หนึ่งในปัจจัยที่ส่งผลต่อความทนทาน ความแม่นยำและสมรรถนะการแปรรูปของเครื่องจักร คือ “ความเรียบของระนาบ” ซึ่งความเรียบของระนาบหมายถึง ระดับความแม่นยำของผิวระนาบบนโต๊ะทำงานว่ามีความเรียบตรงตามระนาบตามที่ต้องการเพียงใด ยิ่งค่าความเรียบสูงเท่าใด ความเสถียรของความแม่นยำในการแปรรูปและความน่าเชื่อถือในการใช้งานระยะยาวก็ยิ่งสูงขึ้น อย่างไรก็ตาม การเพิ่มความเรียบของระนาบให้ถึงระดับไมครอน (μm) ไม่สามารถใช้เพียงกระบวนการตัดหรือเจียรด้วยเครื่องจักรได้ทั้งหมด จำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีการขูดผิวซึ่งเป็นงานฝีมือซึ่งอาศัยทักษะและประสบการณ์ของผู้เชี่ยวชาญ

โดยในบทความนี้จะแนะนำเทคโนโลยีการขูดผิวของ JTEKT MACHINE SYSTEMS (Thailan) หรือ JMSTH

การขูดผิวเพื่อเพิ่มสมรรถนะการเลื่อนคืออะไร?

การขูดผิว คือ กระบวนการแปรรูปที่ใช้เครื่องมือเฉพาะที่เรียกว่า Scraper ขูดเอาส่วนที่นูนเล็ก ๆ บนผิวโลหะออกด้วยมือทีละน้อยเพื่อปรับค่าความเรียบของระนาบและความตั้งฉากให้มีความแม่นยำสูง ซึ่งกระบวนการนี้ถูกนำไปใช้กับชิ้นส่วนที่ต้องการสมรรถนะการเลื่อนสูง เช่น เตียงเครื่องจักร ผิวสไลด์ และรางนำ เป็นต้น

จุดเด่นของการขูดผิวไม่ได้อยู่ที่การทำให้ “เรียบที่สุดเท่าที่จะทำได้” แต่คือการ เหลือพื้นผิวขรุขระขนาดเล็กอย่างตั้งใจ ซึ่งหากผิวเรียบจนเกินไปจะทำให้เกิด “Ringing” ทำให้ชิ้นงานดูดติดกันและแยกออกจากกันได้ยาก ส่งผลให้การเลื่อนไม่ราบรื่น เกิดการสึกหรอ และทำให้ความแม่นยำในการแปรรูปลดลง อีกทั้ง พื้นผิวขรุขระขนาดเล็กที่เกิดจากการขูดผิวจะทำหน้าที่เป็นแอ่งกักเก็บน้ำมันหล่อลื่น จึงช่วยเพิ่มสมรรถนะการเลื่อน ลดการสึกหรอและป้องกันการจับตัวหรือการไหม้ของผิวสัมผัส

เนื่องจากกระบวนการนี้ต้องอาศัยประสบการณ์และการสัมผัสของช่างเทคนิค การขูดผิวจึงเป็นงานที่ต้องทำด้วยมือของผู้เชี่ยวชาญและถือเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีดั้งเดิมที่เป็นสัญลักษณ์ของอุตสาหกรรมเครื่องจักรญี่ปุ่น

ขั้นตอนและกระบวนการของการขูดผิว

การขูดผิวเป็นกระบวนการที่ต้องทำซ้ำหลายครั้ง เพื่อค่อย ๆ เพิ่มความแม่นยำ ซึ่งมีขั้นตอนหลักดังนี้

1. ตรวจสอบจุดสัมผัสกับผิวอ้างอิง
ทาสีผง (Blue) ลงบนแท่นระนาบหรืออุปกรณ์อ้างอิง จากนั้นนำชิ้นงานมาถูและสัมผัสเบา ๆ สีจะติดเฉพาะบริเวณที่นูน ทำให้สามารถระบุจุดที่ต้องขูดได้อย่างชัดเจน

2. การขูดด้วย Scraper
ใช้ Scraper ขูดเฉพาะบริเวณที่มีสีติดออกทีละเล็กน้อย โดยปริมาณที่ขูดในแต่ละครั้งจะน้อยมาก ซึ่งการทำซ้ำระหว่างการขูดและการตรวจสอบหลายรอบจะช่วยเพิ่มความเรียบของระนาบ

▲ บริเวณที่สีหลุดออก คือ ส่วนที่นูน ซึ่งการขูดเฉพาะจุดนี้จะช่วยลดความต่างระดับได้

3. งานเก็บผิวและตรวจสอบความแม่นยำ
ในขั้นตอนสุดท้ายจะใช้สีผงที่บางลงเพื่อตรวจสอบความหนาแน่นของจุดสัมผัสหรือที่เรียกว่า จำนวนจุดสัมผัสต่อหน่วยพื้นที่ ซึ่งเมื่อจุดสัมผัสกระจายอย่างสม่ำเสมอจะได้ผิวระนาบที่มีความแม่นยำระดับไมครอน

เทคนิคการขูดแท่นอ้างอิงด้วยแผ่น 3 แผ่น

ในการสร้างแท่นอ้างอิงที่เรียบมากซึ่งเรียกว่าแผ่นต้นแบบ (master plate) จะใช้แผ่น 3 แผ่นในเทคนิคที่เรียกว่าการขัดสามชั้นโดยการขัดแผ่นทั้ง 3 แผ่นเข้าด้วยกันจะได้แผ่นพื้นผิวอ้างอิงที่สมบูรณ์แบบ ซึ่งช่วยให้สามารถตกแต่งพื้นผิวได้อย่างแม่นยำสูง

▲ แท่นมาสเตอร์เพลตที่ JMSTH ใช้งาน

ในการสร้างแท่นอ้างอิงที่มีความเรียบสูงจะใช้แผ่นมาสเตอร์เพลต 3 แผ่น ขูด ถูเข้าหากันแบบสลับคู่ ซึ่งการใช้ 3 แผ่นจะช่วยหลีกเลี่ยงความคลาดเคลื่อนที่อาจเกิดขึ้นหากใช้เพียง 2 แผ่น ซึ่งอาจดูเรียบทั้งคู่แม้จะมีความโค้งเล็กน้อย โดยเมื่อทั้ง 3 แผ่นให้จุดสัมผัสสม่ำเสมอกันจะสามารถยืนยันได้ว่าทั้ง 3 ผิวมีความเรียบที่แท้จริง

คุณค่าที่การขูดผิวมอบให้กับเครื่องจักร

การขูดผิวไม่ใช่เพียงงานตกแต่งผิว แต่เป็นเทคโนโลยีที่ช่วยยกระดับสมรรถนะของเครื่องจักรจากรากฐาน
・ความแม่นยำของเครื่องจักรมีเสถียรภาพในระยะยาว
・ลดต้นทุนการบำรุงรักษา
・เพิ่มผลิตภาพและคุณภาพ

ปัจจุบันในประเทศไทย มีวิศวกรที่สามารถทำการขูดผิวได้จำนวน 6 คน โดยในจำนวนนี้มี 1 คนที่ผ่านการทดสอบตามมาตรฐานของบริษัทแม่และได้รับการรับรองในระดับ “Meister Level”

▲ ทีมงานวิศวกรของโรงงาน JMSTH