เครื่องตอกขึ้นรูปช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตสมัยใหม่

คุณเคยสงสัยไหมว่าส่วนประกอบยานยนต์ที่มีความแม่นยำ เคสเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ทนทาน หรือแม้แต่ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กผลิตขึ้นจำนวนมากได้อย่างไร คำตอบมักจะอยู่ในเครื่องมือที่หลากหลายที่สุดอย่างหนึ่งของการผลิตในอุตสาหกรรม นั่นคือ เครื่องอัดขึ้นรูป (press machine) เครื่องจักรเหล่านี้ทำงานเหมือนช่างฝีมือที่ไม่รู้จักเหน็ดเหนื่อย โดยการขึ้นรูปสิ่งต่างๆ นับไม่ถ้วนในชีวิตสมัยใหม่ด้วยแรงทางกลที่แม่นยำ

โดยทั่วไปเรียกว่าเครื่องอัดกำลังหรือเครื่องขึ้นรูป อุปกรณ์เหล่านี้ใช้แรงดันที่ควบคุมเพื่อเปลี่ยนรูปร่างของชิ้นงาน จำเป็นสำหรับอุตสาหกรรมการผลิตโลหะและอุตสาหกรรมการขึ้นรูปพลาสติก เครื่องอัดขึ้นรูปต้องอาศัยผู้ปฏิบัติงานที่มีทักษะ ซึ่งมักเรียกว่าผู้ติดตั้งเครื่องมืออัดขึ้นรูป เพื่อให้มั่นใจว่าเครื่องจักรทำงานได้อย่างแม่นยำและมีประสิทธิภาพ

เครื่องอัดขึ้นรูปมีความแตกต่างกันอย่างมากตามเกณฑ์การจำแนกประเภทหลายประการ:

• ตามกลไกการขับเคลื่อน:
  • เครื่องอัดไฮดรอลิก: ใช้พลังงานของไหลสำหรับการใช้งานหนัก พร้อมจังหวะการทำงานที่ปรับได้
  • เครื่องอัดเชิงกล: ใช้ระบบส่งกำลังเชิงกลสำหรับการผลิตด้วยความเร็วสูงและปริมาณมาก
  • เครื่องอัดลม: ใช้ลมอัดสำหรับการทำงานน้ำหนักเบาด้วยโครงสร้างที่เรียบง่าย
• ตามการใช้งาน:
  • เครื่องอัดขึ้นรูป: เพิ่มความแข็งแรงและความเหนียวของโลหะ
  • เครื่องอัดปั๊มขึ้นรูป: ทำการตัด เจาะ และขึ้นรูป
  • เครื่องดัด: เชี่ยวชาญด้านการพับแผ่นโลหะ
  • เครื่องเจาะ: สร้างรูที่แม่นยำในแผ่นโลหะ
• ตามโครงสร้าง:
  • เครื่องอัดแบบ Toggle: ส่งแรงสูงผ่านกลไกการเชื่อมต่อ
  • เครื่องอัดแบบสกรู: เหมาะสำหรับงานอัดที่แม่นยำ
• ตามระบบควบคุม:
  • เครื่องอัดแบบดั้งเดิม: มีระบบควบคุมการทำงานพื้นฐาน
  • เครื่องอัดแบบเซอร์โว: รวมมอเตอร์เซอร์โวแบบตั้งโปรแกรมได้เพื่อความแม่นยำขั้นสูง

เครื่องจักรที่มีกรอบสี่เหลี่ยมเหล่านี้ ซึ่งโดยทั่วไปสร้างจากเหล็กช่อง C หรือท่อเชื่อม สร้างแรงตั้งแต่ 1 ถึง 30 ตันผ่านกระบอกสูบไฮดรอลิกหรือแม่แรงเชิงกล รุ่นที่เล็กกว่ามักเรียกว่าเครื่องอัดแบบอาร์เบอร์

การใช้งานทั่วไป ได้แก่ การประกอบส่วนประกอบแบบสอดแทรก เช่น เกียร์บนเพลา หรือแบริ่งในตัวเรือน การใช้งานครอบคลุมร้านซ่อมรถยนต์ ร้านเครื่องจักร และแม้แต่เวิร์กช็อปในบ้าน

• เครื่องเบรก: ขึ้นรูปแผ่นโลหะเป็นส่วนประกอบแชสซีและกล่องหุ้มอิเล็กทรอนิกส์ด้วยความแม่นยำระดับมิลลิเมตร และความจุสูงสุด 3,000 ตัน
• เครื่องเจาะ: สร้างรูพรุนที่แม่นยำในแผ่นโลหะ
• เครื่องอัดแบบ Fly: ใช้พลังงานจากล้อตุนกำลังสำหรับการขึ้นรูป
• เครื่องอัดปั๊มขึ้นรูป: เปลี่ยนรูปแผ่นโลหะผ่านแม่พิมพ์ที่ติดตั้งบนเตียงและสไลด์
• เครื่องปิดฝา: ผลิตฝาขวดด้วยความเร็วสูงถึง 660 หน่วยต่อนาที

เครื่องอัดไฟฟ้าแบบเซอร์โวแสดงถึงการก้าวกระโดดทางเทคโนโลยี โดยแปลงแรงบิดของมอเตอร์เซอร์โวเป็นแรงเชิงเส้นผ่านสกรูบอล ด้วยแรงและตำแหน่งที่ตรวจสอบผ่านโหลดเซลล์และตัวเข้ารหัส ระบบเหล่านี้ประหยัดพลังงานได้ 80-90% เมื่อเทียบกับเครื่องอัดแบบเดิม

เครื่องอัดเชิงกลแบบดั้งเดิมต้องใช้เครื่องจักรขนาดใหญ่เกินไปเพื่อให้ได้ตันที่เพียงพอ แต่เทคโนโลยีเซอร์โวช่วยให้สามารถใช้พลังงานได้อย่างแม่นยำตลอดจังหวะการทำงาน

เฟรมของเครื่องอัดขึ้นรูปแตกต่างกันไปตามข้อกำหนดการใช้งาน:

ก่อนที่จะมีเครื่องอัดเชิงกล การขึ้นรูปโลหะต้องอาศัยการตอกด้วยมือ การปฏิวัติอุตสาหกรรมได้นำเสนอค้อนไอน้ำ ซึ่งแนวคิดแรกถูกคิดค้นโดย James Watt ในปี 1784 แต่ถูกนำมาใช้จริงโดย James Nasmyth ในปี 1840 ภายในปี 1891 Bethlehem Steel ได้พัฒนาค้อนไอน้ำที่ให้แรงกระแทก 125 ตัน

เครื่องอัดสมัยใหม่ผสมผสานมอเตอร์ไฟฟ้าเข้ากับระบบไฮดรอลิก ในขณะที่แม่พิมพ์ยังคงพัฒนาควบคู่ไปกับเทคโนโลยีเครื่องอัด

เนื่องจากอันตรายที่มีอยู่ การทำงานของเครื่องอัดจึงต้องมีมาตรการป้องกันที่เข้มงวด ระบบควบคุมสองมือและม่านแสงช่วยป้องกันการเปิดใช้งานโดยไม่ได้ตั้งใจเมื่อผู้ปฏิบัติงานเข้าไปในเขตอันตราย