เครื่องกล และเครื่องมือการสร้างชิ้นงาน

เครื่องกลหรือกลไก เป็นสิ่งที่สำคัญที่ทำให้ระบบมีการขับเคลื่อนหรือดำเนินการอยู่ได้ การทำงานของกลไกนั้นจะต้องเป็นการทำงานที่สัมพันธ์กันของอุปกรณ์แต่ละชิ้นในระบบนั้น ๆ และการเลือกใช้เครื่องกลที่เหมาะสมกับงานจึงทำให้เกิดการทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพหรือตามวัตถุประสงค์

เครื่องกลในการสร้างชิ้นงาน

เครื่องกล (mechanical)

เป็นเครื่องมือที่สร้างขึ้นมาเพื่อช่วยผ่อนแรงหรืออำนวยความสะดวกในการทำงานโดยออกแรงเพียงเล็กน้อยก็สามารถยกของที่มีน้ำหนักมาก ๆ ได้ เครื่องกลอย่างง่ายมี 5 ประเภท ประกอบด้วย รอก คาน ล้อและเพลา พื้นเอียง และสกรู

1. รอก (Pullay)

เครื่องกลที่มีลักษณะเป็นล้อหมุนได้คล่องรอบแกน ที่ขอบของรอกมีเชือก หรือ สายเคเบิลพาดล้อ เพื่อใช้ยกของหนักขึ้นที่สูง หรือหย่อนลงที่ต่ำ เช่น การก่อสร้าง งานอุตสาหกรรม ระบบรอกเดี่ยว จะประกอบด้วย รอกเดี่ยวตายตัว และรอกเดี่ยวเคลื่อนที่

  • รอกเดี่ยวตายตัว คือ รอกที่ตรึงอยู่กับที่หรือรอกที่ผูกติดขณะทำงาน รอกประเภทนี้ไม่สามารถช่วยผ่อนแรงได้แต่ช่วยให้สามารถเปลี่ยนทิศทางในการออกแรงได้

  • รอกเดี่ยวเคลื่อนที่ คือ รอกที่เคลื่อนที่ได้ในขณะทำงาน รอกประเภทนี้สามารถช่วยผ่อนแรงและทิศทางการออกแรงได้

เมื่อนำรอกทั้ง 2 ประเภทรวมเข้าด้วยกัน เพื่อให้สามารถใช้งานผ่อนแรงได้มากขึ้น และประหยัดพื้นที่การใช้งาน เรียกรอกประเภทนี้ว่า รอกพวง

(A) รอกเดี่ยวตายตัว (B) รอกเดี่ยวเคลื่อนที่ (C) รอกพวง

2. คาน (Level)

เครื่องกลที่มีลักษณะแข็งเป็นแท่งยาวใช้ดีด หรือ งัดวัตถุให้เคลื่อนที่รอบจุดหมุน หรือจุดฟัลครัม(F) ส่วนประกอบที่สำคัญในการทำงานของคานมี 2 ส่วน ประกอบด้วยแรงความพยายามหรือแรงที่กระทำต่อคาน(E) แรงความต้านทานหรือน้ำหนักของวัตถุ(W) และจุดหมุนหรือจุดฟัลครัม คาน จำแนกออกเป็น 3 ประเภทดังนี้

คานอันดับที่ 1

เป็นคานที่มีจุดหมุน(F) อยู่ระหว่างแรงพยายาม(E) และแรงต้านทาน(W) คานแบบนี้จะช่วยผ่อนแรง เครื่องใช้ที่จัดเป็น คานอันดับที่ 1 เช่น คีมตัดลวด กรรไกรตัดเล็บ กรรไกรตัดผ้า ค้อนตอกตะปู และชะแลง

คานอันดับที่ 2

เป็นคานที่มีแรงต้านทาน(W) อยู่ระหว่างแรงพยายาม(E) และจุดหมุน(F) คานแบบนี้จะช่วยผ่อนแรงเครื่องใช้ที่จัดเป็นคานอันดับที่ 2 เช่น รถเข็นดิน ที่เปิดขวด ที่ตัดกระดาษ

