เข็มวัดชิ้นงาน (สไตลัสวัดชิ้นงาน) คืออะไร

เข็มวัดชิ้นงาน (สไตลัสวัดชิ้นงาน) คืออะไร

เข็มวัดชิ้นงาน หรือ สไตลัสวัดชิ้นงาน เป็นอุปกรณ์ที่ติดปลายหัวโพรบวัดชิ้นงาน (Touch Trigger Probe) เพื่อวัดขนาดชิ้นงานต่างๆ เข็มวัดชิ้นงานส่วนใหญ่มีลักษณะเป็นแท่ง และมีลูกบอลอยู่ตรงปลาย
ข้อสำคัญคือ ต้องเลือกวัสดุก้ามและวัสดุตรงปลายให้ตรงตามลักษณะชิ้นงานที่จะวัด ไม่เช่นนั้นแล้วค่าที่ได้มาจะไม่แม่นยำ เข็มวัดชิ้นงานเป็นสินค้าที่มีกรรมวิธีการผลิตที่ยากมาก ในโลกนี้มีไม่กี่บริษัทที่สามารถผลิตเข็มวัดชิ้นงานได้ ซึ่งเราจะขอแนะนำเข็มวัดชิ้นงานแบรนด์ RENISHAW (เรนิชอร์) ซึ่งเป็นผู้ประดิษฐ์และผู้นำระบบหัวโพรบวัดชิ้นงาน
เนื่องจากมีประเภทของเข็มวัดชิ้นงานให้เลือกเยอะมากที่สุด และมีการรับประกันคุณภาพ

ประเภทเข็มวัดชิ้นงาน (ตามเครื่องจักร)

เข็มวัดชิ้นงานสำหรับหัวโพรบ CMM

เครื่อง CMM หรือ เครื่องมือวัด 3 มิติ เป็นเครื่องมือวัดที่สามารถวัดงานได้ 3 แกน (แกน X, แกน Y และ แกน Z) ใช้ในโรงงานผลิตชิ้นส่วน อะไหล่ต่างๆ เช่น
หลังจากที่ผลิตชิ้นงานเสร็จ นำชิ้นงานมาบนเครื่อง CMM วัดขนาดให้แน่นอนว่า ขนาดของชิ้นงานตรงตามเกณฑ์ที่กำหนดไว้
หัวโพรบวัดชิ้นงานที่ใช้กับเครื่อง CMM เรียกว่าหัวโพรบ CMM และ เข็มวัดชิ้นงานที่ใช้กับหัวโพรบ CMM เป็นเข็มวัดชิ้นงานสำหรับหัวโพรบ CMM
ถ้าสังเกตุดู เครื่อง CMM ของแบรนด์ Mitutoyo, Zeiss, Accretech, Hexagon ต่างๆ จะมีหัวโพรบและเข็มวัดชิ้นงานแบรนด์ Renishaw ติดตั้งอยู่แล้ว

เครื่อง CMM ส่วนใหญ่จะใช้เกลียวขนาด M2 หรือ M3 ในการติดตั้งหัวโพรบและเข็มวัดชิ้นงาน แต่เครื่อง CMM แบรนด์ Zeiss จะใช้เกลียวขนาด M5

เข็มวัดชิ้นงานสำหรับหัวโพรบ CNC

เครื่อง CNC คือ เครื่องจักรกลชนิดหนึ่งที่ทำงานแบบอัตโนมัติด้วยระบบโปรแกรมคอมพิวเตอร์ต่างๆ มีเครื่องกลึง CNC (CNC Auto Lathe), เครื่องกัด CNC (CNC Milling Machine), แมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ (Machining Center) และอื่นๆ
หัวโพรบที่ใช้ในเครื่อง CNC เรียกว่าหัวโพรบ CNC และเข็มวัดชิ้นงานที่ใช้กับหัวโพรบ CNC เป็นเข็มวัดชิ้นงานสำหรับหัวโพรบ CNC
เครื่อง CNC ส่วนใหญ่จะใช้เกลียวขนาด M4 ในการติดตั้งหัวโพรบและเข็มวัดชิ้นงาน

ประเภทเข็มวัดชิ้นงาน (ตามขนาดเกลียว)

