Bearing หรือ ตลับลูกปืน คืออะไร?
ตลับลูกปืน (อังกฤษ: Bearing) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้รองรับการหมุนของเพลา โดยตลับลูกปืนมีหน้าที่ถ่ายทอดแรงที่เกิดขึ้นจากเพลาลงไปสู่ฐาน และลดแรงเสียดทานระหว่างผิวสัมผัส ทำให้ช่วยเพิ่มสมรรถนะของเครื่องจักรกลต่างๆ ลดการสึกหรอ แต่ตลับลูกปืนมักจะเสื่อมสภาพเร็วเนื่องจากตลับลูกปืนถือว่าเป็นจุดวิกฤตของ เครื่องมือกล
Bearing ประกอบด้วย 4 องค์ประกอบหลัก คือ เม็ดลูกกลิ้ง(Balls), แหวนใน(Inner ring), แหวนนอก(Outer ring), และรัง(Retainer)
ตลับลูกปืนสำหรับหัวกรอเร็วในปัจจุบัน
ในการใช้งานหัวกรอฟันบางรุ่นอาจหมุนถึง 400,000-500,000 รอบต่อนาที ในระหว่างการใช้งานก็อาจเกิดความสกปรก และหลังจากใช้เสร็จแล้วก็ต้องทำการอบฆ่าเชื้อ สเปรย์เอาสิ่งสกปรกออก และทำการหล่อลื่นไปในตัว ซึ่งเป็นการใช้งานที่หนักพอสมควร ซึ่งอายุการใช้งานก็จะแปรผันตาม ตลับลูกปืน การประกอบ การใช้งาน และการบำรุงรักษา
ในที่นี้จะพูดถึงตลับลูกปืน ซึ่งแบ่งตามคุณสมบัติและลักษณะได้ดังนี้
1.วัสดุ
1.1 ตลับสแตนเลส
ชื่อเรียกทั่วไปตลับสแตนเลส แต่ประกอบด้วย เม็ดลูกกลิ้ง แหวนใน แหวนนอก ทำมาจากสแตนเลส ส่วนรังจะทำมาจากวัสดุโพลิเมอร์ เช่น ทอลอน(Torlon) หรือ ฟีโลนิก(Phenolic) อายุการใช้งานน้อยกว่าแบบตลับเซรามิก เนื่องจากเม็ดลูกกลิ้งโลหะเกิดความร้อนมากกว่าและหนักกว่า ทำให้เกิดการสึกหรอมากกว่า
1.2 ตลับลูกปืนเซรามิก (เซรามิกแค่เม็ดลูกกลิ้ง ส่วนอื่นทำจากโลหะ )
ตลับลูกปืนเซรามิกที่รู้จักกันทั่วไป อายุการใช้งานนาน เนื่องจากเม็ดลูกกลิ้งทำจากเซรามิก ซึ่งจะมีน้ำหนักเบา มีความลื่นสูง และมีการสึกหรอต่ำ มีสมบัติเป็นฉนวน เมื่อลูกปืนหมุนไปนานๆ จะมีความร้อนน้อยกว่าลูกปืนทั่วๆ ไป ลดปัญหาเรื่องเสียง และมีอายุใช้งานที่ยาวนานกว่า ส่วนรังจะทำมาจากวัสดุโพลิเมอร์ เช่น ทอลอน(Torlon) หรือ ฟีโลนิก(Phenolic)
ปล. ตลับลูกปืนเซรามิกยี่ห้อ NSK ในส่วนของแหวนใน แหวนนอก และชีล ได้ผลิตจากวัสดุชื่อ ES1 Stainless จากการวิจัยใหม่ทำให้ทนทานการกัดกร่อนกว่า SUS440C Stainless แบบเดิม
2.ลักษณะตลับลูกปืน (อ่านต่อที่ส่วนขยายด้านล่าง)
2.1 ตลับลูกปืนเม็ดกลมร่องลึก (Deep Groove)
อายุการใช้งานน้อยกว่าแบบสัมผัสเชิงมุม เนื่องจากรับแรงในแนวแกนได้ในเกณฑ์ปานกลาง ซึ่งขณะหมอกรอฟันและกด แรงจะส่งผ่านหัว Bur มายังChuck และตลับลูกปืน ส่วนแรงในแนวรัศมีและแรงผสมก็อยู่ในเกณฑ์เดียวกัน
2.2 ตลับลูกปืนสัมผัสเชิงมุม (Angular)
อายุการใช้งานนาน รับแรงในแนวแกนได้ในเกณฑ์ดี ส่วนแรงในแนวรัศมีและแรงผสมก็อยู่ในเกณฑ์เดียวกัน
3.แบรนด์ยี่ห้อ
3.1 ผลิตจากจีน
ในจีนก็จะมีหลายเกรด หลายคุณภาพตามราคาที่จ่าย คุณภาพอาจมีขึ้นลงเนื่องจากการควบคุมคุณภาพในการผลิต ซึ่งบางโรงงานในเกรดบนๆ ได้พยายามสร้างแบรนด์ของตัวเองให้มีคุณภาพทัดเทียมกับยี่ห้อดัง ข้อดีมีราคาประหยัด
