เครื่องจักร CNC คืออะไร

เครื่องจักร CNC เป็นชื่อเรียกย่อของเครื่องจักรกลแบบออโตเมติก (Computer Numerical Control) เครื่องจักรถูกควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์ ที่ตัวเครื่องซึ่งจะทำงานตามรูปแบบที่เราได้ป้อนคำสั่งไปภายในโปรแกรม ซึ่งเครื่องสามารถรองรับได้หลายภาษา ขึ้นอยู่กับรูปแบบการใช้งานแต่ละพื้นที่เครื่องจักร CNC มีทั้งขนาดกลาง และ เครื่องจักร CNC ขนาดใหญ่ ด้วยเช่นกัน

 

เครื่องจักร CNC นั้นนิยมใช้กับชิ้นงานที่เป็นโลหะ ต้องการความละเอียด แม่นยำ และการผลิตค่อนข้างซับซ้อนเป็นพิเศษ ดังนั้นเครื่อง CNC จึงผลิตขึ้นมาเพื่อทดแทนการทำงานแบบเดิมให้สะดวกสบายขึ้น รวดเร็ว และยังให้ความแม่นยำ ด้วยระบบการทำงานอัตโนมัติควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ ทำให้ผลิตชิ้นงานโลหะที่ซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ซึ่งตัวเครื่องจักร CNC นั้นจะประกอบไปด้วยระบบของมอเตอร์ไฟฟ้า ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ งานที่ผลิตออกมานั้นจึงมีความปราณีต แม่นยำ และรวดเร็วกว่าแบบเดิมที่เคยเป็นมา

 

จุดประสงค์หลักในระบบเครื่องจักร CNC

เนื่องจากการทำงานที่ซับซ้อนของชิ้นงาน ประกอบกับเป็นงานโลหะ ซึ่งต้องใช้ความละเอียดแม่นยำสูง เครื่องจักร CNC จึงถูกสร้างขึ้นมาเพื่องานนี้โดยเฉพาะ 

 

ด้วยระบบคอมพิวเตอร์คอนโทรล ควบคุมการทำงาน การเปลี่ยนแปลง เพิ่มความแม่นยำโดยหากจะเปรียบเทียบเครื่องจักรแบบเดิมๆ ที่จะใช้แรงงานคนในการควบคุมเครื่องจักร CNC เหล่านี้ ในยุคปัจจุบันมีการปรับเปลี่ยนระบบการควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์แต่ยังคงต้องใช้คนในการเป็นตัวคุมเครื่องจักรเพียงการป้อนโปรแกรมคำสั่งที่ต้องการให้เครื่องทำงานเข้าไป เพื่อการผลิตชิ้นงานได้ถูกต้องและแม่นยำขึ้นนั่นเอง

 

การทำงานของระบบเครื่องจักร CNC เพิ่มความสามารถของเครื่องโดยทั่วๆไปแล้วให้สามารทำงานได้ดีเกินคาด โดยเฉพาะงานที่มีความละเอียด ซับซ้อนสูง ได้ระบบควบคุมที่ให้ความแม่นยำและรวดเร็ว ชนิดที่ความเข้าใจแรงงานคนยากที่จะเข้าถึงได้ แต่ในระบบการทำงานด้วยการคุมของคอมพิวเตอร์ ช่วยให้การทำงานได้ผลลัพธ์ออกมาได้ชิ้นงานที่สมบูรณ์แบบมากขึ้น

 

ในยุคแห่งโลกเทคโนโลยี ที่เรียกได้ว่าเป็นโลกแห่งนวัตกรรม ได้มีการประยุกต์ใช้ระบบเครื่องจักร CNC เข้าไปทำงานกับเครื่องจักรพื้นฐาน ซึ่งมีส่วนประกอบเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าจำนวนหนึ่ง เพื่อใช้งานในระบบการหมุนเกลียว ทำหน้าที่แทนแรงงานคน และอีกส่วนก็เป็นระบบควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ใช้ควบคุมความเร็วของมอเตอร์ไฟฟ้าสำหรับหมุนเกลียว ให้ความละเอียดในการควบคุมได้มากถึง 0.1 องศา เรียกได้ว่าดีมากกว่าที่เราเคยคาดการณ์กันไวัถึง 0.02 มิลลิเมตร

 

ในยุคปัจจุบัน การใช้ระบบเครื่องจักร CNC ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์เชื่อมต่อเข้ากับเครื่องจักรขั้นพื้นฐานนั้น ในกลุ่มธุรกิจอุตสาหกรรมผลิตชิ้นส่วนที่เกี่ยวกับอุตสาหกรรม ผลิตชิ้นส่วนรถยนต์ เครื่องยนตร์ เครื่องจักรกล หรือแม่พิมพ์ก็ตาม

