้างได้ ไม่ใช่แค่แนวตั้งเท่านั้น

สำหรับผู้ผลิตที่ขยายการผลิตจากต้นแบบไปสู่การผลิตจำนวนมาก การร่วมมือกับผู้ให้บริการงานขึ้นรูปโลหะที่มีศักยภาพเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง เทคโนโลยีโลหะเส้าอี้ นำเสนอโซลูชันงานขึ้นรูปโลหะสำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์อย่างครบวงจรที่สามารถเชื่อมช่องว่างนี้ พร้อมจัดส่งชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำตามมาตรฐาน IATF 16949 ตั้งแต่แขนควบคุมไปจนถึงโครงย่อยที่ซับซ้อน

การวิเคราะห์ทางวิศวกรรม: ค่าความคลาดเคลื่อนและคุณภาพของขอบ

นอกเหนือจากนิยามพื้นฐาน ฟิสิกส์ของการตัด—โดยเฉพาะ "โซนเฉือน" และ "โซนการแตกหัก"—มีบทบาทสำคัญต่อคุณภาพของชิ้นงาน เมื่อโลหะถูกตัด มันไม่ได้ถูกตัดอย่างเรียบร้อยเหมือนกระดาษ แต่มันจะเกิดการเปลี่ยนรูปร่างแบบพลาสติก (รอยงอ), จากนั้นจะเกิดการเฉือน (ผิวตัดเรียบ) และในที่สุดเกิดการแตกหัก (หลุดออก)

การตัดมาตรฐาน เทียบกับ การตัดละเอียด

ในการตัดชิ้นงานโลหะสำหรับยานยนต์แบบทั่วไป ขอบตัดจะมีโซนการแตกหักที่ขรุขระ ซึ่งสำหรับแผ่นตัวถังรถ ถือว่ายอมรับได้เพราะขอบมักจะถูกพับ (ม้วนทบ) หรือถูกซ่อนไว้ อย่างไรก็ตาม สำหรับชิ้นส่วนระบบส่งกำลังความแม่นยำสูง เช่น ฟันเฟืองเกียร์ อุปกรณ์พับเบาะ หรือแผ่นเบรก ขอบที่ขรุขระเช่นนี้ถือเป็นจุดที่ทำให้เกิดความล้มเหลว

นี่คือจุดเริ่มต้น การตัดเฉือนละเอียด เข้ามาเกี่ยวข้องในกระบวนการ ฟายน์แบล็งกิ้ง (Fine blanking) เป็นกระบวนการพิเศษที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งใช้ระบบแรงสามชั้น ได้แก่ แรงจากวี-ริง (V-ring impingement) เพื่อยึดวัสดุ แรงตัดหลัก และแรงต้านเพื่อรองรับชิ้นงาน วิธีนี้ช่วยกำจัดโซนการแตกร้าว ทำให้เกิดขอบที่เรียบเนียนสมบูรณ์จากการตัดเฉือน 100% แม้ว่าจะมีค่าใช้จ่ายสูงกว่ามากเนื่องจากต้นทุนเครื่องอัดและแม่พิมพ์ แต่ฟายน์แบล็งกิ้งช่วยลดความจำเป็นในการกลึงขั้นที่สอง (เช่น การไถหรือการเจียร) บนพื้นผิวการทำงานที่สำคัญ

การเจาะทะลุ กับ การตอก: ความแตกต่างเชิงลึก

แม้ว่ามักจะใช้เป็นคำพ้องความหมายกัน แต่วิศวกรยานยนต์บางรายแยกความแตกต่างของคำว่า "piercing" ว่าเป็นกระบวนการที่อาจเกี่ยวข้องกับการขึ้นรูปโลหะ ไม่ใช่เพียงแค่การตัดหรือขจัดโลหะออกเท่านั้น ตัวอย่างเช่น รูแบบ "pierced and extruded" จะสร้างขอบแหวน (ฟланจ์) รอบรู เพื่อเพิ่มพื้นที่สัมผัสเกลียวสำหรับสกรู ในขณะที่รูแบบ "punched" ธรรมดาจะเพียงแค่ตัดชิ้นส่วนเล็กๆ ออกไป ในทางตรงกันข้าม "lancing" เป็นกระบวนการที่ใกล้เคียงกับ piercing ซึ่งใช้ในการสร้างช่องระบายอากาศบนแผ่นกันความร้อน โดยไม่มีการขจัดวัสดุออก แต่จะทำการตัดและขึ้นรูปโลหะพร้อมกัน

