เครื่องจัก NC CNC และ DNC

เครื่องจัก NC CNC DNC

 

เครื่องกลึง NC

1. ฟังก์ชันหลักและคุณสมบัติ

เครื่องมือกลที่ควบคุมด้วยตัวเลข (NC) มีความล้ำหน้าในด้านการแปรรูปโลหะขึ้นมากนับตั้งแต่มีการประดิษฐ์ขึ้นมาในช่วงทศวรรษที่ 1950 การทำงานที่ก่อนหน้านี้ต้องใช้แรงงานคนก็สามารถทำได้โดยอัตโนมัติด้วยเครื่อง NC หลังจากที่ประดิษฐ์เครื่องมือชนิดนี้ขึ้นมาได้ไม่นานนัก ก็เริ่มมีการติดตั้งคอมพิวเตอร์ลงในเครื่องมือกล NC ซึ่งถือเป็นวิวัฒนาการด้านเทคนิคที่ทำให้เกิดเครื่องมือที่ชื่อ CNC (Computer Numerical Control: การควบคุมด้วยตัวเลขจากคอมพิวเตอร์)
ซึ่งเป็นที่ทราบกันว่า แต่เดิมนั้น เครื่องกลึง NC ได้รับการพัฒนามาจากมหาวิทยาลัยแห่งหนึ่งของญี่ปุ่นในช่วงปลายทศวรรษที่ 1950 หลังจากนั้น เครื่องกลึงก็ได้รับการติดตั้งกลไกเซอร์โวกันเป็นมาตรฐาน และการพัฒนาทั้งสองอย่างนี้ได้แสดงให้เห็นถึงวิวัฒนาการที่สำคัญของการกลึงมาจนถึงทุกวันนี้

เครื่องกลึงเป็นเครื่องมือกลที่จะหมุนวัสดุทรงกระบอกและกดดอกกัด (เครื่องมือตัด) ลงไปเพื่อตัดส่วนที่ไม่จำเป็นออก นอกเหนือจากการกลึงด้วยดอกกัดที่มีคมตัดด้านขวาแบบพื้นฐานแล้ว ก็ยังมีวิธีการกลึงแบบอื่นๆ อีก ได้แก่ การเจาะ การคว้าน การเซาะร่อง และการทำเกลียว
เมื่อเปรียบเทียบแล้วจะเห็นได้ว่าเครื่องกลึง NC สามารถเลือกใช้ดอกกัดได้หลากหลายรูปแบบในขั้นตอนตั้งค่าล่วงหน้าสำหรับการกลึงอัตโนมัติที่ควบคุมด้วยตัวเลข ซึ่งนอกจากจะทำให้การควบคุมตำแหน่งของการตัดหรือการกลึงแบบอื่นๆ ด้วยระบบแบบสามแกนมีความแม่นยำแล้ว ก็ยังสามารถกลึงแบบยืดหยุ่นได้ด้วยการควบคุมความเร็วของการหมุนและความเร็วของการป้อนเครื่องมือตามวัสดุของชิ้นงานและรูปร่างที่ต้องการได้อีกด้วย

2. เครื่องกลึง NC ชนิดทั่วไป

เครื่องกลึงจะมีเครื่องมือตัดหลายชนิดเพื่อสร้างรูปร่างหลากหลายแบบ เช่น ดอกกัดคมตัดด้านขวาแบบพื้นฐาน การกลึงตัด และการคว้าน ความสามารถในการใช้ชุดเครื่องมือได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่ต้องเปลี่ยนเครื่องมือจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของการกลึงขึ้น อีกทั้งยังช่วยป้องกันการสูญเสียความแม่นยำในการกลึงที่อาจเกิดขึ้นได้เมื่อเปลี่ยนการวางแนวชิ้นงานหรือเปลี่ยนดอกกัด

