Fixture คือส่วนที่มักถูกมองข้ามในการ spec deburring cell — แต่เป็นหนึ่งในปัจจัยที่ส่งผลต่อ process repeatability มากที่สุด ถ้า fixture ยึดชิ้นงานไม่แน่น หรือ locating ไม่ consistent ทุก cycle — deburring path จะเบี่ยงจาก nominal ทำให้ burr ค้างหรือ over-cut ไม่ว่าเครื่องจักรจะดีแค่ไหนก็ตาม
หลักการ 3-2-1 คืออะไร
ชิ้นงานใน 3D space มี 6 degrees of freedom (DOF): เคลื่อนที่ตาม 3 แกน (X, Y, Z) และหมุนรอบ 3 แกน (Rx, Ry, Rz) — การ locating ที่ถูกต้องต้อง constrain ครบทั้ง 6 DOF ด้วย contact points ขั้นต่ำ 6 จุด แบ่งเป็น 3 planes:
- Primary plane (3 points): constrain Z-translation + Rx + Ry = 3 DOF
- Secondary plane (2 points): constrain Y-translation + Rz = 2 DOF
- Tertiary plane (1 point): constrain X-translation = 1 DOF
รวม 6 contact points = 6 DOF ถูก constrain ทั้งหมด → ชิ้นงานอยู่ที่ตำแหน่งเดียวทุก cycle
ขั้นตอนออกแบบ Fixture
-
1
เลือก Primary Locating Surface
เลือก surface ที่ใหญ่ที่สุด เรียบที่สุด และ repeatable ที่สุดบนชิ้นงานเป็น primary plane — ปกติคือ machined face หรือ as-cast face ที่ flat ที่สุด
- ต้องการ surface ที่ stable — ไม่ใช่ near gate หรือ ejector pin area
- 3 contact points กระจายให้ไกลที่สุดเท่าที่ทำได้ → triangle ใหญ่ = moment arm ใหญ่ = ต้านการ rotate ได้ดีกว่า
- ถ้า as-cast surface → ใช้ adjustable rest pad เพื่อชดเชย variation
-
2
กำหนด Secondary Locating Surface
Secondary plane ตั้งฉากกับ primary — ใช้ 2 contact points กระจาย ยิ่งห่างกันมาก ยิ่งต้านการหมุน (Rz) ได้ดีกว่า
- เลือก side surface ที่ straight หรือ datum face ถ้ามี
- ระยะระหว่าง 2 จุด > 1/3 ของ part length แนะนำ
- ถ้าชิ้นงาน curved — ใช้ pin locator แทน flat rest
-
3
กำหนด Tertiary Locating Point
1 จุดสุดท้ายตั้งฉากกับ secondary plane — constrain X-translation เท่านั้น
- มักใช้ pin locator ที่ hole ที่ machined แล้ว (ถ้ามี) → repeatability ดีที่สุด
- ถ้าไม่มี hole → ใช้ face rest ที่ edge ที่ consistent
- ห้ามใช้ flash edge หรือ as-cast surface ที่ variation สูงเป็น tertiary
-
4
ออกแบบ Clamping — ทิศทางและลำดับ
Clamp ต้องกดชิ้นงานเข้าหา locating surface เสมอ — ไม่ใช่กดในทิศทางที่ lift ชิ้นงานออกจาก locator
- ลำดับ activate: primary → secondary → tertiary → clamp
- Clamp force: ให้เพียงพอที่จะต้านทาน cutting force — ไม่ต้องมากเกินจน deform ชิ้นงาน
- สำหรับ thin-wall casting: ใช้ support จากด้านล่างหรือด้านข้างเพื่อป้องกัน deflection ตรงบริเวณ clamp
- Pneumatic clamp → cycle time เร็วกว่า manual → เหมาะกับ production
-
5
ออกแบบ Chip Clearance
Deburring สร้าง fine aluminum chip + dust ที่สะสมบน locating surface ได้เร็วมาก — chip บน primary locator ขนาด 0.1 mm ทำให้ชิ้นงาน tilt ≥ 0.1 mm = ผลลัพธ์ deburring miss
- ออกแบบ chip pocket หรือ groove ใต้ locating contact point ทุกจุด
- เพิ่ม air blast nozzle ที่ blow locating surface ก่อน part load ทุก cycle
- หลีกเลี่ยง flat pocket ที่ chip สะสมได้ง่าย — ใช้ angled surface ที่ chip ไหลออกเอง
-
6
เลือกวัสดุ Fixture
Fixture สำหรับ aluminum die casting ต้องทนต่อ abrasive chip + coolant/oil mist + load/unload cycle หลายพันครั้งต่อวัน
- Locating rest pad: tool steel (HRC 55–62) หรือ carbide insert — ต้าน wear จาก chip
- Fixture body: aluminum alloy (ลดน้ำหนัก) หรือ steel (rigidity สูงกว่า)
- Clamp body: hardened steel ที่ contact surface
- หลีกเลี่ยงวัสดุที่แข็งกว่า ADC12 มากเกินไปบน locating surface — chip อาจฝัง locator และทำให้ชิ้นงาน scratch
การใส่ 4 contact points บน primary plane แทน 3 จุด เพราะ "เพื่อให้มั่นคงขึ้น" เป็นความเข้าใจผิดที่พบบ่อย — 4 จุดบน plane เดียวกับ as-cast surface ที่มี variation จะทำให้ชิ้นงาน rock ระหว่างสองตำแหน่งที่เป็นไปได้ → repeatability แย่ลงกว่า 3 จุด ไม่ใช่ดีขึ้น
Checklist ก่อน FAT
Fixture Verification Checklist
- Primary locating surface มี 3 contact points กระจายเป็น triangle ขนาดเหมาะสม
- Secondary มี 2 points ระยะห่าง > 1/3 ของ part dimension
- Tertiary มี 1 point เท่านั้น — ไม่มี redundant locator
- ทดสอบ repeatability: load/unload 10 ครั้ง วัด reference point ทุกครั้ง → variation ≤ ±0.05 mm*
- Chip clearance pocket มีที่ทุก locating contact point
- Air blast nozzle blast locating surface ก่อน part load ทำงาน
- Clamp กดเข้าหา locator — ไม่ใช่กดออก
- Clamping force ไม่ deform thin-wall section — ทดสอบด้วย CMM ก่อน/หลัง clamp
- Fixture material ที่ contact surface เป็น hardened steel หรือ carbide
- Fixture ผ่าน load test ที่ cutting force estimate × safety factor 3