M2

เข็มวัดชิ้นงานที่ขนาดเกลียว M2 ใช้กับเครื่อง CMM

M3

เข็มวัดชิ้นงานที่ขนาดเกลียว M3 ใช้กับเครื่อง CMM

M4

เข็มวัดชิ้นงานที่ขนาดเกลียว M4 ใช้กับเครื่อง CNC

M5

เข็มวัดชิ้นงานที่ขนาดเกลียว M5 ใช้กับเครื่อง CMM แบรนด์ Zeiss

ประเภทเข็มวัดชิ้นงาน (แบ่งตามรูปทรง)

เข็มวัดชิ้นงานทรงตรง (Straight Stylus)

เข็มวัดชิ้นงานทรงตรง เป็นเข็มวัดชิ้นงานที่ Simple ที่สุด และเป็น Standard
เข็มวัดชิ้นงานทรงตรงมีค่าความยาว และ EWL
EWL ย่อมาจาก Effective Working Length ซึ่งเป็นความยาวที่ใช้งานได้จริง โดยก้านเข็มวัดชิ้นงานไม่ชนกับชิ้นงานที่จะวัด

เข็มวัดชิ้นงานทรงดาว (Star Stylus)

เข็มวัดชิ้นงานที่มีรูปทรงเหมือนดาว เหมาะสำหรับการวัดชิ้นงานที่มีรูปทรงซับซ้อน เช่น การวัดเส้นผ่าศูนย์กลางภายในของท่อ การวัดร่องที่อยู่ในท่อ เป็นต้น
มีแบบ 4 Way กับ 5 Way แบบ 4 Way สามารถวัดค่าแกน XY ได้เท่านั้น ส่วนแบบ 5 Way สามารถวัดค่า แกน Z ได้ด้วย

เข็มวัดชิ้นงานทรงกระบอก (Cylinder Stylus)

เข็มวัดชิ้นงานทรงกระบอก เป็นเข็มวัดชิ้นงานที่ช่วงที่สัมผัสกับชิ้นงานมีความยาว บริเวณด้านข้างในส่วนปลาย สามารถใช้วัดค่าได้ด้วย
เหมาะสำหรับการวัดรูบนแผ่นวัสดุ การวัดเส้นผ่าศูนย์กลางใหญ่สุด และวัดส่วนเล็กที่สุดของรูเกลียว

เข็มวัดชิ้นงานทรงครึ่งวงกลม (Hemispherical Stylus)

เข็มวัดชิ้นงานทรงครึ่งวงกลม เป็นเข็มวัดชิ้นงานที่มีรูปทรงตรงปลายเป็นครึ่งวงกลม พื้นที่ข้างในโปร่งโล่ง
เหมาะสำหรับการวัดรูที่มีทั้งขนาดใหญ่และลึก มีแค่ 2 ขนาด 18mm กับ 30mm และผลิตด้วยวัสดุเซรามิกเท่านั้น

เข็มวัดชิ้นงานทรงแผ่นกลม (Disc Stylus)

เข็มวัดชิ้นงานทรงแผ่นกลมเป็น เข็มวัดชิ้นงานที่ทำโดยตัดตรงกลางของวัสดุทรงกลม ซึ่งด้านข้างของตัวเป็น Curve เหมาะกับการวัดร่องในท่อ

เข็มวัดชิ้นงานปลายแหลม (Pointer Stylus)

เข็มวัดชิ้นงานปลายแหลม เป็นเข็มวัดชิ้นงานที่มีรูปทรงแหลมตรงปลาย และไม่มีลูกบอล เหมาะสำหรับการวัดเส้นของปากกาขีดเหล็ก หรือ รูที่มีขนาดเล็กมาก

ตัวต่อเข็มวัดชิ้นงาน (Stylus Extension)

ตัวต่อเข็มวัดชิ้นงาน เป็นก้ามต่อที่จะช่วยเพิ่มความยาวของเข็มวัดชิ้นงาน
ตัวต่อเข็มวัดชิ้นงานช่วยเพิ่มความสะดวก แต่หากเทียบกับเข็มวัดชิ้นงานที่มีความยาวเท่ากันโดยไม่ได้ใช้ตัวต่อ ตัวที่ไม่ต่อจะมีความแม่นยำสูงกว่า