คานอันดับที่ 3

เป็นคานที่มีแรงพยายาม(E) อยู่ระหว่างแรงต้านทาน(W) และจุดหมุน(F) คานแบบนี้ไม่ช่วยผ่อนแรงเครื่องใช้ที่จัดเป็นคานอันดับที่ 3 เช่น แหนบ ตะเกียบ คีมคีบถ่าน ไม้กวาดด้ามยาว

3. ล้อและเพลา (Wheel and Axle)

เครื่องกลมีลักษณะเป็นทรงกระบอก 2 ชิ้นติดกัน วัตถุชิ้นหนึ่งว่า ล้อ วัตถุชิ้นเล็กเรียกว่า เพลา โดยอาศัยอัตราส่วนระหว่างรัศมีของล้อและเพลาในการผ่อนแรง ดังนั้นหากต้องการผ่อนแรงมากให้อัตราส่วนดังกล่าวต่างกันมาก ตัวอย่างล้อและเพลา เช่น ล้อรถ ลูกบิดประตู ไขควง พวงมาลัยรถ

ล้อเเละเพลา กับการประยุกต์ใช้กับเครื่องผ่อนแรง คือ กว้านยกถังน้ำ

4. พื้นเอียง (Inclined Plane)

เครื่องกลที่ใช้ในการผ่อนแรง มีลักษณะเป็นกระดานไม้ยาวเรียบ ใช้พาดบนที่สูงเพื่อขนย้ายวัตถุขึ้นสู่ที่สูง โดยการลากหรือผลัก ช่วยอำนวยความสะดวกในการขนย้ายสิ่งของขึ้นหรือลง

5. ลิ่ม (Wedge)

เครื่องกลที่ใช้ผ่อนแรงมีลักษณะด้านหนึ่งแบน หรือแหลม ส่วนอีกด้านหนึ่งเป็นหน้าเรียบ ใช้แยกเนื้อวัตถุออกจากกันด้วยการให้แรงในแนวตั้งฉากกับส่วนหัวที่เป็นด้านหน้าเรียบ จะทำให้เกิดการเปลี่ยน แรงตั้งฉากไปเป็นแรงในแนวตั้งฉากกับพื้นเอียง

เครื่องมือในการสร้างชิ้นงาน

เครื่องมือเป็นอุปกรณ์ที่มีความสำคัญมากในการสร้างชิ้นงาน เพราะสามารถสร้างชิ้นงานได้ละเอียด แม่นยำ ปรับแต่งชิ้นงานให้มีรูปร่างลักษณะตามต้องการ และทำงานได้เร็วขึ้น เครื่องมือมีหลายประเภทแต่ละประเภทมีลักษณะหน้าที่ในการใช้งานแตกต่างกัน ดังนั้นเราจะต้องรู้จักวิธีการใช้เครื่องมือให้เหมาะสมกับงานดังนี้

1. เครื่องมือวัด

เป็นเครื่องมือที่ใช้สำหรับการวัด เพื่อบอกระยะ หรือขนาดความกว้าง ความสูง ความยาว และความหนาของวัตถุ หรือ ชิ้นงาน เช่น ไม้บรรทัดเหล็ก ตลับเมตร เวอร์เนียร์คาลิปเปอร์

ไม้บรรทัดเหล็ก ใช้วัดความยาวในระยะสั้นๆ

ตลับเมตร ใช้สำหรับวัดความยาวหรือระยะทางมีลักษณะเป็นตลับสี่เหลี่ยมขนาดพอมือจับ

เวอร์เนียร์คาลิปเปอร์ ใช้สำหรับวัดชิ้นงานที่ต้องการความละเอียด วัดได้ทั้งระยะภายนอก ภายใน และวัดความลึก

2. เครื่องมือตัด

เป็นเครื่องมือที่ใช้สำหรับตัดชิ้นงานให้แยกจากกัน เช่น คัตเตอร์ กรรไกร เลื่อยมือ คีมตัด

