เครื่อง CNC คืออะไร?
A เครื่อง CNC เป็นเครื่องมือควบคุมเชิงตัวเลขที่มีคุณลักษณะเพิ่มเติมของคอมพิวเตอร์ออนบอร์ด คอมพิวเตอร์นี้เรียกว่าหน่วยควบคุมเครื่องจักร (MCU) ข้อมูลเชิงตัวเลขที่จำเป็นในการผลิตชิ้นส่วนจะถูกส่งไปยังเครื่องจักรในรูปแบบของโปรแกรม โปรแกรมจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่เหมาะสมเพื่อป้อนให้กับมอเตอร์ที่ควบคุมเครื่องจักร
โครงเตียงเครื่องจักรเป็นโครงสร้างทางกลของเครื่อง CNC และยังประกอบด้วยระบบขับเคลื่อนหลัก ระบบป้อนอาหาร เตียง โต๊ะทำงานและอุปกรณ์เคลื่อนที่เสริม ระบบไฮดรอลิกและนิวเมติก ระบบหล่อลื่น อุปกรณ์ทำความเย็น การกำจัดเศษ ระบบป้องกัน และส่วนอื่นๆ แต่เพื่อตอบสนองความต้องการของการควบคุมเชิงตัวเลขและให้การเล่นเต็มที่กับประสิทธิภาพของเครื่องมือเครื่องจักร ได้มีการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในเค้าโครงโดยรวม รูปลักษณ์ โครงสร้างของระบบส่งกำลัง ระบบเครื่องมือ และประสิทธิภาพการทำงาน ชิ้นส่วนทางกลของเครื่อง CNC ได้แก่ เตียง กล่อง คอลัมน์ รางนำทาง โต๊ะทำงาน แกนหมุน กลไกการป้อน กลไกการแลกเปลี่ยนเครื่องมือ
เครื่อง CNC ทำงานอย่างไร?
เครื่องจักร CNC ใช้คอมพิวเตอร์เพื่อดำเนินการเทคโนโลยีการควบคุมโปรแกรมแบบดิจิทัล เทคโนโลยีนี้ใช้คอมพิวเตอร์เพื่อดำเนินการฟังก์ชันการควบคุมตรรกะแบบต่อเนื่องของแทร็กการเคลื่อนที่ของอุปกรณ์และการทำงานของอุปกรณ์ต่อพ่วงตามโปรแกรมควบคุมที่เก็บไว้ล่วงหน้า เนื่องจากคอมพิวเตอร์ถูกใช้เพื่อแทนที่อุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลขดั้งเดิมที่ประกอบด้วยวงจรตรรกะฮาร์ดแวร์ จึงสามารถดำเนินการจัดเก็บ ประมวลผล คำนวณ ตัดสินเชิงตรรกะ และฟังก์ชันการควบคุมอื่นๆ ของคำสั่งการทำงานอินพุตได้โดยซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ และสามารถส่งคำสั่งไมโครที่สร้างขึ้นโดยการประมวลผลได้ ขับเคลื่อนมอเตอร์หรือตัวกระตุ้นไฮดรอลิกไปยังอุปกรณ์ขับเคลื่อนเซอร์โวเพื่อขับเคลื่อนเครื่องจักร CNC ให้ทำงาน
ในการใช้งานเครื่อง CNC คุณสามารถทำตามขั้นตอนต่อไปนี้:
ขั้นตอนที่ 1. ตามแผนผังและกระบวนการของชิ้นส่วนที่ผ่านการกลึง ให้ใช้รหัสและรูปแบบโปรแกรมที่กำหนดเพื่อเขียนโปรแกรมเส้นทางการเคลื่อนที่ของเครื่องมือ กระบวนการประมวลผล พารามิเตอร์กระบวนการ และปริมาณการตัดลงในแบบฟอร์มคำสั่งที่ระบบ CNC สามารถรับรู้ได้ นั่นคือการเขียนโปรแกรมประมวลผล
ขั้นตอนที่ 2. ป้อนโปรแกรมการประมวลผลที่ตั้งโปรแกรมไว้ลงในอุปกรณ์ CNC