จะเห็นได้ว่าอุปกรณ์ต่างๆล้วนมีความซับซ้อนและไม่ควรเกิดปัญหาความผิดพลาดในขั้นตอนการผลิต รวมถงการซ่อมและสร้างในหน่วยงานต่างๆ ที่เกี่ยวกับเครื่องจักร ด้วยค่าใช้จ่ายเบื้องต้นสำหรับระบบเครื่องจักร CNC นั้นตัวเลขคร่าวๆ น่าจะอยู่ราวหลายพันหลายบาท

 

เครื่องจักร CNC แบบอัตโนมัติ คืออะไร??

ในทางปฏิบัติระบบนี้จะถูกควบคุมโดยวิศวกรผู้เชี่ยวชาญ การนำเข้าจากประเทศที่พัฒนาด้านเทคโนโลยี เช่น เยอรมัน, สหรัฐอเมริกา และญี่ปุ่น เป็นต้น ระบบดังกล่าวเป็นเทคโนโลยีที่ต้องผลิตโดยกระบวนการชั้นสูง มีการออกแบบที่ซับซ้อน และต้องเข้าใช้หลักในการใช้งาน เรียกได้ว่าผลิตแล้วต้องใช้งานได้จริงนั่นเอง

 

สำหรับเครื่องจักร CNC ในประเทศไทย สำหรับภาคอุตสาหกรรมแล้วนั้น ดร.พินิจ งามสม ได้ทำการวิจัยระบบ CNC ซึ่งใช้เวลามากกว่า 4 ปี ทั้งการออกแบบและพัฒนาสร้างระบบที่ซับซ้อนกับการทำงานเครื่องจักร CNC ได้สำเร็จ 

 

สามารถนำมาใช้งานได้จริง โดยงานวิจัยพื้นฐานผลงานดังกล่าวได้รับการยกย่องให้กลายเป็นบทความดีเด่นในสาขา Dynamics, Systems and Control ในการประชุมเครือข่ายวิศวเครื่องกลแห่งประเทศไทย ในปี 2545 จากนั้นได้ถูกจัดพิมพ์เป็นวารสารสากลทางวิชาการวิศวกรรมที่น่าเชื่อถือนั่นก็คือ
“ Jounal Of Dynamic System Measurement and Control โดย American Society Of Mechanical Engineers ในช่วงปี 2546”

 

ระบบเครื่องจักร CNC การประยุกต์ใช้ในผลิตภัณฑ์ต่างๆ

1.งานของระบบอุตสาหกรรม ที่เกี่ยวข้องกับการตัด ออกแบบเฟอร์นิเจอร์ ซึ่งจะให้ชิ้น งานออกมาสวยงามและมีความปราณีต 

2.งานในอุตสาหกรรมรองเท้า

3.งานอุตสาหกรรมยานยนต์

4.งานออกแบบ งานสถาปนิก และการออกแบบโมเด็มต่างๆ

5.การออกแบบผลิตภัณฑ์ที่มาจากอัญมณี

6.งานที่มีการตกแต่งหรืองานแกะสลัก

7.งานที่เกี่ยวข้องกับการผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักร

8.งานตกแต่งอุปกรณ์สำหรับรถยนต์ รวมถึงรถประเภทอื่น

 

เครื่องกลึง CNC คือ

เครื่องกลึง CNC (Computer Numerical Control) คือเครื่องจักรกลอัตโนมัติที่ทำงานได้ด้วยระบบคอมพิวเตอร์ เพื่อทำการผลิตชิ้นส่วนวัสดุให้ได้ขนาดและรูปทรงตามที่ต้องการด้วยการกลึง เหมาะสำหรับงานกลึงที่ต้องการความละเอียดหรือมีความซับซ้อนสูง

ยิ่งไปกว่านั้น เพราะการควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์ ทำให้เครื่องกลึง CNC สามารถก้าวข้ามขีดจำกัดของเครื่องจักรแบบเดิมๆ ได้ ทั้งความละเอียดในการควบคุมที่ละเอียดถึง 0.001 mm. รวมถึงสามารถควบคุมเครื่องกลึงได้หลายเครื่องในคราวเดียว ทำให้นอกจากความละเอียดแล้ว เรายังสามารถได้ชิ้นงานหลายชิ้นด้วยความรวดเร็วอีกด้วย

