การกลึง CNC (Computer Numerical Control Machining) เป็นกระบวนการผลิตที่มีความแม่นยำซึ่งอิงจากการควบคุมโปรแกรมคอมพิวเตอร์ โดยใช้ระบบควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ (CNC) ที่เชื่อมต่อกับเครื่องมือเครื่องจักรเพื่อควบคุมเครื่องมือตัดของเครื่องจักร G-code และ M-code ที่มีคำแนะนำพารามิเตอร์การตัดเฉือน ซึ่งได้มาจากแบบจำลอง CAD จะถูกส่งต่อไปยังเครื่องมือเครื่องจักร จากนั้นเครื่องจักรจะทำตามเส้นทางที่ตั้งไว้ล่วงหน้าผ่านการกลึง การเจาะ การกัด และการดำเนินการตัดเฉือนอื่นๆ โดยการนำวัสดุออกจากชิ้นงาน ซึ่งช่วยให้สามารถตัดเฉือนวัสดุได้อย่างแม่นยำ เช่น โลหะ พลาสติก และไม้ ส่งผลให้ได้ชิ้นส่วนหรือผลิตภัณฑ์ที่ตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ
การกลึง CNC โดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับสี่ขั้นตอนพื้นฐาน และไม่ว่ากระบวนการตัดเฉือนที่ใช้จะเป็นอย่างไร ก็ต้องปฏิบัติตามกระบวนการต่อไปนี้:
ขั้นตอนที่ 1: การออกแบบแบบจำลอง CAD
ขั้นตอนแรกในการกลึง CNC คือการสร้างแบบจำลอง 2 มิติหรือ 3 มิติของผลิตภัณฑ์ โดยทั่วไปนักออกแบบจะใช้ AutoCAD, SolidWorks หรือซอฟต์แวร์ CAD (computer-aided design) อื่นๆ เพื่อสร้างแบบจำลองผลิตภัณฑ์ที่แม่นยำ สำหรับชิ้นส่วนที่ซับซ้อนกว่า การสร้างแบบจำลอง 3 มิติสามารถแสดงคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ได้อย่างชัดเจนยิ่งขึ้น เช่น ค่าความคลาดเคลื่อน เส้นโครงสร้าง เกลียว และส่วนต่อประสานการประกอบ
ขั้นตอนที่ 2: การแปลงเป็นรูปแบบที่เข้ากันได้กับ CNC
เครื่อง CNC ไม่สามารถอ่านไฟล์ CAD ได้โดยตรง ดังนั้นจึงต้องใช้ซอฟต์แวร์ CAM (computer-aided manufacturing) เช่น Fusion 360 และ Mastercam เพื่อแปลงแบบจำลอง CAD เป็นรหัสควบคุมเชิงตัวเลขที่เข้ากันได้กับ CNC (เช่น G-code) รหัสนี้จะสั่งให้เครื่องมือเครื่องจักรดำเนินการเส้นทางการตัดที่แม่นยำ อัตราการป้อน เส้นทางการเคลื่อนที่ของเครื่องมือ และพารามิเตอร์อื่นๆ เพื่อให้มั่นใจถึงความแม่นยำในการตัดเฉือน
ขั้นตอนที่ 3: เลือกเครื่องมือเครื่องจักรที่เหมาะสมและตั้งค่าพารามิเตอร์การตัดเฉือน
ขึ้นอยู่กับวัสดุ รูปร่าง และข้อกำหนดในการตัดเฉือนของชิ้นส่วน ให้เลือกเครื่อง CNC ที่เหมาะสม (เช่น เครื่องกัด CNC, เครื่องกลึง หรือเครื่องเจียร) จากนั้นผู้ปฏิบัติงานจะทำงานเตรียมการดังต่อไปนี้:
ติดตั้งและปรับเทียบเครื่องมือ
ตั้งค่าพารามิเตอร์ เช่น ความเร็วในการตัดเฉือน อัตราการป้อน และความลึกของการตัด
ตรวจสอบให้แน่ใจว่าชิ้นงานได้รับการแก้ไขอย่างแน่นหนาเพื่อป้องกันการเคลื่อนที่ระหว่างการตัดเฉือน
ขั้นตอนที่ 4: ดำเนินการกลึง CNC
เมื่อขั้นตอนการเตรียมการทั้งหมดเสร็จสมบูรณ์แล้ว เครื่องมือเครื่องจักร CNC สามารถดำเนินการตัดเฉือนได้ตามโปรแกรม CNC ที่ตั้งไว้ล่วงหน้า กระบวนการตัดเฉือนเป็นแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ โดยเครื่องมือจะตัดไปตามเส้นทางที่กำหนดจนกว่าจะเกิดเป็นชิ้นส่วน
หลังจากทำการตัดเฉือนแล้ว ชิ้นส่วนจะผ่านการตรวจสอบคุณภาพเพื่อให้แน่ใจว่าความแม่นยำของมิติและการตกแต่งพื้นผิวตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ วิธีการตรวจสอบ ได้แก่:
>การวัดขนาด: การตรวจสอบขนาดโดยใช้เวอร์เนียร์คาลิปเปอร์ ไมโครมิเตอร์ หรือเครื่องวัดพิกัด (CMM)
