5ความเร็วและการเคลื่อนที่ในงานกล

5 ความเรว็ และการเคลื่อนที่ ในงานกล จริ ยุทธ์ โชติกุล ช่างกลโรงงาน วทิ ยาลยั เทคนิคศรสี ะเกษ

หน่วยการเรยี นท่ี 4 ความเร็วและการเคลือ่ นท่ีในงานกล สาระสำคญั ในการทำงานเกี่ยวกบั การผลิตชนิ้ ส่วนตา่ งๆ ตอ้ งมเี ครือ่ งจักรเข้ามาเก่ียวขอ้ งในการทำงาน ความเร็ว ของการตดั งาน ความเรว็ รอบของเครื่องจกั ร และความเรว็ ขอบงานต้องมี ความสัมพันธ์กัน เพื่อให้เกิด ความปลอดภยั ลดการสิ้นเปลอื งวสั ดุ และรถู้ ึงการเคล่อื นที่ แบบต่างๆ ในงานกล ดังนั้นผู้ที่ปฏิบัติงานต้อง สามารถหาความเร็วต่างๆ และคำนวณหาการ เคล่ือนท่ีในงานกลได้ เพือ่ ใหเ้ กดิ ประสิทธิภาพ

หนว่ ยการเรยี นท่ี 4 ความเร็วและการเคลอื่ นทีใ่ นงานกล 1. ความหมายของความเร็วตดั ความเร็วรอบ และความเรว็ ขอบ ความเร็วในงานกลนั้น จำแนกออกเป็น 3 ลักษณะ ได้แก่ ความเร็วตัด ความเร็วรอบ และ ความเร็วขอบ เมื่อกล่าวถึงความเร็วไม่ว่าจะเร่ืองใดกต็ ามจะต้องมรี ะยะทางและเวลามาเกี่ยวข้อง เพราะว่า ความเรว็ หาไดจ้ ากระยะทางต่อหน่วยเวลา ในหน่วยน้ีสิ่งทเ่ี รากล่าวถึงกค็ อื การหาความเร็วตดั ความเร็วรอบ และความเรว็ ขอบ 1.1 ความเร็วตัด คือ ความเร็วที่ใช้กับงานกลึง กัด และงานเจาะ จริงๆ แล้วคือความเร็วขอบ แตกต่างกันตรงมีหน่วยเป็น เมตร/นาที แต่เนื่องจากงานกลึง กัด และงานเจาะมีการไหลของเศษโลหะ ออกมา จงึ เรียกวา่ ความเร็วตัด 1.2 ความเร็วรอบ คือ ความเร็วรอบของชิ้นงาน หรือความเร็วรอบของเครื่องมือตัด ชนิดต่างๆ โดยการนบั จำนวนรอบว่าในหนงึ่ นาทหี มุนไปก่รี อบ 1.3 ความเร็วขอบ คือ การคำนวณหาระยะทางที่ขอบของผิวงาน ขอบของล้อหินเจียระไน หรือ ขอบของลอ้ สายพาน ท่ีหมุนในเวลา 1 วินาที มีหน่วยวัดเปน็ เมตร/วนิ าที หรือการคำนวณหาเส้นรอบวง คูณด้วยความเรว็ รอบ แตค่ ิดในเวลา 1 วนิ าที 2. ความเรว็ ในงานกลงึ 2.1 ความเรว็ ตดั ในงานกลงึ เป็นการหาความยาว หรือระยะทางของเศษโลหะทีถ่ กู มีดกลึงตดั เฉือน ออก ซึง่ มีสตู รการคำนวณ ดังน้ี V = πdn เมตร / นาที 1,000 เมือ่ กำหนด V = ความเร็วตัดงานกลงึ (เมตร/นาที) n = ความเรว็ รอบของชน้ิ งานกลงึ (รอบ/นาที) d = ขนาดเสน้ ผา่ นศนู ยก์ ลาง (มม.) 2.2 ความเร็วรอบในงานกลึง เป็นการหาความเร็วรอบของงานว่า หมุนไปกีร่ อบใน 1 นาที ซ่งึ มี สตู รการคำนวณ ดังนี้ n = 1,000V รอบ / นาที πd

