เครื่องมือกล CNC คืออะไร?
เครื่องมือกล CNC คือเครื่องมือกลที่สามารถควบคุมได้ด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ สามารถทำงานประมวลผลที่ซับซ้อนต่างๆ ได้โดยอัตโนมัติ ตามโปรแกรมที่กำหนดไว้ล่วงหน้า CNC เป็นคำย่อของ “Computer Numerical Control” ซึ่งหมายถึง การควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์
การตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC เป็นกระบวนการผลิตแบบลดวัสดุ โดยใช้เครื่องมือกลที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ในการกำจัดวัสดุชิ้นงานเพื่อผลิตชิ้นส่วน โดยปกติแล้ว เครื่องมือกล CNC จะวางแผนเส้นทางการตัดเฉือนโดยอัตโนมัติตามแบบจำลอง CAD สามมิติ และควบคุมเครื่องมือให้ตัดไปตามเส้นทางนั้นเพื่อให้ได้รูปทรงของชิ้นส่วน
บทความนี้จะแนะนำเครื่องมือกล CNC ประเภทต่างๆ และวิธีการทำงานของเครื่องมือเหล่านั้น
1. เครื่องเราเตอร์ CNC
เครื่องเราเตอร์ CNC มีลักษณะคล้ายกับเครื่องกัด CNC แต่โดยทั่วไปใช้สำหรับการขึ้นรูปวัสดุที่อ่อนกว่า และมักมีความแม่นยำน้อยกว่าเครื่องกัด CNC เครื่องเราเตอร์ CNC มีชื่อเสียงในด้านความสามารถในการใช้การควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อกำหนดเส้นทางการหมุนและการเคลื่อนที่ของเครื่องมือเพื่อออกแบบและขึ้นรูปวัสดุต่างๆ เช่น ไม้ เหล็ก โฟม วัสดุผสม อลูมิเนียม และพลาสติก
เครื่องเราเตอร์ CNC โดยทั่วไปประกอบด้วยมอเตอร์สเต็ปเปอร์ ตัวขับสเต็ปเปอร์ ฐานเชิงกล แกนหมุน ตัวควบคุม และแหล่งจ่ายไฟ เครื่องเราเตอร์ CNC ช่วยลดของเสีย เพิ่มผลผลิตและความแม่นยำ และผลิตสินค้าได้เร็วขึ้น
2. เครื่องเจาะ CNC
เครื่องเจาะ CNC ใช้สำหรับกระบวนการขึ้นรูปชิ้นงานที่ต้องการเจาะรูทรงกระบอกในชิ้นงาน โดยใช้ดอกสว่านหมุนที่มีการออกแบบให้เศษโลหะที่เรียกว่าเศษวัสดุหลุดออกจากชิ้นงานระหว่างการเจาะรู
มีดอกสว่านหลายประเภทที่ใช้กับเครื่องเจาะ CNC ซึ่งแต่ละประเภทเหมาะสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน ประเภทต่างๆ ได้แก่ ดอกสว่านสำหรับเจาะรูเริ่มต้น ดอกสว่านสำหรับเจาะรูลึก ดอกสว่านสำหรับเจาะรูที่ต้องการความแม่นยำสูง และดอกรีมเมอร์สำหรับเจาะรูให้ได้ขนาดที่ต้องการ
เช่นเดียวกับเครื่องจักร CNC อื่นๆ เครื่องเจาะ CNC ใช้ระบบควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อทำให้กระบวนการเจาะเป็นไปโดยอัตโนมัติ โดยจะควบคุมตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของดอกสว่านตามเส้นทางที่กำหนดไว้ これにより ทำให้สามารถเจาะรูหลายรูในชิ้นงานได้อย่างแม่นยำและสม่ำเสมอ เครื่องเจาะ CNC มีประโยชน์เมื่อต้องการผลิตชิ้นส่วนจำนวนมากที่มีรูปแบบหรือขนาดรูที่เหมือนกันผ่านกระบวนการเจาะอัตโนมัติ
3. เครื่องกลึง CNC
เครื่องกลึง CNC ใช้สำหรับกระบวนการกลึงหรือขึ้นรูปชิ้นงานที่หมุนได้ โดยใช้เครื่องมือตัดแบบจุดเดียว ซึ่งการออกแบบจะแตกต่างกันไปตามลักษณะการใช้งานการกลึง เช่น การกลึงหยาบ การกลึงละเอียด การกลึงหน้า การกลึงเกลียว การขึ้นรูป การเซาะร่อง การตัดแยก และการเซาะร่อง
