การตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC เป็นกระบวนการผลิตที่ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้าจะควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องมือและเครื่องจักรในโรงงาน กระบวนการนี้สามารถใช้ควบคุมเครื่องจักรที่ซับซ้อนได้หลากหลาย ตั้งแต่เครื่องเจียรและเครื่องกลึง ไปจนถึงเครื่องกัดและเราเตอร์ การตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC ช่วยให้สามารถทำงานตัดสามมิติได้สำเร็จภายในชุดคำสั่งเดียว
ย่อมาจาก "การควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์" กระบวนการ CNC ดำเนินไปในทางตรงกันข้าม และด้วยเหตุนี้จึงเหนือกว่าข้อจำกัดของการควบคุมด้วยมือ ซึ่งต้องใช้ผู้ปฏิบัติงานจริงเพื่อสั่งการและควบคุมคำสั่งของเครื่องมือตัดเฉือนผ่านคันโยก ปุ่ม และล้อ สำหรับผู้พบเห็น ระบบ CNC อาจดูเหมือนชุดส่วนประกอบคอมพิวเตอร์ทั่วไป แต่โปรแกรมซอฟต์แวร์และคอนโซลที่ใช้ในการตัดเฉือน CNC มีความแตกต่างจากรูปแบบการคำนวณอื่นๆ ทั้งหมด
เครื่องจักรกล CNC ทำงานอย่างไร?
เมื่อระบบ CNC ถูกเปิดใช้งาน การตัดที่ต้องการจะถูกตั้งโปรแกรมไว้ในซอฟต์แวร์และกำหนดไปยังเครื่องมือและเครื่องจักรที่เกี่ยวข้อง ซึ่งจะดำเนินการงานด้านมิติตามที่ระบุ คล้ายกับหุ่นยนต์
ในการเขียนโปรแกรม CNC ตัวสร้างโค้ดภายในระบบตัวเลขมักจะถือว่ากลไกทำงานได้อย่างไม่มีที่ติ แม้ว่าจะมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดข้อผิดพลาด ซึ่งจะมีมากขึ้นเมื่อเครื่อง CNC ถูกสั่งให้ตัดมากกว่าหนึ่งทิศทางพร้อมกัน ตำแหน่งของเครื่องมือในระบบควบคุมเชิงตัวเลขจะถูกกำหนดโดยชุดอินพุตที่เรียกว่าโปรแกรมชิ้นส่วน
สำหรับเครื่องควบคุมเชิงตัวเลข โปรแกรมจะถูกป้อนผ่านบัตรเจาะรู ในทางตรงกันข้าม โปรแกรมสำหรับเครื่อง CNC จะถูกป้อนเข้าสู่คอมพิวเตอร์ผ่านแป้นพิมพ์ขนาดเล็ก การเขียนโปรแกรม CNC จะถูกเก็บไว้ในหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์ โค้ดจะถูกเขียนและแก้ไขโดยโปรแกรมเมอร์ ดังนั้น ระบบ CNC จึงมีขีดความสามารถในการคำนวณที่กว้างขวางกว่ามาก สิ่งที่ดีที่สุดคือ ระบบ CNC ไม่ได้หยุดนิ่ง เนื่องจากสามารถเพิ่มคำสั่งใหม่ๆ ลงในโปรแกรมที่มีอยู่เดิมได้ผ่านโค้ดที่ปรับปรุงแล้ว
การเขียนโปรแกรมเครื่องจักร CNC
ในเครื่อง CNC เครื่องจักรจะถูกควบคุมผ่านการควบคุมเชิงตัวเลข โดยมีการกำหนดโปรแกรมซอฟต์แวร์เพื่อควบคุมวัตถุ ภาษาเบื้องหลังการทำงานของเครื่อง CNC เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า G-code ซึ่งเขียนขึ้นเพื่อควบคุมพฤติกรรมต่างๆ ของเครื่องจักรที่เกี่ยวข้อง เช่น ความเร็ว อัตราป้อน และพิกัด