ขั้นตอนที่ 3 อุปกรณ์ CNC ถอดรหัสและประมวลผลโปรแกรมอินพุต (รหัส) และส่งสัญญาณควบคุมที่เกี่ยวข้องไปยังอุปกรณ์ไดรฟ์เซอร์โวและอุปกรณ์ควบคุมฟังก์ชันเสริมของแกนพิกัดแต่ละแกนเพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของแต่ละส่วนของเครื่องมือเครื่องจักร
ขั้นตอนที่ 4 ในกระบวนการเคลื่อนที่ ระบบ CNC จะต้องตรวจจับตำแหน่งแกนพิกัดของเครื่อง CNC สถานะของสวิตช์การเคลื่อนที่ ฯลฯ ได้ตลอดเวลา และเปรียบเทียบกับข้อกำหนดของโปรแกรมเพื่อกำหนดการดำเนินการครั้งต่อไปจนกว่าจะประมวลผลชิ้นส่วนที่มีคุณสมบัติครบถ้วน
ขั้นตอนที่ 5 ผู้ปฏิบัติงานสามารถสังเกตและตรวจสอบเงื่อนไขการประมวลผลและสถานะการทำงานของเครื่อง CNC ได้ตลอดเวลา หากจำเป็น จำเป็นต้องปรับการทำงานของเครื่อง CNC และโปรแกรมการประมวลผลเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องมือเครื่องจักรทำงานได้อย่างปลอดภัยและเชื่อถือได้
ระบบพิกัดคาร์ทีเซียน
แทบทุกสิ่งที่สามารถผลิตได้ด้วยเครื่องมือกลแบบธรรมดาสามารถผลิตได้ด้วยเครื่องมือกลควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ ซึ่งมีข้อดีหลายประการ การเคลื่อนไหวของเครื่องมือกลที่ใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์มี 2 ประเภทพื้นฐาน ได้แก่ การเคลื่อนที่แบบจุดต่อจุด (การเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง) และการเคลื่อนที่แบบต่อเนื่อง (การเคลื่อนที่แบบมีเส้นขอบ)
ระบบพิกัดคาร์ทีเซียนหรือระบบพิกัดสี่เหลี่ยมถูกคิดค้นโดยเรอเน เดส์การ์ต นักคณิตศาสตร์และนักปรัชญาชาวฝรั่งเศส ระบบนี้ทำให้สามารถอธิบายจุดเฉพาะใดๆ ก็ได้โดยใช้คณิตศาสตร์จากจุดอื่นๆ ตลอดแนวแกนตั้งฉาก 3 แกน แนวคิดนี้เหมาะกับเครื่องมือกลเป็นอย่างยิ่ง เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วโครงสร้างของเครื่องมือกลจะอิงตามแกนการเคลื่อนที่ 3 แกน (X, Y, Z) บวกกับแกนหมุน ในเครื่องกัดแนวตั้งแบบเรียบ แกน X คือการเคลื่อนที่ในแนวนอน (ขวาหรือซ้าย) ของโต๊ะ แกน Y คือการเคลื่อนที่ขวางโต๊ะ (เข้าหาหรือออกจากเสา) และแกน Z คือการเคลื่อนที่ในแนวตั้งของเข่าหรือแกนหมุน ระบบ CNC พึ่งพาการใช้พิกัดสี่เหลี่ยมเป็นอย่างมาก เนื่องจากโปรแกรมเมอร์สามารถระบุตำแหน่งจุดต่างๆ บนงานได้อย่างแม่นยำ เมื่อจุดต่างๆ อยู่บนชิ้นงาน จะใช้เส้นตรงที่ตัดกัน 2 เส้น เส้นหนึ่งตั้งฉากและอีกเส้นหนึ่งนอนฉาก เส้นเหล่านี้จะต้องตั้งฉากกัน และจุดที่จุดตัดกันเรียกว่าจุดกำเนิดหรือจุดศูนย์ (รูปที่ 1)
รูปที่ 1 เส้นตัดกันสร้างมุมฉากและกำหนดจุดศูนย์
รูปที่ 2 ระนาบพิกัดสามมิติ (แกน) ที่ใช้ใน CNC