รูปท่ี 5.1 ความเรว็ ตัดในงานกลึง ตัวอยา่ งท่ี 5.1 ตอ้ งการกลึงงานขนาดØ 25x150 มม.ใช้ความเร็วรอบที่ 250 รอบ/นาที จงคำนวณหาความเร็วตัด วธิ ที ำ V = πdn เมตร / นาที 1,000 = πx25x250 1,000 = 19.63 เมตร / นาที ตวั อยา่ งท่ี 5.2 ต้องการกลึงงานขนาด Ø 22 x 100 mm ใช้ความเร็วตัดที่ 18 เมตร/นาที จงคำนวณหาความเรว็ รอบ วิธที ำ n = 1,000V รอบ / นาที πd = 1,000x18 πx22 = 260.44 รอบ / นาที ตวั อยา่ งที่ 5.3 ในการกลึงงานชน้ิ หนง่ึ ใชค้ วามเร็วตดั 18 เมตร/นาทดี ว้ ยความเรว็ รอบ 250 รอบ/นาที จงคำนวณหาขนาดเส้นผา่ นศูนยก์ ลางของงาน วธิ ที ำ V = πdn เมตร / นาที 1,000 18 = π x d x250 เมตร / นาที 1000 d = 1,000 ×18 π × 250 = 22.92 มม.

3. ความเรว็ ในงานเจาะ 3.1 ความเร็วตดั ในงานเจาะ เปน็ การหาความยาว หรอื ระยะทางของเศษโลหะท่ีถูกดอก สวา่ นตดั เฉือนออกในขณะทที่ ำการเจาะ ซง่ึ มีสตู รการคำนวณ ดงั นี้ V = πdn เมตร / นาที 1,000 เมอื่ กำหนด d = ขนาดเสน้ ผ่านศนู ยก์ ลางของดอกสว่าน 3.2 ความเรว็ รอบในงานเจาะ เป็นการหาความเรว็ รอบของดอกสว่านหมุนไปกี่รอบใน 1 นาที ซงึ่ มสี ูตรการคำนวณ ดังน้ี n = 1,000V รอบ / นาที πd ตัวอย่างท่ี 5.4 จงคำนวณหาความเรว็ เจาะซึง่ ขนาดเส้นผา่ นศนู ย์กลางของดอก สวา่ นเท่ากับ 12 มม. เจาะด้วยความเร็วรอบ 800 รอบ/นาที วธิ ีทำ V = πdn เมตร / นาที 1,000 = π × 12 × 800 1,000 = 30.16 เมตร / นาที 4. ความเร็วในงานกัด 4.1 ความเรว็ ตัดในงานกดั เปน็ การหาความยาว หรอื ระยะทางของเศษโลหะทีถ่ กู ดอกกดั ตัดเฉือน ออก ในขณะทที่ ำการกัดงาน ซึ่งมสี ตู รการคำนวณ ดังนี้ V = πdn เมตร / นาที 1,000 เม่ือกำหนด d = ขนาดเสน้ ผ่านศูนยก์ ลางของดอกกดั