โดยพื้นฐานแล้ว การตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC ช่วยให้สามารถตั้งโปรแกรมความเร็วและตำแหน่งของฟังก์ชันต่างๆ ของเครื่องมือกลไว้ล่วงหน้า และสั่งงานผ่านซอฟต์แวร์เป็นรอบการทำงานที่ซ้ำซากและคาดการณ์ได้ โดยแทบไม่ต้องอาศัยมนุษย์เข้ามาเกี่ยวข้องเลย ด้วยความสามารถเหล่านี้ กระบวนการนี้จึงได้รับการนำไปใช้ในทุกภาคส่วนของภาคการผลิต และมีความสำคัญอย่างยิ่งยวดในด้านการผลิตโลหะและพลาสติก
สำหรับผู้เริ่มต้น จะมีการร่างแบบ CAD แบบ 2 มิติหรือ 3 มิติ ซึ่งจะถูกแปลงเป็นโค้ดคอมพิวเตอร์ให้ระบบ CNC ดำเนินการ หลังจากป้อนโปรแกรมแล้ว ผู้ปฏิบัติงานจะทดลองใช้งานเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีข้อผิดพลาดในการเขียนโค้ด
ระบบเครื่องจักรกลแบบวงเปิด/วงปิด
การควบคุมตำแหน่งถูกกำหนดผ่านระบบวงเปิดหรือวงปิด ในระบบวงเปิด สัญญาณจะวิ่งในทิศทางเดียวระหว่างตัวควบคุมและมอเตอร์ ในระบบวงปิด ตัวควบคุมสามารถรับข้อมูลป้อนกลับ ซึ่งทำให้สามารถแก้ไขข้อผิดพลาดได้ ดังนั้น ระบบวงปิดจึงสามารถแก้ไขความไม่สม่ำเสมอของความเร็วและตำแหน่งได้
ในงานกัดซีเอ็นซี การเคลื่อนที่มักจะถูกกำหนดทิศทางผ่านแกน X และ Y ในทางกลับกัน เครื่องมือจะถูกวางตำแหน่งและนำทางผ่านมอเตอร์สเต็ปเปอร์หรือเซอร์โว ซึ่งจำลองการเคลื่อนที่ที่แม่นยำตามที่กำหนดโดย G-code หากแรงและความเร็วต่ำ กระบวนการสามารถทำงานผ่านการควบคุมแบบวงเปิดได้ สำหรับส่วนอื่นๆ การควบคุมแบบวงปิดเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้มั่นใจถึงความเร็ว ความสม่ำเสมอ และความแม่นยำที่จำเป็นสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม เช่น งานโลหะ
เครื่องจักรกลซีเอ็นซีเป็นระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ
ในโปรโตคอล CNC ในปัจจุบัน การผลิตชิ้นส่วนผ่านซอฟต์แวร์ที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้าส่วนใหญ่จะเป็นระบบอัตโนมัติ ขนาดของชิ้นส่วนที่กำหนดจะถูกกำหนดด้วยซอฟต์แวร์ออกแบบด้วยคอมพิวเตอร์ (CAD) จากนั้นจึงแปลงเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจริงด้วยซอฟต์แวร์การผลิตด้วยคอมพิวเตอร์ (CAM)
ชิ้นงานแต่ละชิ้นอาจจำเป็นต้องใช้เครื่องมือกลหลากหลายชนิด เช่น สว่านและคัตเตอร์ เพื่อรองรับความต้องการเหล่านี้ เครื่องจักรหลายเครื่องในปัจจุบันจึงรวมฟังก์ชันการทำงานที่หลากหลายไว้ในเซลล์เดียว หรืออีกทางหนึ่ง การติดตั้งอาจประกอบด้วยเครื่องจักรหลายเครื่องและหุ่นยนต์ชุดหนึ่งที่ถ่ายโอนชิ้นส่วนจากการใช้งานหนึ่งไปยังอีกการใช้งานหนึ่ง แต่ทุกอย่างควบคุมด้วยโปรแกรมเดียวกัน ไม่ว่าจะตั้งค่าอย่างไร กระบวนการ CNC ช่วยให้การผลิตชิ้นส่วนมีความสม่ำเสมอ ซึ่งยากที่จะทำซ้ำด้วยมือได้
