เจาะรูขนาดเล็กระดับไมครอน ต้องทำอย่างไร?

อัปเดตล่าสุด 14 มี.ค. 2565

ผู้เชี่ยวชาญด้านการเจาะรูให้นิยาม “Micro Drill” คือการเจาะรูขนาดเล็กที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 3 มิลลิเมตร ไปจนถึงรูที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางระดับไมครอน

รูขนาดเล็กมากบนชิ้นงานมักเจาะด้วยกระบวนการ Micro Punching, Micro Laser Cutting, หรือ Micro EDM อย่างไรก็ตาม ดอกสว่านก็สามารถใช้เจาะรูเหล่านี้ได้เช่นกัน โดยเจาะได้เล็กสุดถึง 30 µm โดยส่วนใหญ่แล้ว ความต้องการการเจาะรูขนาดเล็กไม่จำเป็นต้องเล็กถึงหลักไมครอน แต่อยู่ที่ 2 ถึง 3 มิลลิเมตร และบางครั้งอาจรูมีความลึกถึง 20xD

Advertisement

ความต้องการชิ้นงานที่มีรูเหล่านี้มักอยู่ในอุตสาหกรรมทั่วไป อากาศยาน แม่พิมพ์ และเครื่องมือแพทย์ เช่น รูระบายความร้อน รูสารหล่อเย็น รูน้ำมันหล่อลื่น รูระบายอากาศ และรูหัวฉีด

การเจาะรูขนาดเล็กให้สำเร็จมีหลายปัจจัย เริ่มจากตัวเครื่องจักรเองต้องมีสปินเดิลที่แม่นยำและมีค่า Runout ต่ำ ถัดมาคือตัวจับยึดเครื่องมือ หรือ ทูลโฮลเดอร์ (Tool Holder) ที่แม่นยำ ซึ่งโดยทั่วไปมักติดตั้งทูลส์ด้วยตัวเองเพื่อป้องกันความคาดเคลื่อนที่อาจเกิดขึ้นได้จากระบบติดตั้งทูลส์อัตโนมัติ

และส่วนที่สำคัญที่สุดในการเจาะรูขนาดเล็ก ซึ่งมี 2 ตัวเลือก คือ ดอกสว่าน Gun Drills และ ดอกสว่านร่องเกลียว (Twist Drills)

ที่แล้วมา การเจาะรูขนาดเล็กมักใช้ดอกสว่าน Gun Drills เป็นหลัก เนื่องจากดอกสว่านร่องเกลียวนั้นผลิตจากเหล็กไฮสปีด ซึ่งทำให้ความเร็วตัดและอัตราป้อนต่ำ และต้องกำจัดเศษออกจากรูอย่างต่อเนื่อง

อย่างไรก็ตาม การพัฒนาเกรดคาร์ไบด์ใหม่ที่มีความเหนียวสูง ทำให้สามารถผลิตดอกสว่านร่องเกลียวแบบบางและยาวได้ และสามารถใช้ความเร็วตัดและอัตราป้อนสูงได้ จึงเพิ่มอัตราการผลิตที่เหนือกว่าดอกสว่านแบบดั้งเดิม ดอกสว่านคาร์ไบด์ (Carbide Drills) รุ่นใหม่นี้จึงได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นในหมู่ผู้ใช้ดอกสว่านขนาดเล็ก

นอกจากนี้ ดอกสว่านคาร์ไบด์ยังมีคุณสมบัติต่าง ๆ เช่น ดอกสว่านคาร์ไบด์ที่มาพร้อมท่อน้ำยาหล่อเย็นในตัว ซึ่งท่อเหล่านี้มีขนาดเล็ก และสามารถหล่อเย็นได้ถึงส่วนคมของดอกสว่าน ทำให้สามารถควบคุณอุณหภูมิในการทำงานได้อย่างแม่นยำ ไปจนถึงดอกสว่านที่ออกแบบรูปทรงเป็นพิเศษเพื่อให้มีคมตัดและร่องที่ช่วยในการคายเศษตัดที่ดีขึ้น ไปจนถึงการเคลือบสารต่าง ๆ เช่น อะลูมิเนียม-ไททาเนียมไนไตรด์ เพื่อป้องกันการสึกหรอ ทำให้ดอกสว่านคาร์ไบด์เหมาะสำหรับการเจาะวัสดุหลายชนิด