ตวั อยา่ งท่ี 5.5 จงคำนวณหาความเร็วตัด ซงึ่ ขนาดเสน้ ผ่านศูนย์กลางของ ดอกกัดเทา่ กบั 20 มม.กดั ด้วยความเรว็ รอบ 250 รอบ/นาที วธิ ีทำ V = πdn เมตร / นาที 1,000 = π × 20 × 250 1,000 = 15.71 เมตร / นาที 4.2 ความเร็วรอบในงานกัด เปน็ การหาความเร็วรอบของดอกกดั หมนุ ไปกี่รอบใน 1 นาที ซึ่งมี สูตรการคำนวณ ดังนี้ n = 1,000V รอบ / นาที πd ตวั อย่างที่ 5.6 ต้องการกัดงานดว้ ยดอกกัดทมี่ ขี นาดเสน้ ผา่ นศูนยก์ ลาง 30 มม. ใช้ ความเร็วตดั ที่ 20 เมตร/นาที จงคำนวณหาความเร็วรอบ วิธที ำ n = 1,000V รอบ / นาที πd = 1,000x20 πx30 = 212.21 รอบ / นาที 5. ความเร็วในงานเจยี ระไน 5.1 ความเร็วขอบของงานเจียระไน คอื การหาความเรว็ ขอบของลอ้ หินเจียระไน ในขณะทห่ี มนุ วา่ มีความยาวก่ีเมตรใน 1 วินาที ซง่ึ คำนวณได้จากสูตร ดงั น้ี V = πdn เมตร / วนิ าที 1,000x60 หมายเหตุ : ในสูตรที่หารด้วย 60 เพ่ือตอ้ งการเปลี่ยนหนว่ ย นาที ให้เป็น วนิ าที ตวั อยา่ งที่ 5.7 เคร่ืองเจียระไนเคร่ืองหนง่ึ มีล้อหินเจยี ระไนขนาด Ø300 มม. หมุนด้วยความเร็วรอบ 1,450รอบ/นาทีจงคำนวณหาความเร็วขอบ วิธที ำ V = πdn เมตร / วินาที 1,000x60 = π × 300 × 1,450 1,000x60 = 22.78 เมตร / วินาที

5.2 ความเรว็ รอบของงานเจยี ระไน คือ การหาความเร็วของล้อหนิ เจียระไน ในขณะท่ีหมนุ ใน 1 วนิ าที ซงึ่ คำนวณไดจ้ ากสูตร ดงั น้ี n = 1,000x60V รอบ / นาที πd ตัวอย่างท่ี 5.8 เครอื่ งเจยี ระไนเครือ่ งหนง่ึ มีขนาดล้อหนิ Ø300 มม.ค่าความเรว็ ขอบเท่ากับ 30 เมตร/วนิ าที จงหาความเรว็ รอบของลอ้ หนิ เจียระไน วธิ ีทำ n = 1,000x60V รอบ / นาที πd = 1,000x60x3 0 πx300 = 1,909.85 รอบ / นาที 6. ความเรว็ งานไส 6.1 ความเร็วตดั ในงานไส คือ คา่ ความเร็วในการตัดไสงาน จะมีเฉพาะช่วงจังหวะไสอย่างเดยี วซึ่ง จะใช้เวลา 3 เท่าของเวลา 1 คู่จังหวะชัก มหี น่วยวดั เป็น เมตร/นาที มีสตู รการคำนวณดังนี้ 5 V = nL เมตร/นาที 3 x1,000 5 เมือ่ กำหนด V = ความเรว็ ตดั (เมตร/นาที) n = จำนวนคูจ่ งั หวะชักในงานไส (ค่จู งั หวะชกั /นาท)ี L = ความยาวงานไสท้งั หมด (มม.) = l + la + lu l = ความยาวงานไส (มม.) la = ระยะเผ่ือหน้ามีด = 20 (มม.) lu = ระยะเผ่อื หลงั มีด = 10 (มม.) หรอื ใชส้ ูตร V = nL เมตร/นาที 600