เครื่องกลึง CNC ควบคุมกระบวนการกลึงโดยอัตโนมัติด้วยระบบควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ โดยจะควบคุมตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของเครื่องมือตัดตามเส้นทางที่กำหนดไว้ ทำให้สามารถผลิตชิ้นงานทรงกระบอกที่มีรูปทรงและเรขาคณิตที่ซับซ้อนได้อย่างแม่นยำและสม่ำเสมอ
เครื่องกลึง CNC มีหลายประเภทที่เหมาะสมกับการใช้งานต่างๆ ประเภทที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ เครื่องกลึงแบบป้อมปืนที่เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมากด้วยระบบเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติ เครื่องกลึงแบบเครื่องยนต์สำหรับงานกลึงทั่วไป และเครื่องกลึงเฉพาะทางที่ออกแบบมาสำหรับรูปทรงเรขาคณิตหรือวัสดุเฉพาะ
กระบวนการกลึง CNC ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตเหนือกว่าเครื่องกลึงแบบใช้มือ โดยทำให้สามารถทำงานได้โดยอัตโนมัติและผลิตชิ้นส่วนจำนวนมากได้ตามข้อกำหนดที่แม่นยำ เครื่องกลึง CNC มีประโยชน์อย่างยิ่งในอุตสาหกรรมยานยนต์ การบินและอวกาศ และการผลิตชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งจำเป็นต้องกลึงชิ้นส่วนจำนวนมากอย่างแม่นยำและมีประสิทธิภาพ
4. เครื่อง CNC 5 แกน
เครื่องจักร CNC 5 แกน ช่วยเพิ่มขีดความสามารถของเครื่องกัด 3 แกนแบบดั้งเดิม โดยเพิ่มแกนหมุนอีกสองแกน ทำให้สามารถขึ้นรูปชิ้นงานที่มีรูปทรงเรขาคณิตซับซ้อนได้ด้วยการจับยึดเพียงครั้งเดียว
นอกจากแกนเชิงเส้นสามแกน (X, Y, Z) สำหรับกำหนดตำแหน่งของเครื่องมือตัดแล้ว เครื่องจักร CNC 5 แกนยังประกอบด้วยแกนหมุนเพิ่มเติมอีกสองแกนที่แกนหมุนของเครื่องมือตัด หรือโต๊ะเอียง/หมุนได้ ซึ่งจะเพิ่มอิสระในการกำหนดตำแหน่งของชิ้นงานอีกสององศา
ด้วยการเอียงและหมุนอุปกรณ์ยึดชิ้นงาน (แท่นหมุน) เครื่องจักร 5 แกนช่วยให้เครื่องมือตัดสามารถเข้าถึงและขึ้นรูปชิ้นงานทรงปริซึมได้ทั้งห้าด้านที่มุม 90 องศา โดยไม่จำเป็นต้องตั้งชิ้นงานใหม่ระหว่างการทำงานแต่ละครั้ง
แกนหมุนเพิ่มเติมอีกสองแกน (โดยทั่วไปเรียกว่าแกน A และแกน C) ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการตัดเฉือนได้อย่างมาก โดยไม่จำเป็นต้องใช้การจับยึดและการตั้งค่าหลายขั้นตอน รูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน เช่น รูปทรงแกะสลัก สามารถตัดเฉือนได้เสร็จสมบูรณ์ในการจับยึดเพียงครั้งเดียวบนเครื่อง CNC 5 แกน
เครื่องจักร CNC 5 แกนมีการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การผลิตแม่พิมพ์ และอุตสาหกรรมการแพทย์ ซึ่งมักพบชิ้นส่วนที่ซับซ้อน นอกจากนี้ เครื่องจักร CNC 5 แกนยังถูกนำมาใช้ในการแกะสลักบ่อยครั้ง เนื่องจากความสามารถในการขึ้นรูปพื้นผิวแบบอิสระ
5. เครื่องกัด CNC
เครื่องกัด CNC ใช้เครื่องมือตัดแบบหลายจุดที่หมุนได้เพื่อขึ้นรูปและตัดแต่งชิ้นงานอย่างแม่นยำ เครื่องมือกัดที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ดอกกัดปลาย ดอกกัดเกลียว และดอกกัดลบคม ซึ่งสามารถติดตั้งได้ทั้งแนวนอนหรือแนวตั้ง ขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งานของการกัด
