แบบจำลองประเมินความคลาดเคลื่อนของตำแหน่งการตัดบนชิ้นงาน ที่ถูกจับยึดด้วยตัวจับชิ้นงานก่อนกระบวนการตัด

บทคัดย่อ

บทคัดย่อ

ในกระบวนการผลิตที่ต้องอาศัยความเที่ยงตรงสูง (High Precision Machining) เช่น ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ แม่พิมพ์ และคอมพิวเตอร์ ผลจากความผิดพลาดเพียง เล็กน้อยอาจก่อให้เกิดความเสียหายเป็นมูลค่าสูง ก่อน เริ่มกระบวนการผลิต ชิ้นงานถูกจับยึดบนเครื่องจักร ด้วยฟิกซ์เจอร์ซึ่งมีความสำคัญเป็นอย่างมากใน การควบคุมคุณภาพของชิ้นงาน หากตำแหน่งชิ้นงาน เบี่ยงเบนไปจากที่ควรจะเป็นตำแหน่งการตัด ก็จะผิดพลาดไปด้วย งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์คือ สร้าง แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับทำนายความ คลาดเคลื่อนของตำแหน่งการตัดบนชิ้นงานก่อน เริ่มต้นกระบวนการตัด โดยแบ่งการวิเคราะห์ค่าความ คลาดเคลื่อนของตำแหน่งการตัดเป็นสองขั้นตอน ด้วยกันคือ 1. การประเมินในขั้นตอนการกำหนด ตำแหน่งชิ้นงาน ซึ่งผู้วิจัยได้นำหลักการการเปลี่ยนแปลง ทางเรขาคณิต (Geometric Transformation) มาทำการ วิเคราะห์เพื่อตรวจจับตำแหน่ง (Position) และลักษณะ การจัดวาง (Orientation) ของชิ้นงานที่เบี่ยงเบนไปใน ขณะที่วางอยู่ในฟิกซ์เจอร์ และ 2. การประเมินใน ขั้นตอนการจับยึดชิ้นงาน ผู้วิจัยได้นำระเบียบวิธีการ ทางไฟไนต์เอลิเมนต์มาทำการวิเคราะห์การเสียรูปของ ชิ้นงานที่มีสาเหตุมาจากแรงในการจับยึด และส่งผลให้ เกิดความคลาดเคลื่อนของตำแหน่งการตัด ผลการ วิเคราะห์ที่ได้จากงานวิจัยแสดงถึงลักษณะความ คลาดเคลื่อนของตำแหน่งการตัดพื้นผิวด้านบนของ ชิ้นงานที่ทำให้เกิดความผิดพลาดในการตัดชิ้นงาน ตามเส้นทางการเดินใบมีดที่ออกแบบไว้ โดยค่า ความคลาดเคลื่อนที่ประเมินได้นี้สามารถนำไปใช้ใน การออกแบบตำแหน่งและทิศทางการตัดของใบมีดให้ ชดเชยกับความคลาดเคลื่อนนั้นเพื่อเพิ่มความแม่นยำ และเป็นแนวทางในการกำหนดระยะพิกัดเผื่อที่มี ประสิทธิภาพในกระบวนการผลิตต่อไป

คำสำคัญ : ฟิกซ์เจอร์ ตัวกำหนดตำแหน่งชิ้นงาน ตัวจับยึดชิ้นงาน ความคลาดเคลื่อนของตำแหน่งการตัด

Abstract

Errors even of very small fraction in a precision manufacturing process could cause significant losses. Fixturing workpiece is an important procedure as it plays a crucial role in workpiece quality control. Whenever the actual workpiece position is displaced from its nominal position, machining errors are expected. This research aims to develop a mathematical approach to assess cutting deviation of a fixtured workpiece prior to machining. Geometric transformation was employed to capture rigid workpiece movements as results of locating errors. Local deformation exerted by clamping forces was subsequently analyzed by a finite element method. Displacement of surface coordinates on the workpiece as influenced by both locating and clamping errors is clearly shown. Without correction measures, quality of machined features would be impaired. Results from this research can be used to redesign cutting tool paths to accommodate such displacement and hence, increase feature accuracy. In addition, a more effective tolerancing system can also be established.

Keywords : Fixture, Locator, Clamp, Cutting Deviation