ตัวอย่างท่ี 5.9 ต้องการไสงานยาว 200 มม. ดว้ ยจำนวนคู่จงั หวะชัก 55 คู่ จังหวะชัก/นาที จงคำนวณหาความเรว็ ตัดสำหรบั งานไส วิธีทำ V = nL เมตร/นาที 600 = 55(200 + 20 + 10) 600 = 21.08 เมตร/นาที 7. การเคล่ือนที่ทางกล เคร่ืองจกั รกลทุกชนิดตอ้ งมกี ารเคลือ่ นที่ และในการบงั คบั ใหเ้ กิดการเคลื่อนทน่ี ีต้ อ้ งมีการคำนวณใน หลายข้นั ตอน เชน่ - การเคลือ่ นทใี่ นแนวเสน้ ตรง - การเคลื่อนท่ีในแนวเสน้ รอบวงหรือเสน้ โค้ง การเคล่อื นที่จะอยูใ่ นรูปของความเรว็ คือ ระยะทางทเี่ คล่ือนท่ไี ป ตอ่ หนว่ ยของเวลา 1. การเคลื่อนที่ในแนวเสน้ ตรง V = ความเรว็ ( km / h ; m/min ; m/s2 ) V = s T T = เวลา ( min ; sec ) S = ระยะทาง ( km ; m ; mm ) ตัวอยา่ งท่ี 5.10เครื่องไสเครอื่ งหนึ่งไดม้ กี ารตงั้ ระยะชักของมดี ไสไว้ 200 มม. และได้ใชเ้ วลาในการไสงาน 1 นาที จงหาความเรว็ ของมดี ไส วิธีทำ สูตร V = s T แทนค่า V = 200 มม. / 1 นาที 200 = 1000 1 60 = 0.2 0.0166 ดังนั้นค่า V = 12 เมตร / วนิ าที

2. การเคลอ่ื นท่ีในแนวเสน้ รอบวงหรอื เสน้ โคง้ V = ความเร็วตัด ( km / h ; m/min ; m/s2 ) D = เส้นผา่ นศนู ย์กลางงานกลม ( cm ; mm ) N = ความเร็วรอบ ( rpm ) ตัวอย่างท่ี 5.11 ลอ้ หนิ เจียระไนมขี นาดเส้นผ่านศนู ยก์ ลางโตเทา่ กับ 285 มม. และ หมุนดว้ ยความเรว็ 1,345 รอบ / นาทีจงหาความเร็วตดั ของล้อหนิ วธิ ที ำ สตู ร V = 3.14 x d x n แทนค่า V = 3.14 x 285 mm x 1,345 rpm ทำหนว่ ยของ มลิ ลิเมตรให้เป็น เมตร โดยเอา 1/1,000 ไปคูณและเอาค่า 1/60 ไป คณู ดว้ ยทงั้ น้ีก็เพ่ือทำนาทีใหเ้ ป็นวนิ าที V = (3.14 x 285 x 1 ) x (1,345 x 1 ) 1000 60 = ( 0.8949 ) x ( 22.4167 ) = 20.06 m/s ดงั นัน้ ความเร็วตัดของลอ้ หนิ = 20 เมตร / วินาที 8. การเคล่อื นทแี่ บบข้อเหวย่ี ง สญั ลกั ษณ์ Vm = ค่าความเรว็ เฉลี่ย S = ช่วงชกั (Ø ข้อเหวยี่ ง ) n = จำนวนรอบ / เวลา รูปท่ี 5.2 แสดงเพลาขอ้ เหว่ียง การขับโดยใช้ขอ้ เหวีย่ ง ซง่ึ เปน็ การเปลย่ี นแปลงการเคลือ่ นทจ่ี ากแนวเสน้ รอบวง มาเปน็ เสน้ ตรงตัวอย่างเชน่ เคร่ืองยนต์ท่ีมี การทำงานมาจากลูกสูบ , เครื่องเลื่อยกลทีม่ ีการใช้แขนชักเป็นตวั เปลี่ยนทิศทางการหมุนของมอเตอร์มาเปน็ แนวตรง ฯลฯ การเคลอ่ื นที่ในแนวเส้นตรงนัน้ ไม่คงทีเ่ พราะวา่ ทุกๆ ช่วงชกั ของความเรว็ เปน็ ศูนย์ ( 0 ) ณ จุดสงู สดุ และจุดต่ำสุดของช่วงชกั เพราะฉะนน้ั ในการคำนวณหาค่าความเร็วเฉล่ยี เมือ่ ข้อเหว่ยี ง หมุนไป 1 รอบ ใบเลือ่ ยกลก็จะเคลือ่ นทไ่ี ปได้ 2 ช่วงชัก นนั้ กค็ ือ ชว่ งของงานเลอื่ ย หรอื ทีเ่ รยี กวา่ “ ช่วง งาน และ ชว่ งชกั กลับ “ เม่อื n เป็นจำนวนรอบ ดังนั้น ความเร็วเฉล่ีย Vm = 2 x S x n