เครื่องกัด CNC จะทำการควบคุมกระบวนการกัดโดยอัตโนมัติด้วยระบบควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ โดยจะควบคุมตำแหน่งและเส้นทางการเคลื่อนที่ของเครื่องมือตัดตามเส้นทางที่กำหนดไว้ これにより ทำให้สามารถผลิตชิ้นงานที่มีรูปทรงและโปรไฟล์ที่ซับซ้อนจากวัตถุดิบหรือชิ้นงานหล่อได้อย่างแม่นยำและสม่ำเสมอ
เครื่องกัด CNC หรือที่เรียกอีกอย่างว่าเครื่องกัด มีให้เลือกทั้งแบบแนวนอนและแนวตั้ง เครื่องกัด CNC พื้นฐานมีแกนการเคลื่อนที่เชิงเส้นสามแกน (X, Y, Z) ในขณะที่รุ่นขั้นสูงกว่านั้นจะมีแกนหมุนเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มความสะดวกในการใช้งาน
เครื่องกัด CNC ทั่วไปมีหลายประเภท ได้แก่ เครื่องกัดมือสำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็ก เครื่องกัดแบบธรรมดาหรือแบบแนวตั้งสำหรับงานกลึงทั่วไป เครื่องกัดอเนกประสงค์ที่เหมาะสำหรับงานหลากหลายประเภท และเครื่องกัดแบบรอบด้านที่ให้ความยืดหยุ่นสูงสุดด้วยแกนการทำงานสี่หรือห้าแกน
กระบวนการกัด CNC ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตมากกว่าการกัดแบบใช้มือ ทำให้สามารถผลิตชิ้นส่วนที่ผ่านการกัดได้จำนวนมากโดยไม่ต้องมีคนควบคุม และมีความแม่นยำสูง เครื่องกัด CNC ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิต เพื่อใช้ในการขึ้นรูปชิ้นส่วนจากโลหะ พลาสติก ไม้ วัสดุผสม และอื่นๆ
6. เครื่องตัดเลเซอร์ CNC
เครื่องตัดเลเซอร์ CNC ใช้เลเซอร์กำลังสูงในการตัดวัสดุโดยการหลอม การเผาไหม้ หรือการทำให้ระเหย ทำให้สามารถตัดลวดลายและรูปทรงที่ซับซ้อนได้อย่างแม่นยำ
เลเซอร์อุตสาหกรรมหลักที่ใช้ในเครื่องตัดเลเซอร์มีหลายประเภท ได้แก่:
- เลเซอร์ CO2: เป็นหนึ่งในเลเซอร์ก๊าซที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยใช้ส่วนผสมของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เหมาะสำหรับการตัดวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น ไม้ พลาสติก และสิ่งทอ นอกจากนี้ยังสามารถตัดเหล็กอ่อนบางชนิดได้
- เลเซอร์โซลิดสเตท: โดยทั่วไปคือเลเซอร์ YAG (Yttrium Aluminum Garnet) ซึ่งใช้นีโอไดเมียมเป็นองค์ประกอบหลัก มีกำลังมากกว่าเลเซอร์ CO2 และสามารถตัดโลหะที่หนาและแข็งกว่าได้
- เลเซอร์ไฟเบอร์: เลเซอร์โซลิดสเตทชนิดใหม่ที่มีคุณภาพลำแสงเหนือกว่า มีประสิทธิภาพสูงสำหรับงานตัดโลหะที่ต้องการความแม่นยำสูง
เครื่องตัดเลเซอร์ CNC ควบคุมลำแสงเลเซอร์ตามเส้นทางที่กำหนดไว้ล่วงหน้าโดยใช้โครงสร้าง XY และระบบควบคุม CNC ขนาดชิ้นงานทั่วไปมีตั้งแต่ขนาดใช้งานบนโต๊ะไปจนถึงขนาดใหญ่
เลเซอร์ให้การตัดที่เรียบเนียน แม่นยำสูง และมีบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนน้อยที่สุด ช่วยให้สามารถตัดวัสดุได้หลากหลายชนิดอย่างซับซ้อน การตัดด้วยเลเซอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิต การสร้างต้นแบบ และอุตสาหกรรมยานยนต์/การบินและอวกาศ
7. เครื่องตัดพลาสม่า CNC
เครื่องตัดพลาสม่า CNC ใช้หัวตัดพลาสม่าในการตัดวัสดุที่เป็นตัวนำไฟฟ้า โดยหลักการทำงานคือการส่งก๊าซความเร็วสูง เช่น ออกซิเจนหรืออากาศ ผ่านหัวฉีด และเกิดการอาร์คไฟฟ้าใต้หัวตัด ซึ่งจะทำให้ก๊าซแตกตัวเป็นไอออนและกลายเป็นกระแสพลาสม่าที่เป็นตัวนำไฟฟ้า
