สรุปสั้นๆ

การทัพพิ้งภายในแม่พิมพ์สำหรับการตอกโลหะในอุตสาหกรรมยานยนต์เป็นกระบวนการผลิตขั้นสูงที่รวมการเดินเกลียวไว้ภายในไดอ์แบบโปรเกรสซีฟ โดยไม่จำเป็นต้องผ่านกระบวนการรองที่มีค่าใช้จ่ายสูง การประสานหัวทัพพิ้งให้สอดคล้องกับจังหวะของเครื่องอัดช่วยให้ผู้ผลิตสามารถบรรลุความเร็วในการผลิตมากกว่า 200 จังหวะต่อนาที (SPM) พร้อมรักษามาตรฐานคุณภาพแบบ "เสียหายเป็นศูนย์" ที่ผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่กำหนด เทคโนโลยีนี้ช่วยลดต้นทุนแรงงาน ปริมาณสินค้าระหว่างการผลิต (WIP) และพื้นที่การผลิตอย่างมีนัยสำคัญ

เหตุผลทางธุรกิจ: ทำไมการตอกโลหะในอุตสาหกรรมยานยนต์จึงต้องใช้การทัพพิ้งภายในแม่พิมพ์

อุตสาหกรรมยานยนต์ที่มีความมุ่งมั่นอย่างต่อเนื่องในการเพิ่มประสิทธิภาพ ทำให้การลดขั้นตอนการทำงานรองลงกลายเป็นกลยุทธ์สำคัญ โดยทั่วไปแล้ว ชิ้นส่วนที่ผ่านกระบวนการตัดแต่ง (stamped parts) และต้องมีรูเกลียว จะถูกส่งไปยังสถานีอื่นเพื่อดำเนินการเจาะเกลียวแบบแมนนวลหรือกึ่งอัตโนมัติ ซึ่งการ "หยุดชะงักของกระบวนการ" เช่นนี้ก่อให้เกิดจุดบกพร่องหลายประการ เช่น ต้นทุนการจัดการที่เพิ่มขึ้น ความเสี่ยงในการสลับปนเปื้อนของชิ้นส่วน และอัตราการผลิตรวมที่ช้าลง การรวมขั้นตอนการเจาะเกลียวเข้าไปในแม่พิมพ์ตัดแต่ง (stamping die) จึงเปลี่ยนกระบวนการทำงานนี้ให้กลายเป็นกระบวนการต่อเนื่องที่ทำได้ในขั้นตอนเดียว

ข้อได้เปรียบด้านต้นทุนและความเร็ว
ตัวขับเคลื่อนทางการเงินหลักคือการลดต้นทุนต่อชิ้นส่วน โดยการใช้การเคลื่อนไหวที่มีอยู่แล้วของเครื่องพับ หน่วยเจาะเกลียวในแม่พิมพ์สามารถผลิตชิ้นงานสำเร็จรูปได้ด้วยอัตราที่เทียบเท่ากับเครื่องตอกชิ้นงานเอง—บ่อยครั้งสูงถึง 250 SPM สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็ก ซึ่งเร็วกว่าเครื่องเจาะเกลียวแบบแยกเดี่ยวอย่างมาก นอกจากนี้ ต้นทุนการลงทุนสำหรับหน่วยเจาะเกลียวที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ (ซึ่งสามารถย้ายไปมาระหว่างแม่พิมพ์ต่างๆ ได้) มักจะต่ำกว่าการซื้อเครื่องเจาะเกลียวรองเฉพาะทาง

วัฒนธรรมศูนย์ข้อบกพร่อง
ผู้ผลิตรถยนต์ต้นทาง (OEMs) ต้องการการควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวด ระบบในแม่พิมพ์ช่วยปรับปรุงคุณภาพโดยธรรมชาติด้วยการรับประกันว่าตำแหน่งของเกลียวมีความแม่นยำสัมพันธ์กับลักษณะอื่นๆ ที่ถูกตอกขึ้นรูป มักควบคุมค่าความคลาดเคลื่อนไว้ภายใน 0.001–0.002 นิ้ว เซ็นเซอร์ที่ติดตั้งอยู่จะตรวจจับการหักของสว่านเกลียวหรือการป้อนผิดพลาดได้ทันที และหยุดเครื่องพับก่อนที่จะผลิตชิ้นงานบกพร่องออกมาหลายพันชิ้น ความสามารถนี้มีความจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับผู้จัดจำหน่ายที่ปฏิบัติตามมาตรฐาน IATF 16949