Datum Stylus

Datum Stylus เป็นเข็มวัดชิ้นงานที่ใช้กับเครื่อง Tool Setter ในเครื่อง CNC ต่าง
ซึ่ง Datum Stylus ไม่ใช่เข็มวัดชิ้นงานที่ใช้วัดชิ้นงาน พื้นที่ที่ Tool สัมผัสจะเป็นแบบเรียบ ซึ่งต้องระวัง เนื่องจากแต่ละ Tool Setter ใช้ Datum Stylus ที่ไม่เหมือนกัน

เข็มวัดชิ้นงานสำหรับ FARO ARM

เข็มวัดชิ้นงานที่ใช้กับเครื่องสแกน 3 มิติ แบรนด์ FARO โดยเฉพาะ

ประเภทเข็มวัดชิ้นงาน (แบ่งตามวัสดุก้าม)

ก้ามสแตนเลส (Stainless Stem)

ก้ามสแตนเลส ใช้กับเข็มวัดชิ้นงานที่ความยาวน้อยกว่า 30mm และลูกบอลที่มีขนาด 2mm ขึ้นไป

ก้ามคาร์ไบด์ (Tungsten Carbide Stem)

ก้ามคาร์ไบด์ ใช้กับเข็มวัดชิ้นงานที่ความยาวน้อยกว่า 50mm และลูกบอลที่มีขนาดเล็กกว่า 1mm เหมาะกับเข็มวัดก้ามเซรามิกชิ้นงานสำหรับเครื่องกลึง

ก้ามเซรามิก (Ceramic Stem)

ก้ามเซรามิก ใช้กับเข็มวัดชิ้นงานที่มีความยาวมากกว่า 30mm และลูกบอลที่มีขนาด 3mm ขึ้นไป ก้ามเซรามิกมีความแข็งเท่ากับก้ามคาร์ไบด์แต่น้ำหนักเบากว่า
ด้วยคุณสมบัติของเซรามิก ก้ามเซรามิกจะแตกทันทีเมื่อมีการชนเกิดขึ้น ซึ่งจะช่วยป้องกันหัวโพรบเสียหายได้

ก้ามเส้นใยคาร์บอน (Carbon Fibre Stem)

ก้ามเส้นใยคาร์บอน ใช้กับเข็มวัดชิ้นงานที่มีความยาวมากกว่า 50mm ขึ้นไป
วัสดุเส้นใยคาร์บอนมีหลายเกรด เกรดของ Renishaw เป็นเกรดที่น้ำหนักเบามากและมีความแข็งอีกด้วย

ประเภทเข็มวัดชิ้นงาน (แบ่งตามวัสดุลูกบอลบริเวณปลาย)

ลูกบอลทับทิม (Ruby Ball)

วัสดุทับทิม เป็นหนึ่งในวัสดุที่มีความแข็งมากที่สุด เหมาะกับการวัดชิ้นงานหลายแบบ หลายกรณี
ข้อควรระวังสำหรับการวัดแบบสแกนผิวของอลูมิเนียม อลูมิเนียมอาจจะติดผิวลูกบอลทับทิม หรือที่เรียกว่า “Adhesive Wear”

ลูกบอลซิลิกอนไนไตรต์ (Silicon Nitride Ball)

วัสดุซิลิกอนไนไตรต์ เป็นวัสดุประเภทหนึ่งของเซรามิก
มีคุณสมบัติคล้ายกับทับทิม แข็งมาก และ สึกหรอได้ยาก

ซิลิกอนไนไตรต์จะไม่เกิดปฏิกิริยาเคมีฟิสิกส์กับอลูมิเนียม ซึ่งเหมาะสำหรับใช้ในการวัดแบบสแกนผิวของอลูมิเนียม
ข้อระวังคือ หากใช้เข็มวัดชิ้นงานปลายซิลิกอนไนไตรต์ในการวัดชิ้นงานผิวเหล็ก ซิลิกอนไนไตรต์จะสึกได้ง่าย

ลูกบอลเซอร์คอเนีย (Zirconia Ball)

วัสดุเซอร์คอเนีย เป็นวัสดุประเภทหนึ่งของเซรามิก ซึ่งเหมาะกับการใช้ในการวัดชิ้นงานผิวเหล็ก เนื่องจากเซอร์คอเนียจะสึกหรอได้ยาก