ตวั อยา่ ท่ี 5.12 เลอื่ ยกลเครอ่ื งหนึง่ ถูกกำหนดใหม้ คี วามยาวชว่ งชักเท่ากับ 145 มม. และมคี ู่จงั หวะ 60 คู่จังหวะชกั ตอ่ นาที จงคำนวณหาคา่ ความเรว็ เฉล่ียใหม้ ีหน่วยเป็น เมตร / นาที วิธีทำ สูตร Vm = 2 x S x n แทนคา่ Vm = 2 x 145 mm x 60 rpm จำเปน็ ตอ้ งทำหนว่ ย มิลลิเมตร ให้เป็นเมตร โดยเอา 1,000 ไปหารคา่ ของหนว่ ย มิลลเิ มตร Vm = 2 x ( 145 m ) x 60 rpm 1000 = 17.4 m / min ดงั น้นั คา่ ความเรว็ เฉลีย่ ของเคร่อื งเลอ่ื ยกลน้ีคือ 17.4 หรอื ประมาณ 18 เมตร/นาที ตารางท่ี 5.1 ตารางความเร็วตดั งานกลึง เมตร/นาที วสั ดงุ าน มีดกลึง มีดเลบ็ กลงึ หยาบ กลึงละเอยี ด กลึงหยาบ กลึงละเอียด เหล็ก St 40 25 35 140 160 เหลก็ St 70 17 22 100 125 เหล็ก St 100 12 17 80 105 เหลก็ หล่อ 23 30 90 125 ทองเหลอื ง 65 90 275 380 อลมู ิเนยี ม 300 600 800 1200 พลาสติก 1200 1600 ตารางที่ 5.2 ตารางความเรว็ ตดั งานกลึงเกลียว เมตร/นาที วัสดงุ าน ความเร็วตัด เมตร/นาที ชว่ งกลึงลึก มม. เหล็ก St 40 เหล็กเครอ่ื งมอื เหล็กรอบสงู 0.5-1.5 เหล็ก St 50 0.5-1.5 10 15 9 13 เหล็ก St 70 8 12 0.5-1.5 เหลก็ หลอ่ 8 10 0.5-1.5 เหลก็ เหนียวหลอ่ 7 11 0.5-1.5 ทองเหลอื ง 15 25 0.5-1.5 ทองแดงหล่อ 15 25 0.5-1.5 บรอนซ์ 15 25 0.5-1.5 โลหะเบา - 25-45 0.5-1.5 ยางแขง็ และพลาสตกิ - 10-30 0.5-1.5