รูปที่ 3 แสดงระนาบพิกัดสามมิติ ระนาบ X และ Y (แกน) เป็นแนวนอนและแสดงถึงการเคลื่อนที่ของโต๊ะเครื่องจักรในแนวนอน ระนาบหรือแกน Z แสดงถึงการเคลื่อนที่ของเครื่องมือในแนวตั้ง เครื่องหมายบวก (+) และลบ (-) บ่งชี้ทิศทางจากจุดศูนย์ (จุดเริ่มต้น) ไปตามแกนการเคลื่อนที่ 2 จตุภาคที่เกิดขึ้นเมื่อจุดตัดของแกน XY ถูกนับในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา (รูปที่ 4) ตำแหน่งทั้งหมดที่อยู่ในจตุภาคที่ 3 จะเป็นค่าบวก (X+) และค่าบวก (Y+) ในจตุภาคที่ 1 ตำแหน่งทั้งหมดจะเป็นค่าลบ X (X-) และค่าบวก (Y+) ในจตุภาคที่ 2 ตำแหน่งทั้งหมดจะเป็นค่าลบ X (X-) และค่าลบ (Y-) ในจตุภาคที่ 3 ตำแหน่งทั้งหมดจะเป็นค่าบวก X (X+) และค่าลบ Y (Y-)
รูปที่ 3 จตุภาคที่เกิดขึ้นเมื่อใช้แกน X และ Y ตัดกันเพื่อระบุตำแหน่งจุดจากจุดศูนย์ X/Y หรือจุดต้นกำเนิดอย่างแม่นยำ
ในรูปที่ 3 จุด A จะอยู่ห่างออกไป 2 หน่วยทางขวาของแกน Y และอยู่เหนือแกน X 2 หน่วย สมมติว่าแต่ละหน่วยมีค่าเท่ากับ 1.000 ตำแหน่งของจุด A จะเป็น X + 2.000 และ Y + 2.000 สำหรับจุด B ตำแหน่งจะเป็น X + 1.000 และ Y - 2.000 ในการเขียนโปรแกรม CNC ไม่จำเป็นต้องระบุค่าบวก (+) เนื่องจากถือว่าค่าเหล่านี้มีค่าดังกล่าว อย่างไรก็ตาม จะต้องระบุค่าลบ (-) ตัวอย่างเช่น ตำแหน่งของทั้ง A และ B จะถูกระบุดังต่อไปนี้:
เอ 2.000 ย 2.000
ข X1.000 Y-2.000
ระบบคอมพิวเตอร์เชื่อมต่อกับเครื่องจักรซึ่งประกอบด้วยเซ็นเซอร์และไดรฟ์ไฟฟ้า โปรแกรมควบคุมการเคลื่อนไหวของแกนเครื่องจักร
เครื่อง CNC มีประเภทใดบ้างที่พบเห็นได้ทั่วไปมากที่สุด?
เครื่องมือกลในยุคแรกได้รับการออกแบบให้ผู้ปฏิบัติงานยืนอยู่หน้าเครื่องจักรขณะควบคุมอุปกรณ์ การออกแบบนี้ไม่จำเป็นอีกต่อไป เนื่องจากในเครื่อง CNC ผู้ปฏิบัติงานไม่จำเป็นต้องควบคุมการเคลื่อนไหวของเครื่องมือกลอีกต่อไป ในเครื่องมือกลแบบเดิม ใช้เวลาในการกำจัดวัสดุเพียงประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น ด้วยการเพิ่มระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ ทำให้เวลาที่ใช้ในการกำจัดโลหะจริงเพิ่มขึ้นเป็น 80 เปอร์เซ็นต์หรือสูงกว่านั้น นอกจากนี้ยังช่วยลดระยะเวลาที่จำเป็นในการนำเครื่องมือตัดเข้าสู่ตำแหน่งการตัดแต่ละตำแหน่งอีกด้วย
มีเครื่อง CNC ประเภทที่พบมากที่สุด 10 ประเภทที่ใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรม
1. เครื่องกัดซีเอ็นซี (โรงงาน CNC)
2. เครื่อง CNC Router (เราเตอร์ CNC)
3. เครื่องเลเซอร์ซีเอ็นซี (เครื่องตัดเลเซอร์, เครื่องแกะสลักเลเซอร์, เครื่องเชื่อมเลเซอร์)
4. เครื่องกลึง CNC (กลึงซีเอ็นซี)
5. เครื่องเจาะ CNC (CNC Drills)
6. เครื่องเจาะ CNC
7. เครื่องเจียร CNC (เครื่องเจียร CNC)
8. เครื่องกัดไฟฟ้า (EDM)
9. เครื่องตัดพลาสม่าซีเอ็นซี (CNC เครื่องตัดพลาสม่า)
10. 3D เครื่องพิมพ์