จากนั้นกระแสพลาสมาจะถ่ายเทความร้อนและไฟฟ้าไปยังวัสดุชิ้นงาน ทำให้เกิดการตัดผ่านโดยการหลอมและการระเหย วัสดุที่นิยมตัดด้วยเครื่องตัดพลาสมา ได้แก่ เหล็ก เหล็กกล้าไร้สนิม อลูมิเนียม ทองเหลือง และทองแดง
ในเครื่องตัดพลาสม่า CNC หัวตัดพลาสม่าจะถูกควบคุมโดยระบบ CNC ตามเส้นทางการตัดที่ตั้งโปรแกรมไว้ これにより ทำให้สามารถตัดชิ้นงานโลหะรูปทรง 2 มิติและ 3 มิติที่ซับซ้อนได้อย่างแม่นยำด้วยระบบควบคุมคอมพิวเตอร์
คุณสมบัติหลักของเครื่องตัดพลาสม่า CNC ได้แก่ ความสามารถในการตัดวัสดุแผ่นหนา คุณภาพการตัดที่ดีโดยมีบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนน้อยที่สุด และความเร็วในการตัดสูง เหมาะสำหรับงานประกอบ งานบำรุงรักษา และงานซ่อมแซม
ระบบ CNC ให้การตัดแบบอัตโนมัติและแม่นยำซ้ำได้ และสามารถทำงานได้โดยไม่ต้องมีผู้ควบคุม การตัดด้วยพลาสมาถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ยานยนต์ การผลิต การต่อเรือ และการก่อสร้าง สำหรับการตัด การลบคม และการเซาะร่องชิ้นส่วนและส่วนประกอบโลหะ
8. เครื่องจักร CNC แบบปล่อยประจุไฟฟ้า
เครื่องจักร CNC แบบปล่อยประจุไฟฟ้า หรือที่รู้จักกันในชื่อ EDM (electric discharge machining) หรือเครื่องจักร CNC แบบกัดเซาะด้วยประกายไฟ ใช้กระบวนการเทอร์โมอิเล็กทริกของประกายไฟเพื่อตัดวัสดุที่เป็นตัวนำไฟฟ้า
หลักการทำงานคือการใช้ประกายไฟที่เกิดจากความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วไฟฟ้าสองขั้ว ได้แก่ ขั้วไฟฟ้าที่เป็นเครื่องมือและวัสดุชิ้นงาน เพื่อกัดกร่อนวัสดุทีละน้อยๆ ผ่านกระบวนการหลอมและการระเหย ใช้น้ำปราศจากไอออนในการชะล้างเศษวัสดุออก
ในเครื่อง EDM CNC นั้น หัวอิเล็กโทรดจะเชื่อมต่อกับระบบ CNC และถูกกำหนดตำแหน่งและควบคุมอย่างแม่นยำตามเส้นทางการเคลื่อนที่ที่ตั้งโปรแกรมไว้ これにより ทำให้สามารถขึ้นรูปชิ้นงาน 3 มิติที่ซับซ้อนจากโลหะแข็งและโลหะผสมที่ยากต่อการตัดด้วยวิธีแบบดั้งเดิมได้
ข้อดีที่สำคัญบางประการของเครื่องจักร EDM CNC ได้แก่ ความสามารถในการตัดเฉือนวัสดุที่แข็งมาก ผลิตชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำและผิวสำเร็จสูงมาก และตัดโพรงและรูปทรงภายในที่ซับซ้อนได้
การใช้งานทั่วไป ได้แก่ แม่พิมพ์ ดาย ชิ้นส่วนอากาศยาน และอุปกรณ์ปลูกถ่ายทางการแพทย์ เนื่องจากกระบวนการนี้ไม่สัมผัสและสร้างแรงทางกลต่อชิ้นงานน้อยที่สุด เครื่องจักร EDM CNC เหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อนในปริมาณน้อย
9. ต่อไปนี้คือประเด็นสำคัญเกี่ยวกับเครื่องเจียร CNC:
- - เครื่องเจียร CNC ใช้ล้อเจียรหมุนเพื่อตัดและขึ้นรูปชิ้นส่วนโลหะผ่านกระบวนการขัดถูเชิงกล
- - ล้อเจียรขัด ซึ่งโดยทั่วไปทำจากเพชรหรือ CBN (คิวบิกโบรอนไนไตรด์) จะขจัดเศษโลหะขนาดเล็กออกไปเมื่อสัมผัสกับชิ้นงาน จำเป็นต้องมีการควบคุมที่แม่นยำเพื่อให้ได้ค่าความคลาดเคลื่อนที่แคบ