นอกจากเครื่องกลึงแล้ว ระบบ CNC ยังถูกเชื่อมต่อเข้ากับเครื่องจักรที่หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นเครื่องพิมพ์ เครื่องเจียร หรือแม้แต่เครื่องตัด เพื่อให้ชิ้นงานที่สวยงานและซับซ้อนยิ่งขึ้น ตรวจสอบ DMG Mori เครื่องกลึง CNC

โครงสร้างพื้นฐานของเครื่องกลึง CNC
สำหรับด้านโครงสร้าง เครื่องกลึง CNC จะมีความคล้ายกับเครื่องกลึงมือ หรือเครื่องกลึงแบบ Manual มากพอสมควร ทว่าจะมีข้อแตกต่างหลักๆ ในด้านการควบคุมการทำงาน และการตรวจวัด ซึ่งเครื่องกลึง CNC มีการเพิ่มในส่วนดังต่อไปนี้เข้ามา เพื่อการวัดและสร้างชิ้นงานที่เที่ยงตรงแม่นยำมากขึ้น

1. ระบบขับเคลื่อน ประกอบด้วยสองระบบหลัก คือ ระบบส่งกำลังหลักและระบบขับเคลื่อนแกน
– ระบบส่งกำลัง เครื่องกลึง CNC จะใช้เซอร์โวมอเตอร์ (Servo Motor) ซึ่งสามารถควบคุมความเร็วการหมุน แรงบิด ตำแหน่ง ให้เป็นไปตามความต้องการได้
– ระบบขับเคลื่อนแกน ในระบบนี้จะใช้ สเต็ปเปอร์ หรือ สเต็ปปิ้งมอเตอร์ (Stepping Motor) ทำงานร่วมกับระบบควบคุมระยะในการควบคุมแกนให้เข้าตัดชิ้นงานต่างๆ

2. ระบบจับยึด ระบบจับยึดของเครื่องกลึง CNC มีสองส่วน คือส่วนที่ใช้จับยึดชิ้นงาน และส่วนที่ใช้จับยึดเครื่องมือ
– ระบบจับยึดชิ้นงาน หรือ หัวจับ (JAW) ทำหน้าที่ยึดชิ้นงานอย่างมั่นคง ทำให้สามารถตกแต่ง กลึงชิ้นงานได้อย่างราบรื่น ซึ่งหัวจับชิ้นงานนี้มีทั้งแบบธรรมดาที่ไม่ตกแต่งรูปร่างอะไร หรือแบบพิเศษ ที่ใช้ผลิตงานจำนวนไม่มาก แต่มีความเฉพาะตัวสูง
– ระบบจับยึดเครื่องมือตัด (Turret) ระบบจับยึดเครื่องมือ เป็นอีกสิ่งที่ทำให้ CNC มีความแตกต่างกับการกลึงแบบ Manual เพราะใน Turret จะประกอบด้วยเครื่องมือตัดเป็นจำนวนมาก สามารถหมุนเพื่อใช้งานในรูปแบบต่างๆ ได้เลยตามที่คอมพิวเตอร์กำหนดคำสั่งเอาไว้ โดยไม่ต้องมีการเปลี่ยนหัวตัดด้วยมือ

3. ระบบตรวจวัด ระบบตรวจวัดสำหรับเครื่อง CNC จะมีการติดตั้ง Linear Scale ซึ่งคืออุปกรณ์ตรวจวัดระยะเส้นตรงความละเอียดสูง (สูงสุด 0.001 mm) หรืออุปกรณ์อื่นๆที่มีความสามารถใกล้เคียงกัน เพื่อวัดระยะของชิ้นงาน หรือใช้เพื่อคำนวณในฟังก์ชั่นต่างๆ เพื่อการใช้งานเครื่อง CNC

4. ระบบไฟฟ้า ส่วนใหญ่ระบบไฟฟ้าของเครื่องกลึง CNC จะเป็นระบบไฟฟ้าแบบ 3 เฟส 380 โวลต์เป็นหลัก ยกเว้นเป็นเครื่องแบบ MINI CNC ที่จะใช้ไฟฟ้าแบบ 220 โวลต์

5. ระบบควบคุม เครื่องกลึง CNC จะมีการควบคุมการทำงานทั้งหมดผ่านคอมพิวเตอร์ โดยจะอาศัย G Code และ M Code ในการป้อนข้อมูล ซึ่งสามารถควบคุมได้ตั้งแต่การเคลื่อนที่ง่ายๆ ไปจนถึงการปรับรายละเอียดการกลึง

ซึ่งระบบควบคุม CNC สามารถโปรแกรมเพิ่มเติมได้โดยการเขียนโค้ด ซึ่งในปัจจุบันนิยมเขียนลงในโปรแกรม CAD (Computer Aided Design) ทั้ง 2D CAD และ 3D CAD แล้วใช้โปรแกรมประเภท CAM (Computer Aided Manufacturing) ในการปรับแต่งให้เหมาะสมกับงาน

