ทำความรู้จัก เครื่อง CNC แบบครบๆ

หลายคนอาจจะเคยได้ยินชื่อเครื่อง CNC กันมาบ้าง เพราะเครื่อง CNC นั้นมีบทบาทมาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1960 เป็นต้นมา และกลายเป็นที่นิยมมากขึ้นเรื่อยๆ ได้มีการผลิตและพัฒนาเครื่องจักรชนิดนี้อย่างต่อเนื่องและนำมาใช้อย่างกว้างขวางสำหรับงานด้านต่างๆ เช่น งานกลึง งานกัด งานตัดโลหะ งานเจาะ งานเจียระไน งานคว้าน เป็นต้น

เครื่อง CNC คืออะไร?

เครื่อง CNC (Computer Numerical Control) คือเครื่องจักรที่มีระบบควบคุมการทำงานแบบอัตโนมัติ โดยใช้ระบบโปรแกรมคอมพิวเตอร์ในการควบคุมทั้งการเคลื่อนที่ของส่วนต่างๆ มอเตอร์ ลำดับการทำงาน และระบบอื่นๆของเครื่องจักร โดยเครื่องจะทำงานตามแบบที่เราใส่โปรแกรมการทำงานเข้าไป สามารถใช้งานได้หลายภาษา โดยจุดประสงค์ของเครื่องจักรชนิดนี้เพื่อทำการผลิตชิ้นส่วนวัสดุให้ได้ขนาดและรูปทรงตามที่ต้องการแบบอัตโนมัติ รวดเร็ว แม่นยำ และยังสามารถทำงานในแบบที่ซับซ้อนได้ดี

ไม่ว่าจะเป็นเครื่องกลึง เครื่องมิลลิ่ง(เครื่องกัด) เครื่องตัดพับโลหะ หรือเครื่องเจียระไน ถ้าหากใช้การควบคุมตัวเครื่องจักรด้วยระบบคอมพิวเตอร์ก็สามารถเรียกได้ว่าเป็น เครื่อง CNC ได้ทั้งหมด เครื่องจักรกลทั้งหมดที่ใช้ในวงการอุตสาหกรรมจะเริ่มจากเครื่องจักรแบบบังคับมือ (Manual) ซึ่งผู้ใช้งานจะต้องมีประสบการณ์การทำงานค่อนข้างสูง และมีความรู้เฉพาะในการใช้งานเครื่องจักร ดังนั้นความเร็วในการผลิตและคุณภาพของชิ้นงานนั้นจึงขึ้นอยู่กับฝีมือของผู้ใช้เครื่องเป็นหลัก แต่เมื่อความต้องการด้านอุตสาหกรรมในการผลิตนั้นสูงขึ้น มีความต้องการชิ้นงานที่มีความละเอียดสูงเป็นจำนวนมาก รวมไปถึงเทคโนโลยีมีการพัฒนามากขึ้น จึงทำให้มีการผลิตและพัฒนาเครื่องจักรที่ตอบโจทย์การใช้งานอย่าง เครื่อง CNC ขึ้นมา

ระบบการทำงานของเครื่อง CNC

การทำงานของเครื่อง CNC นั้นใช้ระบบโปรแกรมคอมพิวเตอร์ในการควบคุม สามารถเข้าใจตัวเลข ตัวอักษร และโปรแกรมที่ป้อนให้ได้ มีหลักการสำคัญประกอบด้วย G-CODE ซึ่งเป็นชุดคำสั่งมาตรฐานสากลที่ใช้ในการควบคุมตำแหน่งการเคลื่อนไหวของส่วนต่างๆในเครื่องจักร และ M-CODE ที่ใข้สำหรับควบคุมคำสั่งระบบอื่นๆ ซึ่งอาจเหมือนหรือแตกต่างกันไปตามแต่ผู้ผลิตเครื่องจักรและการใช้งาน โดยผู้ใช้งานจะต้องสร้างชุดคำสั่ง G-CODE และ M-CODE ที่ระบุตัวเลขตำแหน่งในแนวแกน X, Y, Z ที่ต้องการเคลื่อนที่ หรือสั่งลำดับการทำงานต่างๆให้เป็นขั้นตอนตามที่ต้องการ เครื่องจักรจะทำการประมวลผลและเคลื่อนที่ตามชุดคำสั่งที่ใส่เข้าไป

สำหรับการใช้งานเครื่อง CNC นั้นผู้ใช้งานไม่จำเป็นต้องมีต้องชำนาญ หรือประสบการณ์การทำงานสูงเหมือนเครื่องจักรแบบบังคับมือ (Manual) เพราะตัวเครื่องนั้นจะทำชิ้นงานตามแบบที่เขียนในคอมพิวเตอร์ หรือ G-CODE จากหน้าเครื่อง ซึ่งในปัจจุบันสถานประกอบการส่วนใหญ่ ไม่ได้ใช้พนักงานระดับสูงหรือชำนาญการใช้เครื่องจักร แต่ใช้พนักงานทั่วไปในการใส่ชิ้นงานและกดปุ่มเริ่มงานของเครื่อง CNC นอกจากนั้นพนักงานยังสามารถทำงานอย่างอื่นในระหว่างที่เครื่อง CNC ทำงานได้ด้วย