3.2 ผลิตจากโรงงานดัง แบรนด์ดัง
เช่นยี่ห้อ NSK Japan , Myonic Germany ซึ่งผลิตจากโรงงานที่มีคุณภาพ มีการควบคุมทุกขึ้นตอน มีความน่าเชื่อถือในการใช้งาน ความแม่นยำและเที่ยงตรงมีมากกว่า ยกตัวอย่างเช่น ความกลมของเม็ดลูกกลิ้ง หากกลมมากก็ทำให้การหมุนได้เรียบและมีเสียงเงียบ รางวิ่งบนวงแหวนในและนอกมีความเรียบสูง ก็จะส่งผลให้ตลับลูกปืนหมุนได้เรียบขึ้นเช่นเดียวกัน อายุการใช้งานก็จะมากขึ้นตาม ข้อเสียมีราคาที่สูง
__________________________________________________________
***ส่วนขยายข้อ2 ลักษณะตลับลูกปืน ***
ตลับลูกปืนสำหรับงานทันตกรรม ในปัจจุบันมีหลายเกรด หลายยี่ห้อ หลายลักษณะ หลายวัสดุ ขอกล่าวถึงลักษณะทางกายภาพซึ่งมีความสำคัญต่ออายุการใช้งานมาก ซึ่งรับแรงกดเนื่องจากการกรอฟันส่งผ่านมายังหัว BUR และ Spindle Chuck โดยละเอียดดังนี้
แบ่งตามแบบลักษณะทางกายภาพ ได้ 2 แบบดังนี้
1.ตลับลูกปืนแบบเม็ดกลมร่องลึก (Deep Groove Ball Bearing)
ตลับลูกปืนเม็ดกลมร่องลึกแถวเดียวเป็นตลับลูกปืนที่ธรรมดาสามัญมาที่สุดนำไปใช้งานอย่างกว้างขวา ร่องรางวิ่งของทั้งวงแหวนในและนอกมีลักษณะเป็นวงโค้ง ซึ่งมีรัศมีโตกว่าของเม็ดบอล รับแรงได้ดีทั้งแรงในแนวแกนและแรงในแนวรัศมี ในงานที่ต้องการความเร็วสูงและสูญเสียพลังงานต่ำ ตลับลูกปืนชนิดนี้เหมาะสมมาก เนื่องจากแรงบิดต่ำ
แต่ในการใช้กรอฟันอายุการใช้งานจะต่ำกว่าแบบสัมผัสเชิงมุม ขอดีคือมีราคาที่ถูกกว่า ประกอบเข้ากับแกนได้ง่ายกว่า วงแหวนในและนอกหลุดออกจากกันได้ยาก มีความแน่น

2.ตลับลูกปืนเม็ดกลมสัมผัสเชิงมุม (Angular Contact Ball Bearing)
ตลับลูกปืนแบบนี้สามารถรับแรงในแนวรัศมีและในแนวแกนได้ทิศทางเดียว มุมสัมผัสมีทั้ง 15 25 30 40 องศา มุมสัมผัสยิ่งมากก็ยิ่งสามารถรับแรงในแนวแกนได้มาก ค่ามุมสัมผัสน้อยเหมาะสำหรับงานที่ต้องการความเร็วสูง โดยทั่วไปมักใช้แบริ่งชนิดนี้เป็นคู่ สำหรับตลับลูกปืนที่มีความเที่ยงตรงสูงจะมีมุมสัมผัสน้อยกว่า 30
เมื่อใช้แบบประกบคู่ แบบหันไปคนละทิศทางทำให้การรับแรงได้ 2 ทิศทาง และรับแรงในแนวแกน แรงผสม และแรงรัศมีได้มากกว่าตลับลูกปืนแบบเม็ดกลมร่องลึกแบบคู่ มีอายุการใช้งานยาวนาน มีเสียงเงียบกว่า แต่ขณะประกอบจะทำได้ยาก ต้องใช้ความชำนาญ วงแหวนในและนอกหลุดออกจากกันได้ง่าย

ความสามารถในการรับแรง
แบ่งได้ 3 ประเภท คือ
1. แรงในแนวรัศมี
2. แรงในแนวแกน
3. แรงผสม
ตารางแบบและคุณลักษณะเฉพาะของแบริ่งส์ จากหนังสือ โรลลิ่งแบริ่งส์ NSK Motion & Control
ตามตารางจะเห็นได้ว่า
- ตลับลูกปืนแบบเม็ดกลมร่องลึกแถวเดียวที่วงสีม่วงไว้รอบ การรับแรงทั้ง 3 อยู่ในเกณฑ์พอใช้
- ตลับลูกปืนสัมผัสเชิงมุม 1 ตลับ ที่วงสีเขียว จะรับแรงได้ทิศทางเดียว แต่รับแรงได้มากกว่าตลับลูกปืนเม็ดกลมร่องลึกแถวเดียว
- ตลับลูกปืนสัมผัสเชิงมุมแบบประกบคู่ที่วงสีส้มไว้รอบ จะรับแรงทั้ง 3 อยู่ในเกณฑ์ดี ทั้ง 3 แรง