เครื่อง CNC ประเภทต่างๆ
เครื่องจักรควบคุมเชิงตัวเลขรุ่นแรกๆ มีอายุย้อนไปถึงช่วงทศวรรษ 1940 เมื่อมีการนำมอเตอร์มาใช้ควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องมือที่มีอยู่เดิมเป็นครั้งแรก เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้าขึ้น กลไกต่างๆ ก็ได้รับการพัฒนาด้วยคอมพิวเตอร์แบบแอนะล็อก และท้ายที่สุดด้วยคอมพิวเตอร์แบบดิจิทัล ซึ่งนำไปสู่ความเจริญของเครื่องจักรกลซีเอ็นซี
ในปัจจุบัน ระบบ CNC ส่วนใหญ่เป็นระบบอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด กระบวนการที่ใช้ CNC ที่นิยมใช้กัน ได้แก่ การเชื่อมด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง การเจาะรู และการตัดด้วยเลเซอร์ เครื่องจักรที่ใช้บ่อยที่สุดในระบบ CNC ได้แก่:
เครื่องกัดซีเอ็นซี
เครื่องกัดซีเอ็นซีสามารถทำงานบนโปรแกรมที่ประกอบด้วยคำสั่งแบบตัวเลขและตัวอักษร ซึ่งจะนำชิ้นงานไปตามระยะทางต่างๆ การเขียนโปรแกรมที่ใช้สำหรับเครื่องกัดอาจใช้ G-code หรือภาษาเฉพาะที่พัฒนาโดยทีมผู้ผลิต เครื่องกัดพื้นฐานประกอบด้วยระบบสามแกน (X, Y และ Z) แม้ว่าเครื่องกัดรุ่นใหม่ส่วนใหญ่จะสามารถรองรับแกนเพิ่มเติมได้อีกสามแกน
เครื่องกลึง
ในเครื่องกลึง ชิ้นงานจะถูกตัดเป็นวงกลมด้วยเครื่องมือแบบถอดเปลี่ยนได้ ด้วยเทคโนโลยี CNC การตัดที่ใช้โดยเครื่องกลึงจะดำเนินการด้วยความแม่นยำและความเร็วสูง เครื่องกลึง CNC ถูกใช้เพื่อผลิตชิ้นงานที่ซับซ้อน ซึ่งไม่สามารถทำได้ในเครื่องจักรแบบควบคุมด้วยมือ โดยรวมแล้ว ฟังก์ชันการควบคุมของเครื่องกลึงและเครื่องกลึง CNC มีลักษณะคล้ายกัน เช่นเดียวกับเครื่องกลึง CNC เครื่องกลึงสามารถกำหนดทิศทางด้วย G-code หรือรหัสเฉพาะที่เป็นกรรมสิทธิ์ได้ อย่างไรก็ตาม เครื่องกลึง CNC ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสองแกน คือ X และ Z
เครื่องตัดพลาสม่า
ในเครื่องตัดพลาสม่า วัสดุจะถูกตัดด้วยหัวตัดพลาสม่า กระบวนการนี้ส่วนใหญ่จะใช้กับวัสดุโลหะ แต่ก็สามารถนำไปใช้กับพื้นผิวอื่นๆ ได้เช่นกัน เพื่อให้ได้ความเร็วและความร้อนที่จำเป็นต่อการตัดโลหะ พลาสมาจึงถูกสร้างขึ้นโดยใช้ก๊าซอัดอากาศและอาร์กไฟฟ้าร่วมกัน
เครื่องกัดไฟฟ้า
การตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า (EDM) หรือที่เรียกอีกอย่างว่า การจมแม่พิมพ์ (Die Sinking) และการตัดเฉือนด้วยประกายไฟ (Spark Machining) คือกระบวนการขึ้นรูปชิ้นงานให้มีรูปร่างเฉพาะด้วยประกายไฟฟ้า ในกระบวนการ EDM กระแสไฟฟ้าจะถูกคายประจุระหว่างอิเล็กโทรดสองขั้ว ซึ่งจะตัดชิ้นส่วนต่างๆ ของชิ้นงานออก