สำหรับผู้ผลิตที่เผชิญกับข้อจำกัดด้านกำลังการผลิต หรือผู้ที่ไม่ต้องการจัดการความซับซ้อนทางเทคนิคของการผลิตแม่พิมพ์ภายในองค์กร การส่งงานให้กับผู้นำอุตสาหกรรมที่มีศักยภาพเป็นกลยุทธ์ที่เหมาะสม เพื่อเร่งกระบวนการผลิตรถยนต์ของคุณด้วย เทคโนโลยีโลหะเส้าอี้ ซึ่งมีโซลูชันการขึ้นรูปแบบครบวงจรที่สามารถเชื่อมโยงช่องว่างจากต้นแบบอย่างรวดเร็วไปสู่การผลิตในปริมาณมาก โดยใช้เครื่องกดแรงดันสูงสุดถึง 600 ตัน

การเปรียบเทียบเทคโนโลยีหลัก: ระบบเซอร์โว เทียบกับ ระบบกลไก

การเลือกกลไกขับเคลื่อนที่เหมาะสมคือการตัดสินใจทางเทคนิคที่สำคัญที่สุดสำหรับวิศวกร การเลือกระหว่างหน่วยขับเคลื่อนแบบกลไกและแบบเซอร์โว ขึ้นอยู่กับปริมาณการผลิต ความซับซ้อนของชิ้นส่วน และงบประมาณ

กลไกการเจาะเกลียวในแม่พิมพ์แบบกลไก
หน่วยขับเคลื่อนแบบกลไกเป็นเครื่องจักรหลักของอุตสาหกรรม โดยจะถูกขับเคลื่อนโดยตรงจากจังหวะการเดินของเครื่องกด โดยทั่วไปใช้กลไกแบบวงล้อ-ฟันเฟือง (rack-and-pinion) หรือสกรูนำ (lead screw) การประสานงานแบบนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าดอกสว่านจะเข้าและออกจากวัสดุได้ตรงเวลาอย่างสมบูรณ์กับรอบการทำงานของเครื่องกด
ข้อดี: ต้นทุนเริ่มต้นต่ำ กะทัดรัด ทนทาน บำรุงรักษาง่าย และไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอก
ข้อเสีย: ความเร็วถูกผูกติดอย่างแน่นหนักกับเครื่องกด; มีความยืดหยุ่นจำกัดสำหรับการเปลี่ยนแปลงความลึกเกลียวโดยไม่ต้องเปลี่ยนเครื่องมือ

การเจียร์เกลียวในแม่พิมพ์แบบเซอร์โวไดรฟ์
ระบบเซอร์โวใช้มอเตอร์อิสระในการขับเคลื่อนเพลาเจียร์เกลียว ซึ่งทำให้การเจียร์เกลียวแยกออกจากความเร็วของแรมเครื่องกด ช่วยให้สามารถควบคุมความเร็ว แรงบิด และระยะเวลาหยุดได้อย่างตั้งโปรแกรมได้
ข้อดี: การควบคุมที่แม่นยำสำหรับชิ้นส่วนซับซ้อน ความสามารถในการ "ย้อนกลับเร็ว" เพื่อลดเวลาไซเคิล และสามารถเจียร์เกลียวเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ได้โดยไม่ต้องลดความเร็วของเครื่องกดหลัก
ข้อเสีย: ลงทุนครั้งแรกสูงกว่า (2-4 เท่าของเครื่องจักรกลไก) ต้องการการเชื่อมต่อไฟฟ้า และการบำรุงรักษายากกว่า

ตาม IMS Buhrke-Olson ระบบที่ใช้กลไกยังคงเป็นทางเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับงานผลิตจำนวนมากที่ตรงไปตรงมา ในขณะที่ระบบเซอร์โวให้ความยืดหยุ่นที่จำเป็นสำหรับสายการผลิตที่สร้างชิ้นส่วนหลากหลายรูปแบบ

การกำหนดค่าทางเทคนิค: จากบนลงล่าง, จากล่างขึ้นบน และตามแนวเทป

รูปร่างเรขาคณิตของชิ้นส่วนที่ถูกตอกและการออกแบบแม่พิมพ์โปรเกรสซีฟ เป็นตัวกำหนดรูปแบบทางกายภาพของหน่วยตอกเกลียว นักออกแบบแม่พิมพ์ต้องเลือกการติดตั้งที่สามารถรองรับการเคลื่อนที่ของวัสดุ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง 'การยกแถบ (strip lift)'

การตอกเกลียวจากบนลงล่าง

นี่คือรูปแบบมาตรฐานสำหรับชิ้นส่วนแบนที่มีการยกแถบน้อย หน่วยตอกเกลียวจะติดตั้งบนรองเท้าแม่พิมพ์ด้านบนและเคลื่อนลงมาพร้อมกับลูกสูบเครื่องอัดแรง เป็นวิธีที่พบได้บ่อยที่สุดและคุ้มค่าที่สุด สามารถทำงานได้ด้วยความเร็วสูง อย่างไรก็ตาม ต้องการให้แถบวัสดุคงที่และเรียบในช่วงที่ทำการตอกเกลียว

