Cutting Speed vs Feed Rate vs Spindle Speed ต่างกันอย่างไร?
Cutting Speed vs Feed Rate vs Spindle Speed ต่างกันอย่างไร?
ในงาน CNC Milling หลายคนมักสับสนระหว่าง Cutting Speed, Feed Rate และ Spindle Speed เพราะทั้ง 3 ค่านี้เกี่ยวข้องกับ “ความเร็ว” เหมือนกัน แต่ความหมาย หน่วยวัด สูตรคำนวณ และผลกระทบต่อชิ้นงานแตกต่างกันอย่างชัดเจน
สรุปสั้น ๆ ก่อนเริ่มอ่าน
ถ้าจำแบบง่ายที่สุด Cutting Speed คือความเร็วตัดที่คมตัดสัมผัสวัสดุ, Spindle Speed คือรอบหมุนของดอก และ Feed Rate คือความเร็วที่ดอกหรือโต๊ะงานเคลื่อนที่ไปข้างหน้า
3 ค่านี้คือหัวใจของการตั้งค่าตัดเฉือน CNC
ถ้าตั้งค่า Cutting Speed, Feed Rate และ Spindle Speed ได้ถูกต้อง งานกัดจะนิ่งขึ้น ผิวงานดีขึ้น ดอกกัดสึกช้าลง และลดโอกาสเกิดปัญหา เช่น ดอกไหม้ ดอกหัก ผิวเป็นรอย หรือเศษตัดไม่ออกตามต้องการ
Cutting Speed
คือความเร็วที่คมตัดของดอกกัดเคลื่อนผ่านผิววัสดุ มีหน่วยเป็น m/min ใช้บอกความเร็วตัดจริงที่เกิดขึ้นบริเวณคมตัด
Feed Rate
คือความเร็วในการป้อนดอกกัดหรือโต๊ะงานให้เคลื่อนที่ไปตามแนวตัด มีหน่วยเป็น mm/min ส่งผลโดยตรงต่อ Chip Load และเวลาในการผลิต
Spindle Speed
คือความเร็วรอบของสปินเดิลหรือดอกกัด มีหน่วยเป็น rev/min หรือ RPM เป็นค่าที่เครื่อง CNC ใช้หมุนดอกกัดจริง
Cutting Speed, Feed Rate และ Spindle Speed ต่างกันตรงไหน?
ทั้ง 3 ค่าเกี่ยวข้องกัน แต่ไม่ใช่ค่าเดียวกัน การเข้าใจความสัมพันธ์นี้จะช่วยให้ตั้งค่า Speed / Feed ใน CAM ได้แม่นยำขึ้น และลดปัญหาที่เกิดจากการใช้ RPM หรือ Feed แบบเดาสุ่ม
| หัวข้อ | Cutting Speed | Feed Rate | Spindle Speed |
|---|---|---|---|
| สัญลักษณ์ | Vc | F | N หรือ RPM |
| ความหมาย | ความเร็วที่คมตัดเคลื่อนผ่านผิววัสดุ | ความเร็วป้อนแนวเส้นตรงของดอกหรือโต๊ะงาน | จำนวนรอบหมุนของสปินเดิลต่อนาที |
| หน่วยที่ใช้บ่อย | m/min | mm/min | rev/min หรือ RPM |
| เกี่ยวข้องกับ | วัสดุ, ดอกกัด, Coating, ความร้อน | จำนวนฟัน, Feed per Tooth, Chip Load | Cutting Speed และขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางดอก |
| ผลกระทบหลัก | อายุคมตัด ความร้อน และคุณภาพผิว | อัตราการกินเนื้อ งานเสร็จเร็ว และภาระดอก | ความเร็วหมุนจริงของเครื่องและดอกกัด |