“การเจาะรูขนาดเล็กระดับไมครอน หากต้องการรูขนาดเล็กมากเท่าไหร่ ก็ยิ่งต้องการความแม่นยำมากขึ้นเท่านั้น”

ดังนั้น ผู้ผลิตชิ้นส่วนจึงควรปรึกษาซัพพลายเออร์เพื่อหาดอกสว่านที่เหมาะสมกับลักษณะงานที่ต้องการที่สุด ไม่ว่าจะเป็นรูปทรงของดอกสว่าน คมตัด ร่องดอกสว่าน สารเคลือบ และอื่น ๆ ซึ่งหากได้ดอกสว่านที่เหมาะสมแล้ว ก็จะช่วยเพิ่มผลผลิตได้เป็นอย่างดี

ในด้าน “กระบวนการเจาะรู” ก็เป็นส่วนสำคัญเช่นกัน โดยผู้เชี่ยวชาญมีคำแนะนำ ดังนี้

1. เริ่มต้นการเจาะด้วยสว่านตัวนำ (Pilot drill) ที่ความลึก 1.5xD อย่างไรก็ตาม สามารถข้ามขั้นตอนได้สำหรับการเจาะรูที่ความลึกต่ำกว่า 12xD
2. เปลี่ยนมาใช้ดอกสว่านสำหรับทำงานจริง โดยเริ่มด้วยความเร็วรอบต่ำ
3. สลับไปที่ความเร็วปกติ จากนั้นเปิดระบบจ่ายน้ำหล่อเย็นทะลุและเจาะให้ได้ระดับความลึกที่ต้องการในการทำงานครั้งเดียว โดยทั่วไปแนะนำให้ใช้แรงดัน4. น้ำมันหล่อลื่น 300-1000 psi เพื่อให้แน่ใจว่าเศษจะหลุดออกจากรูอย่างอิสระ ใช้น้ำมันหล่อเย็นที่เหมาะสม และอัตราตัวกรองน้ำหล่อเย็นควร <20 µm
4. ลดความเร็วรอบและถอยดอกสว่านออก

ในการเจาะรูขนาดเล็ก อีกสิ่งที่ควรระวัง คือ ไม่ควรหยุดเจาะกลางทาง เนื่องจากเมื่อทำการถอยแล้วเจาะซ้ำจะทำให้ดอกสว่านเกิดแรงเค้น (Stress) อีกทั้งยังทำให้เกิดความไม่เสถียรในการเจาะ

รูปทรงของดอกสว่านก็เป็นอีกสิ่งที่ควรให้ความสำคัญเป็นอย่างยิ่ง การเตรียมคมตัดที่แม่นยำจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของทูลส์ การบำรุงรักษาดอกสว่านจากผู้ผลิตโดยตรงจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากผู้ผลิตมีความเข้าใจในรูปทรงของดอกสว่านอย่างละเอียด ทำให้ดอกสว่านใช้แล้วกลับมาเหมือนใหม่จะให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำมากกว่าการทำด้วยตัวเอง

และท้ายสุด สิ่งที่ควรจำคือ ผู้ผลิตชิ้นส่วนควรให้ความสำคัญกับการสึกหรอของดอกสว่านเป็นอย่างมาก เนื่องจากดอกสว่านที่ใช้เจาะรูขนาดเล็ก มีพื้นที่ให้ถายเทความร้อนได้ต่ำ หากนำดอกสว่านมาใช้งานที่เกินศักยภาพแล้วก็อาจนำมาซึ่งความเสียหายจนเกิดค่าใช้จ่ายได้ แม้ว่าดอกสว่านในปัจจุบันจะทนทานกว่าที่ผ่านมาก็ตาม