การเจาะเกลียวจากด้านล่างขึ้นด้านบน

เมื่อดายแบบโปรเกรสซีฟต้องการการยกแผ่นวัสดุมาก (เพื่อให้เคลียร์รูปทรงหรือส่วนที่ยื่นออกมา) วัสดุจะเคลื่อนที่ในแนวตั้งระหว่างสถานี ในกรณีเหล่านี้ หน่วยงานเจาะจากด้านล่างจะติดตั้งกับรองเท้าได้ด้านล่าง แผ่นวัสดุจะถูกกดลงบนสว่านเกลียว หรือสว่านเกลียวจะเลื่อนขึ้นไปพบกับแผ่นวัสดุ ผู้สร้าง ระบุว่าการเจาะเกลียวจากด้านล่างช่วยชดเชยการเคลื่อนที่ของวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยใช้จังหวะของเครื่องอัดในการจัดตำแหน่งชิ้นงาน แทนที่จะใช้ในการขับเคลื่อนการหมุน ซึ่งมีประโยชน์เมื่อการยกแผ่นวัสดุเกินขีดจำกัดปกติ

เทคโนโลยีตามการเคลื่อนที่ของแผ่นวัสดุ

สำหรับการประยุกต์ใช้งานที่จังหวะของเครื่องอัดสั้น หรือการยกแผ่นวัสดุมีมากเกินไป (มากกว่า 2.5 นิ้ว) หน่วยงานที่ทำงานตามการเคลื่อนที่ของแผ่นวัสดุคือทางแก้ปัญหา หน่วยเหล่านี้จะ 'เคลื่อนที่ตาม' แผ่นวัสดุเป็นระยะหนึ่งของจังหวะ ทำให้ช่วงเวลาการเจาะเกลียวยาวขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งช่วยให้สว่านเกลียวสามารถทำรอบการตัดเกลียวให้สมบูรณ์ แม้ในเครื่องอัดความเร็วสูงที่มีจังหวะสั้น ที่ซึ่งหน่วยแบบคงที่จะไม่มีเวลาเพียงพอในการเข้าและออกจากหลุม

ความเป็นเลิศในการดำเนินงาน: การหล่อลื่น การป้องกัน และการบำรุงรักษา

การนำระบบต๊าปในแม่พิมพ์มาใช้จำเป็นต้องมีแนวทางที่เข้มงวดในการบำรุงรักษาและปกป้องแม่พิมพ์ เพื่อป้องกันความเสียหายอย่างรุนแรงต่อเครื่องมือ

การหล่อลื่นและการระบายความร้อน
กระบวนการต๊าปสร้างความร้อนและความฝืดอย่างมาก หน่วยต๊าปในแม่พิมพ์รุ่นใหม่มักมีฟังก์ชัน "น้ำหล่อเย็นผ่านเครื่องมือ" ซึ่งส่งน้ำมันแรงดันสูงไปยังขอบตัดโดยตรง ไม่เพียงแต่ช่วยหล่อลื่นเกลียวเท่านั้น แต่ยังช่วยขจัดเศษโลหะที่อาจทำให้เครื่องมือติดขัดหรือทำให้ผิวชิ้นงานเสียหายได้อีกด้วย

เซ็นเซอร์ป้องกันแม่พิมพ์
เพื่อให้สามารถเดินเครื่องแบบ "ไร้คนดูแล" หรือมีการควบคุมขั้นต่ำ จำเป็นต้องมีระบบตรวจจับที่ทนทาน โดยเซ็นเซอร์ควรตรวจสอบ:
1. การมีอยู่ของต๊าป: ยืนยันว่าต๊าปยังคงสมบูรณ์หลังจากแต่ละรอบการทำงาน
2. ตำแหน่งของแผ่น: ตรวจสอบให้แน่ใจว่ารูถูกจัดแนวอย่างแม่นยำก่อนที่ต๊าปจะเริ่มทำงาน
3. ขีดจำกัดแรงบิด: ระบบเซอร์โวสามารถตรวจจับแรงบิดที่เพิ่มสูงขึ้น (ซึ่งบ่งชี้ว่าต๊าปทื่อหรือรูมีขนาดเล็กเกินไป) และหยุดเครื่องจักรทันที