เครื่องกลึง NC ที่นิยมใช้ทั่วไปมักจะติดตั้งเทอร์เร็ตหรือยูนิตหมุนที่มีดอกกัดติดตั้งอยู่หลายชุด ซึ่งสามารถหมุึนเพื่อให้เครื่องกลึงเลือกใช้เครื่องมือตัดหลายแบบได้ คุณสมบัตินี้จะช่วยให้การเปลี่ยนจากขั้นตอนที่เสร็จแล้วไปสู่ขั้นต่อไปมีความต่อเนื่อง ในขณะที่ชิ้นงานยังอยู่ในตำแหน่งเดิม
เครื่องกลึงอัตโนมัติหลายเพลาจะมีมากกว่าหนึ่งเพลา ซึ่งช่วยให้สามารถทำงานที่แตกต่างกันได้พร้อมกัน และทำให้มีประสิทธิภาพในการผลิตสูง ส่วนเครื่องกลึงอัตโนมัติเพลาเดี่ยวจะเหมาะกับการกลึงที่เป็นกระบวนการเดียวอย่างต่อเนื่อง เครื่องกลึงชนิดนี้มีตัวป้อนอัตโนมัติที่จะป้อนชิ้นงานได้โดยอัตโนมัติและสามารถสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีรูปร่างเหมือนกันในปริมาณมากได้ เครื่องมือกลแบบพิเศษอื่นๆ ได้แก่ เครื่องกลึงหน้าจานและเครื่องกลึงแนวตั้งสำหรับชิ้นงานขนาดใหญ่ และเครื่องกลึงล้อสำหรับการกลึงล้อรถไฟ

3. วิวัฒนาการของเครื่องกลึง NC

ปัจจุบันนี้เครื่องกลึง NC ได้นำระบบคอมพิวเตอร์มาใช้ในการควบคุม เครื่องกลึง NC และเครื่องกลึง CNC จึงแทบไม่แตกต่างกันเลย ด้วยเป้าหมายที่ต้องการเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิต ทำให้เริ่มมีการใช้รุ่นที่ติดตั้งหัวเพลาและเทอร์เร็ตไว้มากกว่าหนึ่งชิ้นอย่างแพร่หลายซึ่งสามารถกลึงได้หลายทิศทางพร้อมกันโดยใช้หัวจับเดียว
ในขณะเดียวกัน ความแม่นยำในการกลึงก็ยังเพิ่มขึ้นได้ด้วยเครื่องกลึงความแม่นยำสูงที่ให้ประสิทธิภาพการขึ้นรูปในระดับเล็กกว่าไมครอน ซึ่งเป็นที่นิยมสำหรับการกลึงที่ต้องการความแม่นยำสูงในอุตสาหกรรมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ นอกจากนี้ ระบบอัตโนมัติของฟังก์ชันอุปกรณ์ต่อพ่วงต่างๆ เช่น การป้อน การส่ง การล้าง และการวัดชิ้นงานก็ยังช่วยให้การผลิตมีประสิทธิภาพที่ดียิ่งขึ้นอีกด้วย

โครงสร้างพื้นฐานของเครื่องกลึง NC

              

                    วิดีโอ การใช้งานเครื่องจักร NC

เครื่องกลึง CNC คืออะไร เหมาะกับการใช้งานแบบไหน?

 

งานกลึง คือหนึ่งในงานพื้นฐานทางวิศวกรรมที่เป็นกระบวนการตัดแต่งขึ้นรูปชิ้นงานจากโลหะที่เป็นรูปทรงกระบอกสมมาตรเป็นหลัก ให้กลายเป็นรูปทรงที่เราต้องการ โดยการกลึง เป็นเทคนิคที่ต้องใช้ความแม่นยำและความชำนาญสูง มิฉะนั้นจะเกิดข้อผิดพลาดได้ง่าย ทำให้มีผู้คิดค้นเครื่องจักรกล (Machine Tools) ที่ช่วยในการกลึงให้ได้แม่นยำยิ่งขึ้น และรวดเร็วยิ่งขึ้นมา นั่นคือ เครื่องกลึง CNC

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 ระดับโลกได้ที่นี่

 

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 การใช้แรงงานคนกับเครื่อง 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

                                               DNC ย่อมาจากคำว่าอะไร และมีความหมายอย่างไร

ความหมายของ DNC

Distribution Numerical Control: DNC SYSTEM คือระบบที่มีคอมพิวเตอร์กลางในการติดต่อสื่อสารแลกเปลี่ยนและกระจายข้อมูลซึ่งในที่นี้คือ โปรแกรม NC Data กับหน่วยควบคุม NC ของเครื่องจักรกลระบบ CNC แต่ละตัวได้เพื่อเป็นศูนย์กลางในการบริการข้อมูลทั้งรับข้อมูล และส่งข้อมูลจำเพราะให้กับเครื่องจักรกลระบบ CNC แต่ละเครื่องในเครือข่ายตามที่แต่ละเครื่องต้องการพร้อมๆ กันได้ในเวลาเดียวกัน

