CBN

Screen Shot 2559-02-14 at 1.40.43 PMเป็นชื่อเรียกย่อๆของ Cubic Boron Nitride ซึ่งเป็นวัสดุที่เกิดจากการสังเคราะห์ โดยยึดเอาโครงสร้างของเพชรที่แข็งที่สุดในโลกมาใช้ ด้วยการแทนที่อนุภาค carbon ในโครงสร้างด้วย Boron และ Nitrogen แทน ทำให้กลายเป็นวัสดุที่มีความแข็งรองลงมาแค่เพชรเท่านั้น แถมวัสดุ CBN นั้น ยังเหนือกว่าเพชรตรงที่คุณสมบัติ ทาง Physical Properties จะไม่เปลี่ยนแปลงงานเมื่อเจออุณหภูมิสูงๆ ซึ่งเพชรนั้นสามารถทนความร้อนได้ไม่เกิน 700 ºC ในขณะที่ CBN ยังสามารถคงค่าความแข็งได้แม้นอุณหภูมิจะสูงถึง 1000ºC ทำให้ CBN เหมาะกับการเอามาตัดวัสดุที่มีความแข็งสูงได้ดี (HRC45-65) นอกจากนี้ CBN ยังสามารถนำมากลึงงานเหล็กหล่อได้ โดยทางผู้เชี่ยวชาญได้เคยทดสอบและพบว่า ถ้าเงื่อนไขการกลึงดีๆ ประกอบกับส่วนผสมของเหล็กหล่อมีปริมาณ Si ที่เหมาะสม CBN นั้นแทบจะไม่เกิดการสึกหรอขึ้นเลย ซึ่งคงมีไม่กี่เงื่อนไขที่จะสามารถเจอได้ ส่วนวัสดุอื่นๆที่สามารถใช้ CBN ในการตัดขึ้นรูปก็มี Tools Steel, Nikel, Cobalt-based Superalloy, Sinter MaterialScreen Shot 2559-02-14 at 2.32.30 PM

 

เราสามารถแบ่งกลุ่มCBN คร่าวๆตามปริมาณของCBN ที่ผสมกับตัวประสานที่เป็นกลุ่มเซรามิค โดยถ้าปริมาณของCBN สูงกว่า75% จะเรียกว่า High Content CBN ส่วนกลุ่มที่มีปริมาณ CBNอยู่ระหว่าง40-55% เราจะเรียกว่า Low Content CBN Screen Shot 2559-02-28 at 3.33.46 PM

กลุ่ม High Content CBN นั้นจะเหมาะสำหรับงานเหล็กหล่อ ในขณะที่ Low Content CBN จะเหมาะกับงานวัสดุที่มีความแข็งสูง อ่านไปอ่านมา คงเริ่มจะงงว่าทำไมวัสดุแข็ง ไม่ใช้ High Content CBN เพราะ CBN ที่มีความแข็งรองจากเพชร ถ้ามีปริมาณมากๆก็น่าจะเหมาะกับงานเหล็กชุบแข็งมากกว่า ซึ่งจากการวิจัยนั้น  แม้น CBN จะทนความร้อนและการเกิดปฏิกิริยาเคมีได้ดี แต่ก็ไม่สามารถทนกับการสึกหรอที่เกิดจากกระบวนการเคมีในระหว่างการกลึงที่มีอุณหภูมิสูงได้ดี พยายามเข้าใจให้ได้ว่า วัสดุนั้นอาจทนความร้อนสูงและเฉื่อยต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมี แต่การสึกหรอจากกระบวนการทางเคมีที่เกิดในระว่างการกลึงหรือตัดนั้น ทำให้ CBN แพ้ทางและสึกหรอได้ไวขึ้นBoron-nitride-(sphalerite)-3D-balls

ความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างกลึงCBN กับชิ้นงานที่แข็งนั้น จะมีอุณหภูมิสูงมาก ซึ่งจะช่วยลดความแข็งของผิวชิ้นงานลง ทำให้สามารถขึ้นรูปชิ้นงานได้ง่ายขึ้น เราจะเห็นว่าเวลากลึงงานวัสดุชุบแข็งจะมีเศษที่ร้อนสีส้มคายออกมา ซึ่งทำให้วัสดุ CBN ที่แพ้ทางการสึกหรอทางเคมี เกิดการสึกหรอได้ง่าย ทำให้เวลาจะกลึงงานวัสดุแข็ง เราควรจะใช้ Low Content CBN เพื่อเพิ่มตัวประสารที่เป็นเซรามิคมาช่วยลดคุณสมบัติที่ด้อยของ CBNลง นั่นจึงเป็นเหตุผลว่าวัสดุแข็ง จึงเหมาะกับ Low Content CBNScreen Shot 2559-02-28 at 2.45.14 PM