การบำรุงรักษาแบบเปลี่ยนเร็ว
เวลาที่เครื่องหยุดทำงานทำลายกำไร การผลิตชั้นนำอย่าง ระบบแตะเกลียวอัตโนมัติ ใช้ชุดสกรูลูกบิดแบบล็อกได้ ซึ่งช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถเปลี่ยนดอกแตะที่สึกหรอได้ภายในไม่กี่วินาที โดยไม่ต้องถอดอุปกรณ์ออกจากเครื่องกด กำหนดการบำรุงรักษาตามปกติควรเน้นการทำความสะอาดเฟืองพิทช์ และตรวจสอบการซิงค์โครไนซ์ของจังหวะเพื่อป้องกันการฉีกขาดของเกลียว

คุณค่าเชิงกลยุทธ์ของการรวมระบบไว้ในแม่พิมพ์

การเปลี่ยนผ่านมาใช้ระบบแตะเกลียวภายในแม่พิมพ์ถือเป็นก้าวสำคัญด้านความพร้อมของกระบวนการตัดขึ้นรูปในอุตสาหกรรมยานยนต์ มันเปลี่ยนผู้ผลิตจากผู้จัดหาแผ่นเปล่าธรรมดา ไปสู่ผู้จัดหาชิ้นส่วนที่สมบูรณ์และมีมูลค่าเพิ่ม แม้ว่าจะต้องใช้ระยะเวลาในการเรียนรู้ทางด้านวิศวกรรม—โดยเฉพาะในเรื่องจังหวะการเคลื่อนที่และการจัดการการยกชิ้นงาน—แต่ผลตอบแทนจากการลงทุนที่ได้จากการลดโลจิสติกส์ขั้นที่สอง และการบรรลุผลผลิตที่ไร้ข้อบกพร่องนั้นเป็นสิ่งที่ปฏิเสธไม่ได้

สำหรับผู้จัดการโรงงาน การตัดสินใจในที่สุดคือการชั่งน้ำหนักระหว่างต้นทุนวิศวกรรมเบื้องต้น กับการประหยัดในระยะยาวด้านแรงงานและพื้นที่โรงงาน ไม่ว่าจะเลือกใช้เครื่องจักรกลแบบแข็งแรงทนทานสำหรับชิ้นงานที่ผลิตจำนวนมากอย่างต่อเนื่อง หรือระบบเซอร์โวที่ยืดหยุ่นได้สำหรับกลุ่มชิ้นส่วนหลากหลาย การทำเกลียวภายในแม่พิมพ์ถือเป็นหัวใจสำคัญของการผลิตรถยนต์ยุคใหม่ที่สามารถแข่งขันได้

คำถามที่พบบ่อย

1. ความเร็วสูงสุดสำหรับการทำเกลียวภายในแม่พิมพ์คือเท่าใด

ความเร็วในการผลิตขึ้นอยู่กับขนาดของดอกสว่าน วัสดุ และความลึกของเกลียวเป็นหลัก สำหรับรูขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก (เช่น M3 ถึง M5) ในโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ความเร็วอาจเกิน 200 SPM ได้ แต่สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าหรือวัสดุที่แข็งกว่า เช่น เหล็กความแข็งสูง มักจะทำงานช้ากว่า โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 60 ถึง 100 SPM เพื่อควบคุมความร้อนและยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือ

2. สามารถติดตั้งระบบการทำเกลียวภายในแม่พิมพ์เพิ่มเติมลงในแม่พิมพ์ที่มีอยู่แล้วได้หรือไม่

ใช่ แต่ต้องมีพื้นที่ตายเพียงพอ อุปกรณ์เจาะเกลียวมีขนาดกะทัดรัด แต่แม่พิมพ์จะต้องมีสถานีเปิดหรือมีพื้นที่ว่างเพียงพอระหว่างสถานีที่มีอยู่ เพื่อรองรับอุปกรณ์และระยะการเคลื่อนที่ของสตริปเปอร์ที่จำเป็น การปรึกษากับนักออกแบบแม่พิมพ์จึงเป็นสิ่งสำคัญ เพื่อกำหนดว่าสามารถปรับปรุงแม่พิมพ์เดิมได้หรือไม่ หรือจำเป็นต้องสร้างแม่พิมพ์ใหม่

3. คุณจะป้องกันไม่ให้เศษชิปทำลายแม่พิมพ์ได้อย่างไร

การจัดการเศษชิปมีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยระบบในแม่พิมพ์ส่วนใหญ่จะใช้สว่านพิเศษ (เช่น สว่านแบบรีดขึ้นรูป) ซึ่งขึ้นรูปเกลียวโดยไม่เกิดเศษชิป หากใช้สว่านแบบตัด จะมีการใช้น้ำหล่อเย็นแรงดันสูงผ่านเครื่องมือและระบบสุญญากาศ เพื่อล้างและนำเศษชิปออกไปทันที ป้องกันไม่ให้เศษชิปปนเปื้อนในแม่พิมพ์หรือทำให้ชิ้นงานเป็นรอย