สูตรคำนวณ Spindle Speed และ Feed Rate
ในงานกัด CNC โดยทั่วไปจะเริ่มจากเลือก Cutting Speed ตามวัสดุและชนิดดอกกัด จากนั้นคำนวณเป็น RPM แล้วนำ RPM ไปคำนวณต่อเป็น Feed Rate
1) สูตรคำนวณ Spindle Speed
ใช้แปลงค่า Cutting Speed ให้เป็นรอบหมุนจริงของสปินเดิล
หน่วย m/min
หน่วย mm
ประมาณ 3.1416
2) สูตรคำนวณ Feed Rate
ใช้คำนวณความเร็วป้อนจริงที่ใส่ในโปรแกรม CNC
รอบต่อนาที
ของดอกกัด
mm/tooth
ตัวอย่างคำนวณจากงานจริง
สมมติใช้ดอกกัด End Mill ขนาด 10 mm, วัสดุเลือก Cutting Speed = 120 m/min, ดอกมี 4 ฟัน และใช้ Feed per Tooth = 0.05 mm/tooth
คำนวณ RPM
RPM = (1000 × 120) / (3.1416 × 10)
- RPM ≈ 3,820 rev/min
- เป็นค่าความเร็วรอบที่ใช้ตั้งในเครื่อง CNC
คำนวณ Feed Rate
Feed Rate = 3,820 × 4 × 0.05
- Feed Rate ≈ 764 mm/min
- เป็นความเร็วป้อนแนวเส้นตรง
ตรวจสอบความเหมาะสม
ค่าที่คำนวณได้ควรตรวจสอบร่วมกับความแข็งวัสดุ ความยาวยื่นดอก สภาพเครื่อง การจับยึด และกลยุทธ์ Toolpath
- ถ้าเสียงตัดหนักเกินไป ให้ลด Feed หรือ Ae/Ap
- ถ้าดอกไหม้ ให้ตรวจสอบ RPM, Coolant และ Chip Evacuation
ถ้าปรับค่าเพิ่มขึ้น จะเกิดอะไรขึ้น?
การเพิ่มค่าแต่ละตัวไม่ได้ให้ผลเหมือนกัน เช่น เพิ่ม RPM อาจทำให้ Cutting Speed สูงขึ้น แต่ถ้าไม่ปรับ Feed Rate ตาม อาจทำให้ Chip Load ต่ำเกินไปจนเกิดการถูมากกว่าการตัด
จุดสำคัญคือ “Balance”
ค่าที่ดีไม่ใช่ RPM สูงที่สุด หรือ Feed สูงที่สุด แต่คือค่าที่ทำให้ เศษตัดออกดี เสียงตัดนิ่ง ผิวงานสวย ดอกไม่ร้อนเกินไป และเครื่องรับโหลดได้
ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยในการตั้งค่า CNC
ปัญหาหลายอย่างในงานกัดไม่ได้เกิดจากเครื่อง CNC หรือดอกกัดเพียงอย่างเดียว แต่อาจเกิดจากการตั้งค่า Speed และ Feed ไม่สัมพันธ์กัน
RPM สูง แต่ Feed ต่ำเกินไป
คมตัดอาจไม่ได้กินเนื้อวัสดุจริง แต่เกิดการถู ทำให้เกิดความร้อน ผิวงานไหม้ และดอกสึกเร็วกว่าปกติ
Feed สูง แต่ RPM ไม่พอ
Chip Load หนาเกินไป ทำให้เสียงตัดหนัก เครื่องสั่น ดอกบิ่น หรือเกิดปัญหาดอกหักในงานกัดหนัก
ใช้ค่าเดียวกับทุกวัสดุ
อะลูมิเนียม เหล็กกล้า สแตนเลส และวัสดุแข็งต้องใช้ค่า Cutting Speed และ Feed per Tooth แตกต่างกัน ไม่ควรใช้ค่าชุดเดียวกันทั้งหมด
ในโปรแกรม CAM ควรตั้งค่าตามลำดับอย่างไร?