          SUPER-DNC SOFTWARE คือ โปรแกรมควบคุมระบบ DNC ที่มีความทันสมัย มีสเถียรภาพและสามารถสื่อสารกับเครื่องจักรกลระบบ CNC ได้หลากหลายรุ่นและหลายยี่ห้อ ทั้งเครื่องที่ใช้เทคโนโลยีใหม่ล่าสุดหรือเครื่องเก่าที่มีอายุใช้งานและถูกสร้างขึ้นมานานนับ 10 ปีแล้วก็ตาม

          SUPER-DNC ทำให้โรงงานไม่ว่าจะเป็นงานผลิตแม่พิมพ์ Mould, DIE, Punch Die หรือ Part Production ก็ตาม สามารถใช้เครื่องจักร และ NC Data ซึ่งเป็นทรัพย์สินอันมีค่าของโรงงานให้เกิดประโยชน์สูงสุดแก่โรงงานและองค์กร สร้างความสามารถในการแข่งขันให้แก่องค์กรได้เป็นอย่างดี และยังทำให้พนักงานทำงานได้สะดวกขึ้นเป็นการเสริมขวัญและกำลังใจพนักงานให้มีความรักองค์กรและมุ่งมั่นในการสร้างผลงานที่ดีแก่องค์กรอีกด้วย

คุณลักษณะมาตรฐาน Standard Features of SUPER-DNC System
          1. การเรียกโปรแกรม NC Data ที่ต้องการ โดยรับส่งโดยตรงระหว่างเครื่องจักรกลระบบ CNC กับคอมพิวเตอร์ที่ให้บริการ (SUB Program Calling) โดยการเรียกโดยตรงที่หน้าเครื่องจักรกลระบบ CNC

          2. การให้บริการกระจายข้อมูลโปรแกรม NC Data ในแบบเครื่องข่ายโดยมี Server เป็นศูนย์กลางการติดต่อรับส่งข้อมูลโปรแกรม NC Data กับเครื่องจักรกลระบบ CNC ทุกเครื่องในเครือข่าย โดยมีสถานี Client Station ซึ่งเป็นสถานี Generate (สร้าง) หรือ INPUT หรือ EDIT ข้อมูลโปรแกรม NC Data เพื่อส่งเข้าสู่ Server กลางได้ (Client – Server Configuration System)
          3. การเริ่มกัดงานใหม่ต่อจากการกัดที่หยุดค้างไว้เดิม (Start Cutting from any program line) กรณีที่มีการหยุดกัดงานกลางคัน เช่น Tool สึกหรือ Tool แตก จำเป็นต้องหยุดค้างโปรแกรมไว้เพื่อเปลี่ยน Tool ใหม่ จากนั้น Software SUPER-DNC สามารถส่งต่อข้อมูลโปรแกรม NC Data ในบรรทัดต่อไปได้ โดยไม่ต้องเริ่มงานใหม่ทั้งหมด
          4. สามารถกำหนด Protocols พิเศษต่างๆ (เครื่องจักรเก่าๆ หรือที่ไม่แพร่หลายในตลาด) โปรแกรม SUPER-DNC สามารถติดต่อกับเครื่องจักรกลระบบ CNC ที่มี Protocol ที่แตกต่างกันได้อย่างหลากหลายและกว้างขวาง (Special Protocols for CNC Machines)
          5. การทำงานแบบ Auto-Search สำหรับส่ง Sub Programs หลายๆ โปรแกรมเรียงไปตามลำดับไปยังเครื่องจักรเป้าหมาย
          6. OPTION การแจ้งเตือนโดยอัตโนมัติเมื่อเกิดเหตุการณ์ต่างๆ (Notify User for Events such as cutting finish) เช่น เมื่อกัดงานเสร็จแล้ว หรือเกิดการหยุดกัดงานโดยไม่คาดคิด SUPER-DNC สามารถติดต่อด้วย Special GPRS Data modem เพื่อส่งแจ้งเตือนไปยังโทรศัพท์เคลื่อนที่ (Mobile phone) ด้วย E-mail หรือ SMS Message ของผู้ใช้ได้โดยอัตโนมัติเพื่อให้ผู้ใช้ทราบและดำเนินการต่อไปได้

 

วิดีโอเครื่องจัก DNC

 

เพลงที่ฉันชอบ