ตารางเปรียบเทียบ: Blanking เทียบกับ Piercing เทียบกับ Punching

เพื่อสรุปความแตกต่างด้านเทคนิค ให้ใช้เมทริกซ์นี้เพื่อกำหนดว่ากระบวนการใดเหมาะสมกับความต้องการในการผลิตของคุณ

เหตุใดความแม่นยำจึงสำคัญในการออกแบบแม่พิมพ์

การเข้าใจความแตกต่างระหว่างกระบวนการตัดเฉือน (Blanking) และการเจาะ (Piercing) ไม่ใช่เพียงแค่การแยกความหมายเท่านั้น แต่เป็นพื้นฐานของการออกแบบแม่พิมพ์และการจัดการของเสีย การระบุผิดพลาดบนแบบแปลนอาจนำไปสู่การผลิตเครื่องมือที่ให้ชิ้นงานมีค่าความคลาดเคลื่อนผิดพลาด ตัวอย่างเช่น แม่พิมพ์ตัดเฉือนที่ถูกสร้างด้วยระยะเว้น (clearance) แบบการเจาะ จะทำให้ชิ้นงานมีขนาดเล็กกว่าที่กำหนดถึงสองเท่าของระยะเว้นนั้น ในอุตสาหกรรมยานยนต์ ซึ่ง 'การประกอบพอดี' และ 'งานตกแต่งภายนอก' เป็นตัวกำหนดคุณภาพแบรนด์ ข้อผิดพลาดดังกล่าวจึงมีค่าใช้จ่ายสูง

ไม่ว่าคุณจะกำลังออกแบบแม่พิมพ์แบบโปรเกรสซีฟสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างที่ซับซ้อน หรือแม่พิมพ์แบบทรานสเฟอร์สำหรับแผงผิวชั้น A การเข้าใจอย่างชัดเจนว่า "อะไรคือชิ้นงาน" และ "อะไรคือของเสีย" จะช่วยให้กลยุทธ์การผลิตแม่พิมพ์สอดคล้องกับข้อกำหนดของการประกอบขั้นสุดท้าย

คำถามที่พบบ่อย

1. การต่างกันระหว่างช่องว่างในการตัด (blanking) และช่องว่างในการเจาะ (punching clearance) คืออะไร

ความแตกต่างอยู่ที่องค์ประกอบของเครื่องมือใดเป็นตัวกำหนดขนาดสุดท้าย ในกระบวนการตัด (blanking) ช่องว่างจะถูกกำหนดที่หมัด (punch) (ทำให้หมัดเล็กกว่า) เพราะช่องเปิดของไดอัป (die) เป็นตัวกำหนดขนาดของชิ้นงานที่สำเร็จ ส่วนในกระบวนการเจาะหรือเพียร์ซซิ่ง (piercing) ช่องว่างจะถูกกำหนดที่ไดอัป (ทำให้ไดอัปใหญ่กว่า) เพราะขนาดของหมัดเป็นตัวกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางของรูที่เจาะ

2. สามารถทำกระบวนการตัด (blanking) และเจาะ (piercing) บนเครื่องเดียวกันได้หรือไม่

ได้ ในระบบที่เรียกว่า "แม่พิมพ์แบบโปรเกรสซีฟ (progressive die)" แถบโลหะจะเคลื่อนผ่านสถานีต่างๆ หลายจุดภายในเครื่องกดเครื่องเดียว โดยทั่วไปจะมีการเจาะรู (piercing) ที่สถานีแรกๆ และจากนั้นจึงตัดชิ้นงานออก (blanking) ที่สถานีสุดท้าย การรวมกระบวนเหล่านี้เข้าด้วยกันช่วยให้เกิดความเร็วสูงและรักษาระดับความคลาดเคลื่อนสัมพัทธ์ระหว่างรูและขอบชิ้นงานได้อย่างสม่ำเสมอ

3. อะไรเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดครีบ (burr) ในการตัด (blanking) กับการเจาะ (piercing)

ในกระบวนการทั้งสองแบบ เศษคม (ขอบที่แหลมและยกขึ้น) จะเกิดขึ้นที่ด้านของโลหะซึ่งออกจากรูปเครื่องมือ โดยในการตัดชิ้นงาน (blanking) เศษคมจะอยู่ด้านของพันซ์ของชิ้นงานที่ถูกตัด ส่วนในการเจาะรู (piercing) เศษคมจะอยู่ด้านของไดอีของแผ่นโลหะ การควบคุมความสูงของเศษคมจึงมีความสำคัญต่อความปลอดภัยและการประกอบ ซึ่งมักจำเป็นต้องทำการลับเครื่องมือเป็นประจำหรือดำเนินการลบเศษคมเพิ่มเติม