ชนดิ วสั ดุ ตารางท่ี 5.3 ความเร็วตัดงานเจาะ (V) เมตร/นาที การหล่อเย็น นำ้ หล่อเยน็ เหลก็ St.40 ความยาวเสน้ ผา่ นศูนย์กลางดอกสวา่ น มม. เหล็ก St.60 5 10 15 20 25 30 35 แห้งๆ เหล็ก St.80 15 18 22 26 29 32 35 นำ้ หล่อเย็น เหล็ก St.100 13 16 20 23 26 28 29 เหลก็ หล่อ GG-18 12 14 16 18 21 23 24 เหลก็ หล่อ GG-22 8 10 13 15 17 18 19 เหล็กหล่อ GG-30 24 28 32 34 37 39 40 ทองเหลือง 16 18 21 24 26 27 28 12 14 16 18 20 21 22 60-70 m/นาที ตารางท่ี 5.4 ความเรว็ รอบล้อหนิ เจยี ระไน Ø หนิ ความเร็วขอบ m/วนิ าที Ø หิน ความเรว็ ขอบ m/วินาที เจยี ระไน 15 20 25 30 35 เจียระไน 15 20 25 30 35 มม. ความเรว็ ล้อหนิ เจียระไน รอบ/นาที มม. ความเรว็ ลอ้ หินเจยี ระไน รอบ/นาที 20 14300 19100 23900 28600 33400 200 1440 1910 2390 2875 3350 25 11500 15300 19100 23000 26750 250 1150 1525 1900 2300 2675 50 5730 7650 9550 11450 13400 300 950 1275 1590 1900 2230 75 3825 5100 6380 7650 9000 350 820 1090 1370 1640 1900 100 2865 3825 4775 5730 6700 400 725 960 1200 1450 1675 125 2300 3015 3800 4600 5300 450 635 850 1060 1275 1485 150 1900 2550 3200 3800 4450 500 575 770 960 1150 1340 ตารางที่ 5.5 ความเรว็ รอบของงงานเจยี ระไนกลม ขนาด 6 ความเรว็ ขอบของช้ินงาน (U) m /วินาที ความโต 8 10 12 15 18 20 24 28 32 ชน้ิ งาน ความเร็วรอบ รอบ / นาที 5 382 510 626 764 956 1148 1280 1528 1784 2038 8 238 318 398 477 597 716 797 955 1114 1273 10 191 255 318 382 478 574 640 764 892 1019 12 159 212 265 318 398 477 531 637 743 948 14 136 182 227 273 341 409 455 546 637 728 16 119 159 199 239 298 358 398 477 557 637 18 106 141 177 212 265 308 354 424 495 566 20 95 128 159 191 239 278 319 382 446 509 22 87 115 145 174 217 260 289 347 405 459 25 76 102 127 153 190 229 255 306 357 408 28 68 99 114 136 171 205 228 273 318 364 32 59 79 99 119 149 179 199 239 279 318

ขนาด ความเรว็ ขอบของชิ้นงาน (U) m /วนิ าที ความโต 6 8 10 12 15 18 20 24 28 32 ช้ินงาน ความเร็วรอบ รอบ / นาที 36 53 71 88 106 132 159 177 212 247 283 40 47 63 79 95 119 143 159 191 223 254 45 42 56 70 85 106 127 141 170 198 226 50 38 51 63 76 95 115 127 153 178 204 56 34 45 57 68 85 102 114 136 159 182 63 30 40 51 61 76 99 101 121 141 162 70 27 36 45 55 68 82 91 109 127 145 80 23 31 39 47 59 71 79 95 111 125 90 21 28 35 42 53 63 71 85 99 112 100 19 25 31 38 47 57 63 76 89 102 110 17 23 29 35 48 52 58 69 81 93 125 15 20 25 30 38 45 51 61 71 81 140 13 18 23 27 34 41 45 55 64 73 160 12 16 19 24 29 36 39 48 56 64 ตารางที่ 5.6 ตารางความเร็วตัดงานไส เมตร/นาที วสั ดงุ าน มีดกลึง H.S.S มีดเลบ็ เหลก็ St 40 ไสหยาบ ไสละเอยี ด ไสหยาบ ไสละเอียด เหล็ก St 60 เลก็ หลอ่ 15-20 20-25 60-80 70-100 ทองแดงผสม โลหะเบา 12-16 16-20 40-60 50-75 12-16 14-22 30-40 40-60 20-25 30-401 72-95 90-120 35-40 50-60 90-120 110-150

ความเรว็ ตัด ตารางท่ี 5.7 ตารางความเร็วของมีดกัด รอบ/นาที 175 200 m / นาที 11 10 ความยาวเส้นผ่านศูนย์กลางมดี ตัด มม. H.S.S 15 13 6 40 50 60 75 90 110 130 150 18 16 8 48 38 32 26 21 17 15 13 22 19 10 64 51 42 34 28 28 20 17 26 22 12 79 64 53 42 35 29 24 21 33 29 14 96 76 64 51 42 35 29 25 40 35 18 112 89 73 60 50 40 34 30 48 42 22 145 115 96 76 64 52 44 38 55 48 26 175 140 117 98 77 64 54 47 64 56 30 210 165 140 110 91 75 65 56 72 64 35 240 190 160 128 105 87 78 64 82 72 40 280 225 185 150 125 100 86 74 91 80 45 320 255 210 170 140 116 98 86 50 360 287 240 190 160 130 110 95 400 318 265 212 177 145 122 106