>การตรวจสอบการตกแต่งพื้นผิว: การตรวจสอบความหยาบของพื้นผิวของชิ้นส่วนเพื่อพิจารณาว่าจำเป็นต้องมีการขัดเงาหรือทาสีเพิ่มเติมหรือไม่
>การทดสอบการประกอบ: หากชิ้นส่วนจะถูกประกอบกับส่วนประกอบอื่นๆ จะมีการทดสอบการประกอบเพื่อให้แน่ใจว่าเข้ากันได้
หากจำเป็น อาจมีการดำเนินการหลังการผลิต เช่น การลบครีบ การอบชุบด้วยความร้อน หรือการเคลือบผิว เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความทนทานของชิ้นส่วน
แม้ว่ากระบวนการกลึง CNC จะเป็นแบบอัตโนมัติ แต่ช่างเทคนิค CNC ยังคงมีบทบาทสำคัญในการจัดการกับความล้มเหลวทั้งที่คาดหวังและไม่คาดฝัน และรับประกันการตัดเฉือนที่ราบรื่น ต่อไปนี้คือความรับผิดชอบหลักของช่างเทคนิค CNC:
>การยืนยันข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์: ทำความเข้าใจขนาดผลิตภัณฑ์ ค่าความคลาดเคลื่อน และข้อกำหนดของวัสดุอย่างถูกต้องตามข้อกำหนดการสั่งซื้อและเอกสารทางเทคนิค
>การตีความแบบวิศวกรรม: อ่านแบบพิมพ์เขียว ภาพร่างด้วยมือ และไฟล์ CAD/CAM เพื่อทำความเข้าใจรายละเอียดการออกแบบผลิตภัณฑ์
>การสร้างแบบจำลอง CAE: ใช้ซอฟต์แวร์ Computer-Aided Engineering (CAE) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพแผนการตัดเฉือนและปรับปรุงความแม่นยำและประสิทธิภาพในการตัดเฉือน
>การจัดตำแหน่งและปรับเครื่องมือและชิ้นงาน: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเครื่องมือตัด อุปกรณ์จับยึด และชิ้นงานได้รับการติดตั้งและปรับอย่างถูกต้องเพื่อให้ได้สภาวะการตัดเฉือนที่ดีที่สุด
>การติดตั้ง การใช้งาน และการถอดเครื่อง CNC: ติดตั้งและถอดเครื่อง CNC และอุปกรณ์เสริมอย่างถูกต้อง และใช้งานอุปกรณ์ CNC ต่างๆ ได้อย่างคล่องแคล่ว
>การตรวจสอบการทำงานของเครื่องจักร: สังเกตความเร็วของเครื่องจักร การสึกหรอของเครื่องมือ และความเสถียรในการตัดเฉือนเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องทำงานอย่างถูกต้อง
>การตรวจสอบและการควบคุมคุณภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป: ตรวจสอบชิ้นส่วนสำเร็จรูปเพื่อระบุข้อบกพร่องและตรวจสอบให้แน่ใจว่าเป็นไปตามมาตรฐานคุณภาพ
>การยืนยันความสอดคล้องของชิ้นส่วนกับแบบจำลอง CAD: เปรียบเทียบชิ้นส่วนจริงกับการออกแบบ CAD เพื่อยืนยันว่าขนาด รูปทรงเรขาคณิต และค่าความคลาดเคลื่อนของผลิตภัณฑ์ตรงตามข้อกำหนดการออกแบบอย่างถูกต้อง
ทักษะทางวิชาชีพและแนวทางที่พิถีพิถันของช่างเทคนิค CNC มีความสำคัญอย่างยิ่งในการรับประกันคุณภาพการตัดเฉือน ปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต และลดของเสีย และเป็นส่วนสำคัญของระบบการกลึง CNC
เทคโนโลยีการกลึง CNC (Computer Numerical Control) ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิตสำหรับการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำของวัสดุโลหะและอโลหะต่างๆ ต้องใช้กระบวนการกลึง CNC ที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับข้อกำหนดในการตัดเฉือน ต่อไปนี้เป็นกระบวนการกลึง CNC ทั่วไปบางส่วน:
1. การกัด CNC
การกัด CNC เป็นวิธีการตัดเฉือนที่ใช้เครื่องมือหมุนเพื่อตัดชิ้นงาน เหมาะสำหรับการตัดเฉือนพื้นผิวเรียบ พื้นผิวโค้ง ร่อง รู และโครงสร้างทางเรขาคณิตที่ซับซ้อน คุณสมบัติหลัก ได้แก่:
เหมาะสำหรับการตัดเฉือนวัสดุหลากหลายชนิด เช่น อะลูมิเนียม เหล็ก สแตนเลส และพลาสติก