ในการเขียนโปรแกรม CNC ด้วย CAM Software เช่น Mastercam ควรเริ่มจากข้อมูลวัสดุและดอกกัดก่อน แล้วจึงปรับ Speed / Feed ให้เหมาะกับ Toolpath จริง
เลือกวัสดุและดอกกัด
ระบุวัสดุชิ้นงาน เช่น Aluminum, S45C, SUS304 หรือ P20 แล้วเลือกชนิดดอกกัด ขนาดดอก จำนวนฟัน และ Coating ให้เหมาะสม
กำหนด Cutting Speed
เลือก Vc ตามคำแนะนำของผู้ผลิตดอกกัด หรือฐานข้อมูล Cutting Data จากนั้นคำนวณเป็น RPM ตามขนาดดอก
กำหนด Feed per Tooth
เลือก fz ตามขนาดดอก วัสดุ ความแข็งแรงของงานจับยึด และรูปแบบ Toolpath แล้วคำนวณเป็น Feed Rate
ตรวจสอบ Ae / Ap
ตรวจสอบความลึกตัด Ap และความกว้างตัด Ae เพราะค่า Speed / Feed ที่ดีต้องสัมพันธ์กับปริมาณเนื้อวัสดุที่ดอกกัดรับจริง
จำลอง Toolpath
ใช้ Backplot, Verify หรือ Machine Simulation เพื่อตรวจสอบการเคลื่อนที่ ป้องกันชน และดูปริมาณเนื้อที่ถูกตัดออก
ทดลองและปรับหน้างาน
ฟังเสียงตัด ดูเศษตัด ตรวจผิวงาน และวัดโหลดเครื่อง เพื่อปรับค่าจริงให้เหมาะกับสภาพเครื่องและการจับยึด
บทความที่เกี่ยวข้อง
ต้องการตั้งค่า Speed / Feed ให้เหมาะกับงานจริง?
หากโรงงานของคุณต้องการใช้ Mastercam ให้เต็มประสิทธิภาพ ตั้งค่า Cutting Data, Toolpath, Post Processor หรืออบรมทีมงานให้เข้าใจการกัด CNC อย่างเป็นระบบ ทีม Leadsoft สามารถช่วยวางแนวทางให้เหมาะกับเครื่อง วัสดุ และงานผลิตจริงได้
คำถามที่พบบ่อย
Cutting Speed กับ Spindle Speed ต่างกันอย่างไร?
Cutting Speed คือความเร็วที่คมตัดเคลื่อนผ่านผิววัสดุ มีหน่วย m/min ส่วน Spindle Speed คือจำนวนรอบหมุนของสปินเดิล มีหน่วย RPM โดย RPM จะคำนวณมาจาก Cutting Speed และขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางดอกกัด
Feed Rate กับ Feed per Tooth ต่างกันอย่างไร?
Feed Rate คือความเร็วป้อนรวมของดอกหรือโต๊ะงาน มีหน่วย mm/min ส่วน Feed per Tooth หรือ fz คือระยะป้อนต่อฟันหนึ่งฟันของดอกกัด มีหน่วย mm/tooth โดย Feed Rate = RPM × จำนวนฟัน × Feed per Tooth
ถ้าเพิ่ม RPM แต่ไม่เพิ่ม Feed Rate จะเกิดอะไรขึ้น?
Chip Load ต่อฟันจะลดลง อาจทำให้คมตัดถูวัสดุมากกว่ากัดจริง ส่งผลให้เกิดความร้อน ดอกสึกเร็ว และผิวงานอาจไม่ดี โดยเฉพาะในวัสดุที่เกิดความร้อนได้ง่าย
ควรเริ่มตั้งค่าจาก RPM หรือ Feed Rate ก่อน?
โดยทั่วไปควรเริ่มจากเลือก Cutting Speed ตามวัสดุและดอกกัด จากนั้นคำนวณ RPM แล้วจึงเลือก Feed per Tooth เพื่อคำนวณ Feed Rate ต่อไป
ทำไมค่าที่คำนวณได้ยังต้องปรับที่หน้างาน?
เพราะค่าที่คำนวณเป็นค่าเริ่มต้น แต่หน้างานจริงยังมีปัจจัยอื่น เช่น สภาพเครื่อง ความแข็งแรงของการจับยึด ความยาวยื่นดอก น้ำหล่อเย็น และลักษณะ Toolpath จึงควรทดลองและปรับให้เหมาะสม