เมื่อช่องว่างระหว่างอิเล็กโทรดเล็กลง สนามไฟฟ้าจะมีความเข้มมากขึ้น จึงแข็งแกร่งกว่าสนามไดอิเล็กทริก ทำให้กระแสไฟฟ้าสามารถผ่านระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสองได้ ส่งผลให้ชิ้นส่วนของชิ้นงานถูกตัดออกโดยอิเล็กโทรดแต่ละอัน ประเภทย่อยของ EDM ประกอบด้วย:
● การตัดด้วยลวด EDM โดยใช้การกัดกร่อนด้วยประกายไฟเพื่อกำจัดชิ้นส่วนออกจากวัสดุที่นำไฟฟ้าได้
● Sinker EDM คือการแช่อิเล็กโทรดและชิ้นงานในของเหลวไดอิเล็กทริกเพื่อจุดประสงค์ในการสร้างชิ้นงาน
ในกระบวนการที่เรียกว่าการล้าง เศษวัสดุจากชิ้นงานที่เสร็จแล้วแต่ละชิ้นจะถูกชะล้างออกไปโดยของเหลวไดอิเล็กตริก ซึ่งจะปรากฏขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสองหยุดลง และมีจุดประสงค์เพื่อกำจัดประจุไฟฟ้าเพิ่มเติม
เครื่องตัดด้วยน้ำแรงดันสูง
ในการตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC เจ็ทน้ำเป็นเครื่องมือที่ใช้ตัดวัสดุแข็ง เช่น หินแกรนิตและโลหะ โดยใช้น้ำแรงดันสูง ในบางกรณี น้ำอาจผสมกับทรายหรือสารกัดกร่อนชนิดอื่นที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง ชิ้นส่วนเครื่องจักรในโรงงานมักถูกขึ้นรูปด้วยกระบวนการนี้
มีการใช้เครื่องพ่นน้ำเป็นทางเลือกที่เย็นกว่าสำหรับวัสดุที่ไม่สามารถทนต่อกระบวนการที่ใช้ความร้อนสูงของเครื่อง CNC อื่นๆ ได้ ดังนั้น เครื่องพ่นน้ำจึงถูกนำมาใช้ในหลายภาคส่วน เช่น อุตสาหกรรมการบินและอวกาศและเหมืองแร่ ซึ่งกระบวนการนี้มีประสิทธิภาพสำหรับการแกะสลักและการตัด รวมถึงการใช้งานอื่นๆ เครื่องตัดน้ำยังใช้ในงานที่ต้องการการตัดวัสดุที่ซับซ้อนมาก เนื่องจากความร้อนที่ต่ำช่วยป้องกันการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติที่แท้จริงของวัสดุที่อาจเกิดขึ้นจากการตัดโลหะบนโลหะ
เครื่อง CNC ประเภทต่างๆ
ดังที่วิดีโอสาธิตเครื่อง CNC จำนวนมากได้แสดงให้เห็น ระบบนี้ถูกนำมาใช้เพื่อตัดชิ้นส่วนโลหะที่มีความละเอียดสูงสำหรับผลิตภัณฑ์ฮาร์ดแวร์อุตสาหกรรม นอกจากเครื่องจักรที่กล่าวถึงข้างต้นแล้ว ยังมีเครื่องมือและส่วนประกอบอื่นๆ ที่ใช้ในระบบ CNC ได้แก่:
● เครื่องปัก
● เราเตอร์ไม้
● เครื่องเจาะป้อมปืน
● เครื่องดัดลวด
● เครื่องตัดโฟม
● เครื่องตัดเลเซอร์
● เครื่องเจียรทรงกระบอก
● เครื่องพิมพ์ 3 มิติ
● เครื่องตัดกระจก
เมื่อจำเป็นต้องทำการตัดที่ซับซ้อนในระดับและมุมต่างๆ บนชิ้นงาน ก็สามารถดำเนินการทั้งหมดได้ภายในไม่กี่นาทีด้วยเครื่อง CNC ตราบใดที่เครื่องได้รับการตั้งโปรแกรมด้วยโค้ดที่ถูกต้อง ฟังก์ชันต่างๆ ของเครื่องก็จะทำงานตามขั้นตอนที่ซอฟต์แวร์กำหนด หากทุกอย่างถูกเขียนโค้ดตามแบบที่ออกแบบไว้ ผลลัพธ์ที่ได้คือผลิตภัณฑ์ที่มีรายละเอียดและคุณค่าทางเทคโนโลยีที่ครบถ้วนเมื่อกระบวนการเสร็จสิ้น
เวลาโพสต์: 31 มี.ค. 2564