มีความสามารถในการตัดเฉือนหลายแกนที่มีความแม่นยำสูงและมีประสิทธิภาพสูง (เช่น การกัด 3 แกน, 4 แกน และ 5 แกน)
เหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำจำนวนมาก เช่น ตัวเรือน วงเล็บ และแม่พิมพ์
2. การกลึง CNC
เครื่องกลึง CNC ใช้ชิ้นงานหมุนและเครื่องมือคงที่สำหรับการตัด โดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับการตัดเฉือนชิ้นส่วนทรงกระบอก เช่น เพลา วงแหวน และดิสก์ คุณสมบัติหลัก ได้แก่:
เหมาะสำหรับการตัดเฉือนชิ้นส่วนหมุนสมมาตรอย่างมีประสิทธิภาพ
สามารถประมวลผลวงกลมภายในและภายนอก พื้นผิวเรียว เกลียว ร่อง และโครงสร้างอื่นๆ เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก โดยทั่วไปใช้ในการผลิตชิ้นส่วนยานยนต์ ตลับลูกปืนการบิน ขั้วต่ออิเล็กทรอนิกส์ และอื่นๆ
การเจาะ CNC เป็นกระบวนการตัดเฉือนผ่านหรือรูบอดในชิ้นงาน โดยทั่วไปใช้สำหรับรูสกรู รูพิน และส่วนประกอบอื่นๆ ที่ใช้ในการประกอบชิ้นส่วน คุณสมบัติหลัก ได้แก่:
> เหมาะสำหรับการตัดเฉือนรูที่มีความลึกและเส้นผ่านศูนย์กลางต่างๆ
> สามารถใช้ร่วมกับการแตะเพื่อสร้างเกลียวภายในรู
> ใช้ได้กับวัสดุหลากหลายชนิด รวมถึงโลหะ พลาสติก และวัสดุผสม
4. การคว้าน CNC
การคว้าน CNC ใช้เพื่อขยายหรือปรับแต่งรูที่มีอยู่เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของมิติและการตกแต่งพื้นผิว คุณสมบัติหลัก ได้แก่:
เหมาะสำหรับการตัดเฉือนรูขนาดใหญ่ที่มีความแม่นยำสูง
โดยทั่วไปใช้สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการการควบคุมความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวด เช่น บล็อกเครื่องยนต์และกระบอกสูบไฮดรอลิก
สามารถใช้ร่วมกับกระบวนการอื่นๆ เช่น การกัดและการกลึง เพื่อให้ได้ความต้องการในการตัดเฉือนที่ซับซ้อนมากขึ้น
5. การตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า (EDM) CNC
การตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า (EDM) ใช้การปล่อยไฟฟ้าแบบพัลส์ระหว่างขั้วไฟฟ้าและชิ้นงานเพื่อกำจัดวัสดุ เหมาะสำหรับการตัดเฉือนวัสดุที่มีความแข็งสูงและชิ้นส่วนที่ซับซ้อน
>เหมาะสำหรับวัสดุที่ยากต่อการตัดเฉือนด้วยวิธีการตัดแบบดั้งเดิม เช่น คาร์ไบด์และโลหะผสมไทเทเนียม
>สามารถประมวลผลรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ และแม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำสูง เช่น แม่พิมพ์ฉีดและส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำ
> เหมาะสำหรับการตัดเฉือนแบบไร้ความเครียดโดยไม่มีความเสียหายทางกลไกต่อพื้นผิวชิ้นงาน
กระบวนการกลึง CNC มีความหลากหลาย แต่ละกระบวนการมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง เหมาะสำหรับความต้องการในการตัดเฉือนที่แตกต่างกัน การกัด การกลึง และการเจาะเป็นกระบวนการพื้นฐานที่พบบ่อยที่สุด ในขณะที่ EDM การตัดด้วยเลเซอร์ และการตัดด้วยเจ็ทน้ำเหมาะสำหรับการตัดเฉือนวัสดุพิเศษและโครงสร้างที่ซับซ้อน การเลือกกระบวนการกลึง CNC ที่เหมาะสมไม่เพียงแต่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตเท่านั้น แต่ยังช่วยให้มั่นใจได้ถึงความแม่นยำและคุณภาพของชิ้นส่วน ซึ่งตรงตามมาตรฐานสูงของการผลิตสมัยใหม่