การทำงานเบื้องต้นของเครื่องกลึง CNC

หลักการทำงานของเครื่องกลึง CNC นั้นมีความแตกต่างจากเครื่องกลึงแบบอื่นๆ เนื่องจากมีคอมพิวเตอร์เข้ามาเกี่ยวข้องด้วย ทำให้เราต้องพึ่งพาผู้ที่มีความรู้เกี่ยวกับภาษาเครื่องจักร หรือโปรแกรมต่างๆ มากพอสมควร โดยมีการทำงานดังนี้

ผู้ใช้ป้อนคำสั่งลงในระบบโดยใช้คำสั่งที่เครื่องกลเข้าใจ (G Code, M Code) ผ่านทางแป้นพิมพ์ หรืออุปกรณ์ป้อนข้อมูลอื่นๆ เช่น G00 X15 Y30 คือ คำสั่งให้เครื่องมือตัด (Cutting Tool) เคลื่อนที่ไปในตำแหน่ง X = 15 และ Y = 30 จากจุด 00
คำสั่งจะถูกส่งผ่านระบบควบคุมผ่านไปยังมอเตอร์และเครื่องขยายสัญญาณ เพื่อให้มีระดับสัญญาณเพียงพอทุกส่วนได้
มอเตอร์ที่ได้รับคำสั่งดำเนินการเคลื่อนที่แท่นเลื่อนไปตามที่ค่าที่กำหนดไว้ข้างต้น รวมถึงควบคุมความเร็วของการหมุนให้เหมาะสม
ระบบวัดขนาดจะส่งสัญญาณไปทางระบบควบคุม ว่าต้องมีการเคลื่อนเครื่องตัดที่ไปในแนวไหน ระยะทางเท่าใด หากเป็นการทำงานละเอียดอาจมีการโปรแกรมอุปกรณ์การตัดชิ้นงานเอาไว้ เพื่อการทำงานที่ไหลลื่นมากขึ้น  เครื่องจักรดำเนินการทำงานตามคำสั่งที่ป้อนไว้

ข้อดีของเครื่องกลึง CNC

เครื่องกลึง CNC มีความโดดเด่นแตกต่างจากการกลึงแบบเครื่องจักรธรรมดาในหลายด้าน ซึ่งเครื่องกลึง CNC มีข้อดีดังนี้

• ได้งานที่มีความละเอียด มีประสิทธิภาพ เนื่องจากเครื่องกลึง CNC มีการตรวจวัดระยะและควบคุมการทำงานด้วยคอมพิวเตอร์ ทำให้มีความละเอียดสูงกว่าการทำด้วยมือ
• ได้งานที่มีมาตรฐาน คุณภาพเท่ากันเสมอ เพราะเครื่องกลึง CNC ไม่มีอาการเหนื่อย แรงตก หรือการกะระยะผิดพลาดจากเดิม
• ใช้พื้นที่ในการทำงานน้อย สามารถทำงานได้หลากหลาย การทำงานด้วยเครื่องกลึง CNC หลักๆ ใช้เพียงคนเขียนคำสั่งเพื่อทำการผลิตชิ้นงานเท่านั้น ซึ่งสามารถควบคุมความหลากหลาย รวมถึงความละเอียดได้โดยการใช้โปรแกรมลดการใช้แรงงานในการผลิต การใช้แรงงานคนกั
• เครื่อง CNC หลักๆ จะมีเพียงผู้เขียนโปรแกรมหรือผู้ป้อนคำสั่งเท่านั้น ไม่จำเป็นต้องใช้ผู้เชี่ยวชาญการกลึงก็สามารถทำงานละเอียดอ่อนได้
• ลดเวลาในการผลิต การเขียนโปรแกรมกำหนดการทำงานเพียงโปรแกรมเดียวสามารถใช้ได้กับเครื่อง CNC มากกว่า 1 เครื่อง ทำให้สามารถทำหลายๆงานในเวลาเดียวกันได้

งานที่เหมาะกับเครื่องกลึง CNC

เครื่องกลึง CNC สามารถทำงานได้กับวัสดุหลากหลาย เช่น แสตนเลส เหล็กกล้า โลหะผสม พลาสติก อลูมิเนียม ไทเทเนียม เป็นต้น ทั้งนี้อาจเปลี่ยนแปลงอุปกรณ์ต่อพ่วง หรือ Turret เพื่อเพิ่มความเหมาะสมกับงานนั้นๆ ให้มากขึ้น