- - ในเครื่องเจียร CNC ระบบ CNC จะกำหนดตำแหน่งและเคลื่อนที่ล้อเจียรและชิ้นงานอย่างแม่นยำตามรหัสที่ตั้งโปรแกรมไว้ ทำให้สามารถเจียรชิ้นงานที่มีรูปทรง 3 มิติที่ซับซ้อนได้โดยอัตโนมัติ
- - การเจียรทั่วไป ได้แก่ การเจียรทรงกระบอก (พื้นผิวด้านนอกหรือด้านใน), การเจียรพื้นผิว (พื้นผิวเรียบ), การเจียรแบบไร้ศูนย์กลาง และการเจียรตามรูปทรง
- - ชิ้นส่วนที่ผลิตด้วยเครื่องเจียร CNC ต้องการความแม่นยำและผิวสำเร็จที่สูงมาก มักเป็นชิ้นส่วนกลไกที่มีความแม่นยำสูง เช่น เพลาลูกเบี้ยว ตลับลูกปืน และเฟือง
- - อุตสาหกรรมที่ใช้เครื่องเจียร CNC ได้แก่ อุตสาหกรรมยานยนต์ การบินและอวกาศ การแพทย์ และการผลิตทั่วไป ซึ่งความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง
- - ข้อดีเหนือกว่าการเจียรแบบดั้งเดิม ได้แก่ ความแม่นยำที่สม่ำเสมอ การควบคุมหลายแกน และความสามารถในการเจียรรูปทรงและโปรไฟล์ที่ซับซ้อนได้โดยไม่ต้องมีผู้ควบคุมดูแล
กล่าวโดยสรุป เครื่องเจียร CNC จะขึ้นรูปชิ้นส่วนโลหะอย่างแม่นยำผ่านกระบวนการตัดเฉือนด้วยล้อเจียรแบบอัตโนมัติ ซึ่งควบคุมโดยระบบควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์
10. ต่อไปนี้คือประเด็นสำคัญเกี่ยวกับเครื่อง CNC ที่มีระบบเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติ:
- - มีช่องใส่เครื่องมือ/แท่นหมุนที่สามารถเก็บเครื่องมือหลายชนิด เช่น สว่าน ดอกกัด เครื่องเราเตอร์ ฯลฯ ไว้ใกล้กับพื้นที่ทำงานของเครื่องจักร
- - ระบบเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติช่วยให้สามารถเปลี่ยนเครื่องมือได้อย่างรวดเร็วและอัตโนมัติเมื่อจำเป็นในระหว่างกระบวนการตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC โดยไม่ต้องมีการแทรกแซงด้วยตนเอง
- - วิธีนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตได้อย่างมาก โดยลดเวลาที่ไม่เกี่ยวข้องกับการตัดชิ้นงานเมื่อเทียบกับการเปลี่ยนเครื่องมือด้วยมือ ชิ้นส่วนที่ซับซ้อนซึ่งต้องใช้เครื่องมือหลายชิ้นสามารถขึ้นรูปได้โดยไม่ต้องหยุดกระบวนการ
- - เครื่องมือจะถูกหยิบ/เปลี่ยนจากแม็กกาซีนโดยหุ่นยนต์ และติดตั้งเข้ากับแกนหมุนโดยใช้แขนเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติภายใต้การควบคุม CNC
- - ช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการบรรทุกเครื่องมือของเครื่องจักรให้มากกว่าเครื่องมือเดียว ทำให้สามารถขึ้นรูปชิ้นส่วนที่ซับซ้อนมากขึ้นได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนเครื่องมือด้วยตนเอง
- - สามารถเปลี่ยนเครื่องมือที่ชำรุดหรือสึกหรอได้ทันทีโดยไม่ต้องหยุดการผลิตทั้งหมด ซึ่งช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือและเวลาการทำงานให้ต่อเนื่อง
- - การปรับเทียบเครื่องมืออัตโนมัติอาจช่วยให้มั่นใจได้ถึงความแม่นยำทางเรขาคณิตหลังจากการเปลี่ยนแปลงแต่ละครั้ง
- - ช่วยยกระดับการผลิตด้วยเครื่องจักร CNC ไปสู่การผลิตแบบไร้คนควบคุม/อัตโนมัติที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยมีการแทรกแซงจากมนุษย์น้อยที่สุด
กล่าวโดยสรุป การเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องจักร CNC
วันที่โพสต์: 8 ธันวาคม 2023