หลักของ CBN นั้นคือ ทำหน้าที่รีดเฉือนวัสดุที่ผิวงานมีความอ่อนตัวลงในอุณหภูมิที่สูง (ผมใช้คำว่ารีดนะครับ) เพราะถ้าสังเกตุเม็ดมีด CBN นั้น จะมีการลบคมตัดเป็น chamfer ซึ่งผมว่ามันคือการรีดเนื้อผิววัสดุที่อ่อนตัวลงออกไป ถ้าเรียกแบบฝรั่งก็คือ Shear หรือเฉือนทางกลออกไป รูปข้างล่างเอามาจากข้อมูลทั่วไปของทาง Sandvik ผมขออนุญาติ ลงภาพไว้ให้ดูนะครับว่า Edge Preparation นั้นมีความสำคัญต่อลักษณะการใช้งาน และวัสดุชิ้นงาน โดยที่โดยรวมๆความแตกต่างของปริมาณ CBN ที่ใกล้เคียงอาจจะตัดสินกันที่คุณภาพของการเตรียมหน้ามีด (Edge Preparation)SV CBN

E6 เป็นหนึ่งในผู้ผลิตวัตถุดิบCBN ป้อนให้กับค่ายยักษ์ใหญ่ที่ทำเครื่องมือตัด CBN หลายๆค่าย แต่ละค่ายก็จะไปตั้งชื่อที่แตกต่างกัน จุดที่จะสามารถเปรียบเทียบได้ ก็ดูจากปริมาณ CBN ที่แสดงใน Properties ของวัสดุใน Catalgoue ของแต่ละผู้ผลิต ส่วนเรื่องลูกเล่นอื่นๆ เช่นความสม่ำเสมอของการเตรียมคมตัด Edge Preparation การชุบผิวCBN สีทองหรือสีม่วงเพื่อยืดอายุใช้งาน การเชื่อม CBN เข้ากับเม็ดมีด การเลือกใช้งาน CBN นั้นจึงมีความจำเป็นอย่างมากที่จะต้องเข้าใจทั้งวัสดุชิ้นงาน และลักษณะการขึ้นรูปว่าเป็นแบบมีการกระแทกสูงระหว่างตัด หรือผิวงานเรียบสม่ำเสมอ เพื่อที่จะสามารถเลือกเกรด CBN และการเตรียมหน้ามีดที่เหมาะสม

Sumitomo ก็เป็นอีกค่ายที่จะโดดเด่นเรื่อง CBN เนื่องจากมีการวิจัยและพัฒนาการสร้างวัสดุ CBN ขึ้นมาเอง ทำให้มีความแตกต่างจากค่ายอื่นๆบ้าง ทั้งยังสร้างสรรงานเม็ดมีด CBN แบบมี Chip Breaker ออกมา แต่ก็คงอีกไม่นาน ค่ายอื่นๆก็จะมีผลิตภัณฑ์ C&D คือ Copy และต่อยอดพัฒนาขึ้นมาแข่งScreen Shot 2559-02-14 at 2.28.26 PM

ในอดีต การเก็บผิวงานของวัสดุชุบแข็งนั้นจะใช้กระบวนการเจียระไน เพราะเครื่องมือตัดยังไม่สามารถทำได้ แต่เมื่อมี CBN กำเนิดขึ้นมา จึงกลายมาเป็นจุดเปลี่ยนของอุตสาหกรรมการขึ้นรูปโลหะ ที่ลดขั้นตอนในกระบวนการผลิตลง ซึ่งการเลือกใช้เม็ดมีด CBN แบบ Standard ที่มีใน Catalogue ของผู้ผลิตต่างๆ จะเหมาะสำหรับงานทั่วๆไปที่เน้นเร็วและสะดวกซื้อ แต่ถ้าต้องการเพิ่มอายุการใช้งานนั้น Edge Preparation ที่เหมาะสมจะส่งผลต่างออกมาได้ชัดเจนมากขึ้น นอกหนือไปจากการเลือกเกรดเม็ดมีดที่ถูกต้องแล้ว หวังว่าจะพอเป็นข้อมูลคร่าวๆในการเลือกใช้เครื่องมือตัดแบบ CBN ได้ถูกต้องและแม่นยำขึ้นนะครับ

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.