คัตเตอร์ มีดขนาดเล็กสำหรับตัดหรือกรีด ใช้ตัดวัสดุประเภทกระดาษ พลาสติกบาง

กรรไกร ใช้สำหรับตัดวัสดุต่าง ๆ เช่น กระดาษ แผ่นโลหะบาง พลาสติกบาง ซึ่งกรรไกรมีหลายประเภท เช่น กรรไกรตัดเล็บ กรรไกรตัดผ้า

เลื่อยมือ ประกอบด้วย 2 ส่วน คือ ส่วนที่เป็นใบเลื่อยซึ่งทำจากเหล็กบาง มีฟันคล้ายกับสื่วเล็ก ๆ เรียงกันตลอดความยาว และส่วนที่เป็นด้ามมือ ทำจากไม้หรือพลาสติก

คีมตัด ใช้สำหรับตัดลวดหรือโลหะเนื้ออ่อนไม่แข็งมาก เช่น สายไฟ เส้นลวด

3. เครื่องมือสำหรับยึดติด

เป็นเครื่องมือสำหรับยึดติดอุปกรณ์ เช่น กาว ปืนกาว สกรู ไขควง

กาว เป็นวัสดุที่เราใช้ซ่อมแซมหรือติดวัตถุ 2 ชิ้นเข้าด้วยกัน แบ่งเป็นหลายชนิด ได้แก่ กาวลาเท็กซ์ กาวร้อน กาวแท่ง กาวยาง

ปืนกาว มีลักษณะคล้ายปืนทำหน้าที่เป็นตัวทำความร้อน และยังมีตัวกาวซึ่งมีลักษณะเป็นแท่ง ละลายเป็นเนื้อกาวที่มีความเหนียว เมื่อเราใส่ไส้กาวลงไปในปืนที่ซึ่งทำความร้อนจากกระแสไฟฟ้า

สกรู เป็นนอตตัวผู้ ซึ่งมีลักษณะเป็นทรงกระบอกยาว หัวสกรู จะมีหลายประเภท เช่น หัวหกเหลี่ยม หัวแฉก หัวผ่า

ไขควง เป็นเครื่องมือสำหรับใช้ไขและขันสกรูต่าง ๆ ทำมาจากเหล็กกล้าหรือเหล็ก ใช้วิธีตีขึ้นรูปและชุบ เพื่อให้ผิวของไขควงแข็งแรงและใช้งานได้ดี

4. เครื่องมือสำหรับเจาะ

เป็นเครื่องมือที่ใช้สำหรับเจาะรูชิ้นงานประเภทโลหะหรือไม้ เช่น สว่านไฟฟ้า สว่านมือ สว่านกระแทก ที่เจาะกระดาษ

สว่านไฟฟ้า เป็นเครื่องมือเจาะแบบเครื่องจักรใช้กำลังขับจากมอเตอร์ไฟฟ้า ใช้เจาะรูในงานโลหะหรืองานไม้ ปัจจุบันสว่านไฟฟ้าเป็นที่นิยมและใช้กันมากกว่าชนิดอื่น

สว่านมือ สว่านที่ใช้แรงมือเหมาะกับงานที่ไม่ใหญ่มาก ใช้เจาะรูวัสดุประเภทไม้ โลหะ พลาสติก ชิ้นงานที่ไม่หนักมาก

สว่านกระแทก ออกแบบมาเพื่อให้สามารถใช้จากวัสดุได้หลากหลายประเภทมากขึ้น ที่นอกเหนือจากไม้และเหล็ก อย่างการเจาะปูนฉาบ ปูนคอนกรีต

ที่เจาะกระดาษ อุปกรณ์ที่ทำมาจากเหล็ก มีหน้าที่ในการเจาะรูของกระดาษตามที่ต้องการ

ข้อมูลอ้างอิง: เมษ์ ศรีพัฒนาสกุล. 2562. วัสดุอุปกรณ์ทางเทคโนโลยี. ใน ดร.ฉัททวุฒิ พืชผล(บรรณาธิการ), เทคโนโลยี(การออกแบบและเทคโนโลยี) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2(19-24). บริษัทอักษรเจริญทัศน์ อจท. จำกัด 142 ถนนตะนาว เขตพระนคร กรุงเทพมหานคร 10200