แต่หากเป็นชิ้นงานที่มีความซับซ้อนมาก จะใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ในการสร้างแบบจำลองชิ้นงาน 3 มิติขึ้นมาก่อนผ่านโปรแกรม Computer Aided Design (CAD) หรือ Computer Aided Manufacturing (CAM) ในการปรับการทำงานให้เหมาะสมกับงานผลิต แล้วจึงให้คอมพิวเตอร์สร้างชุดคำสั่งอัตโนมัติทั้ง G-CODE และ M-CODE เพื่อใช้งานกับเครื่อง CNC

ข้อดีของการใช้เครื่อง CNC

1. ชิ้นงานมีความละเอียดสูง และเกิดความผิดพลาดได้น้อยมากๆ

2. ชิ้นงานออกมาได้มาตรฐาน มีคุณภาพและขนาดเท่ากันทุกชิ้น

3. สามารถผลิตชิ้นงานออกมาได้อย่างรวดเร็ว

4. สามารถผลิตชิ้นงานที่มีความยากและซับซ้อนสูงได้ด้วยระบบคอมพิวเตอร์

5. ช่วยลดแรงงานในการผลิตและยังช่วยประหยัดเวลาในการตรวจสอบคุณภาพของชิ้นงาน

6. สามารถควบคุมอัตราการผลิตได้ ช่วยในการวางแผนการผลิตและการเก็บสต็อกงาน

เครื่อง CNC ทำอะไรได้บ้าง?

เครื่อง CNC อาจะเป็นที่รู้จักสำหรับงาน 2 ประเภทหลักคือ งานกลึง และงานกัด แต่จริงๆแล้วเครื่อง CNC สามารถนำไปใช้กับงานได้หลากหลายประเภทที่ต้องใช้มอเตอร์ มีตำแหน่งในการควบคุม หรือมีความเร็วในการควบคุม หลังจากปีค.ศ. 1960 เป็นต้นมา เครื่อง CNC เป็นที่นิยมมากขึ้น และได้มีการผลิตและพัฒนาออกมาใช้สำหรับงานต่างๆอย่างกว้างขวาง ซึ่งเครื่อง CNC ที่ถูกนำมาใช้ในกระบวนการผลิตมีดังต่อไปนี้

1. เครื่องกลึง (Lathe Machine) สำหรับกลึงงานประเภทที่มีรูปทรงกระบอก 2 มิติ หรือกัดชิ้นงาน
   

2. เครื่องกัด (Milling Machine) แมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ (Machining Center) สำหรับการกัดชิ้นงาน 3 มิติ
   

3. เครื่องตัดโลหะด้วยลวด (Wire Cutting Machine) สำหรับตัดแผ่นโลหะหนาด้วยลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน เป็นผลทำให้วัสดุหลอมเหลวและหลุดออกไปตามแบบที่ต้องการ
   

4. เครื่อง อีดีเอ็ม (Electrical Discharge Machine หรือ EDM) สำหรับกัดชิ้นงาน 3 มิติ โดยใช้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านอิเล็กโทรดเพื่อทำการขึ้นรูปชิ้นงานให้ได้ตามแบบที่กำหนด
   

5. เครื่องเจียระไน (Grinding Machine) สำหรับเจียระไนให้ได้ผิวงานละเอียด เรียบมันวาวโดยแยกออกได้ดังนี้ การเจียระไนราบ (Surface Grinding) การเจียระไนกลม (Cylindrical Grinding) และการลับคมตัดชนิดต่างๆ
   

6. เครื่องตัดแผ่นโลหะ (Sheet Metal Cutting) สำหรับตัดแผ่นโลหะตามรูปแบบที่เราต้องการและความหนาของชิ้นงานไม่หนามาก สามารถแยกประเภทวิธีการตัดได้ คือ เลเซอร์ (Laser), พลาสมา (Plasma), น้ำ (Water Jet)
   

7. เครื่องวัดโคออร์ดิเนต (Coordinate Measuring Machine หรือ CMM) สำหรับวัดขนาด หรือ โคออร์ดิเนตของตำแหน่งต่าง ๆ บนชิ้นงาน 3 มิติ
   

8. เครื่องเจาะ (Drilling Machine) สำหรับเจาะรูกลมและทำเกลียวสำหรับชิ้นงาน
   

9. เครื่องเจาะกระแทก (Punching Machine) สำหรับตัดและเจาะแผ่นโลหะให้เป็นรูปทรงต่างๆ โดยใช้เครื่องมือ (Tool) กระแทกแผ่นให้ขาด
   

10. เครื่องพับแผ่นโลหะ (Press Brake หรือ Bending Machine) สำหรับพับแผ่นโลหะให้เป็นรูปทรง 3 มิติ หรือรูปทรงอื่นตามความต้องการ
    

11. เครื่องคว้าน (Boring Machine) สำหรับคว้านรูกลมให้ชิ้นงานสำหรับผิวงานละเอียด ซึ่งชิ้นงานมีขนาดใหญ่

โดยในปัจจุบันระบบเครื่อง CNC นั้นได้ถูกนำมาประยุกต์ใช้กับผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น การสร้างเครื่องยนต์และอุปกรณ์ต่างๆในงานอุตสาหกรรมยานยนต์ งานผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักร งานเฟอร์นิเจอร์ งานอุตสาหกรรมรองเท้า งานสถาปนิกและการออกแบบโมเด็มต่างๆ งานผลิตอัญมณี งานแกะสลัก งานหล่อพระและงานประติมากรรมต่างๆ เป็นต้น