โดยงานที่สามารถใช้เครื่องกลึง CNC ได้คุ้มค่าที่สุด ย่อมเป็นงานที่มีความละเอียดสูง ต้องการการผลิตจำนวนมากและมีความเหมือนกันทุกชิ้นงาน เช่น

• งานผลิตชิ้นส่วนเครื่องบิน
• งานผลิตชิ้นส่วนรถยนต์
• งานผลิตชิ้นส่วนอุปกรณ์ทางการแพทย์
• งานผลิตชิ้นส่วนจำนวนมาก (Mass Production) ที่ใช้ต้นทุนสูง เช่น เครื่องกลึงขนาดเล็กของ DMG MORI รุ่น ALX หรือเครื่องกัด Robodrill ของ FANUC ก็ได้รับความนิยมเป็นอย่างสูงเช่นกัน

หากมีความสนใจท่านสามารถดูวิธีเลือกเครื่องกลึง CNC รวมถึงเครื่อง CNC อื่นๆได้ ในบทความ เทคนิคการเลือกเครื่อง CNC ให้เหมาะสมกับการใช้งานหรือหากต้องการปรึกษา มีความสนใจเครื่องมือทางวิศวกรรม สามารถติดต่อเราได้ ที่นี่ ทางเรามีผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิคคุณภาพสูงพร้อมให้บริการอย่างเต็มที่

ข้อดีของระบบเครื่อง CNC

1. ระบบเครื่องที่ควบคุมงานที่มีความละเอียดสูง ให้ชิ้นที่ออกมาเป็นไปตามมาตรฐานที่วางเอาไว้แบบไม่ผิดพลาด
2. ตัวงานที่ออกแบบแต่ละชิ้น หากเป็นชนิดเดียวกัน จะมีคุณภาพและขนาดที่เท่ากันทุกๆ ชิ้น เพราะการสั่งงานจากระบบควบคุมคอมพิวเตอร์ในเครื่องจักร โอกาสผิดพลาดต่ำมากๆ หรือไม่มีการผิดพลาดเกิดขึ้น
3. ผลิตชิ้นงานได้อย่างรวดเร็ว ไม่เปลืองพื้นที่การทำงานและการจัดเก็บชิ้นงาน
4. งานออกมาได้มาตรฐานสูง แม้ว่าจะเป็นชิ้นงานที่มีความยากและซับซ้อนมาก
5. ลดเวลาในการการตรวจสอบสภาพชิ้นงาน ช่วยลดแรงงานในการผลิต

ข้อเสียของระบบ CNC

1. ระบบเครื่องจักร CNC มีความซับซ้อนในการออกแบบและการผลิต ทำให้มีราคาค่อนข้างสูง  อีกทั้งยังจำเป็นต้องนำเข้าและมีค่าบำรุงรักษาเครื่องจักรสูง
2. ราคาซ่อมของตัวเครื่องหากเกิดปัญหาขึ้นมีราคาสูงมาก ต้องใช้ผู้เชี่ยวชาญในการแก้ปัญหา
3. เครื่องจักร CNC จะต้องใช้งานเป็นประจำ มิเช่นนั้นจะทำให้เครื่องจักรเสื่อมสภาพเร็ว
4. ต้องมีพื้นที่มากพอให้กับผู้เขียนโปรแกรม NC
5. เหมาะสำหรับการทำงานจำนวนมากๆ เท่านั้น ไม่คุ้มกับใช้ผลิตงานจำนวนน้อย
6. ระบบการควบคุมเครื่องเป็นภาษาอังกฤษ ผู้เขียนโปรแกรมจะต้องมีความเชี่ยวชาญเป็นอย่างดี

สรุปว่าเครื่องจักร CNC นี้เป็นตัวช่วยควบคุม ความเร็ว แรงบิดให้ตรงจุดตามที่ต้องการในการผลิตทุกๆ ชิ้นงาน เหมาะสำหรับชิ้นงานที่ใช้แรงงานคนคาดคะเนระยะความแน่นอนได้ยากและมีความผิดพลาดสูง ดังนั้นควรนำระบบดังกล่าวมาเชื่อมต่อกับเครื่องจักรพื้นฐานเหล่านั้นแทนน่าจะช่วยให้การทำงานตอบโจทย์กับการผลิตได้มากขึ้น สนใจเครื่องจักร CNC ระบบผ่อน ไม่ต้องดาวน์ หรือ ต้องการเครื่องจักร ติดต่อได้ที่ บริษัท โอนิ อินเตอร์เทรด จำกัด

 

ขอบคุณที่มาบางส่วนจากเว็บ สุมิพล