การกลึง CNC (Computer Numerical Control) ได้กลายเป็นเทคโนโลยีหลักในการผลิตสมัยใหม่ เมื่อเทียบกับวิธีการตัดเฉือนแบบแมนนวลหรือกึ่งอัตโนมัติแบบดั้งเดิม การกลึง CNC ให้ความแม่นยำ ประสิทธิภาพ และความสม่ำเสมอที่สูงกว่า ข้อดีหลักของการเลือกการกลึง CNC ได้แก่:
ความแม่นยำและความสม่ำเสมอสูง
การกลึง CNC ใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องมือ ทำให้มั่นใจได้ถึงขนาดและรูปร่างที่แม่นยำสำหรับชิ้นงานทุกชิ้น เมื่อเทียบกับวิธีการตัดเฉือนแบบดั้งเดิม การกลึง CNC สามารถบรรลุความแม่นยำระดับไมครอนและรับประกันความสม่ำเสมอในการผลิตจำนวนมาก ขจัดความเบี่ยงเบนของผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากข้อผิดพลาดของมนุษย์ เหมาะสำหรับการตัดเฉือนชิ้นส่วนที่มีข้อกำหนดความคลาดเคลื่อนสูง เช่น ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การบินและอวกาศ อุปกรณ์ทางการแพทย์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ นอกจากนี้ยังสามารถใช้การตัดเฉือนหลายแกน (เช่น CNC 5 แกน) เพื่อให้ได้รูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน ลดเวลาในการติดตั้งและปรับปรุงความแม่นยำ
เครื่องมือเครื่องจักร CNC สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่อง ลดการแทรกแซงด้วยตนเองและปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต นอกจากนี้ ด้วยเทคโนโลยีการเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติ (ATC) และการตัดเฉือนหลายแกน เครื่อง CNC สามารถทำขั้นตอนการตัดเฉือนหลายขั้นตอนได้ในการตั้งค่าครั้งเดียว ซึ่งช่วยลดรอบการผลิตได้อย่างมากและทำให้เหมาะสำหรับการผลิตขนาดใหญ่ ซึ่งช่วยลดการเปลี่ยนเครื่องมือและเวลาในการตั้งค่าเครื่องจักร จึงเพิ่มผลผลิตต่อหน่วยเวลา เมื่อเทียบกับการตัดเฉือนด้วยมือแบบดั้งเดิม เครื่อง CNC สามารถทำงานได้ตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน ลดต้นทุนการผลิต
การกลึง CNC สามารถจัดการชิ้นส่วนที่มีรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนและข้อกำหนดความแม่นยำสูงได้อย่างง่ายดาย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เครื่อง CNC หลายแกนสามารถทำการตัดเฉือนหลายพื้นผิวได้ในการดำเนินการครั้งเดียว หลีกเลี่ยงการสะสมข้อผิดพลาดที่เกิดจากการหนีบซ้ำๆ ทำให้เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมที่มีข้อกำหนดความซับซ้อนของชิ้นส่วนสูง เช่น การบินและอวกาศ อุปกรณ์ทางการแพทย์ และการผลิตยานยนต์ นอกจากนี้ยังสามารถประมวลผลรูปทรงเกลียว โครงสร้างภายในที่ซับซ้อน และพื้นผิวโค้ง ซึ่งทำได้ยากโดยใช้กระบวนการแบบดั้งเดิม
การกลึง CNC เหมาะสำหรับวัสดุหลากหลายชนิด รวมถึงโลหะ (โลหะผสมอะลูมิเนียม สแตนเลส โลหะผสมไทเทเนียม ทองแดง ฯลฯ) พลาสติก (POM, ABS, ไนลอน ฯลฯ) วัสดุผสม และเซรามิก ซึ่งช่วยให้การกลึง CNC สามารถตอบสนองความต้องการของสถานการณ์การใช้งานที่หลากหลาย นอกจากนี้ การกลึง CNC ยังสามารถประมวลผลวัสดุที่มีความแข็งแรงสูงและความแข็งสูง เช่น โลหะผสมไทเทเนียมเกรดอากาศยานและสแตนเลสสตีลที่มีความแข็งแรงสูง ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตส่วนประกอบที่มีความแม่นยำในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงอิเล็กทรอนิกส์ การแพทย์ และยานยนต์
แม้ว่าการกลึง CNC ต้องมีการลงทุนเริ่มต้นในอุปกรณ์จำนวนมาก แต่ก็สามารถลดต้นทุนต่อหน่วยได้อย่างมากในระยะยาว ความสามารถในการตัดเฉือนสูง อัตราของเสียต่ำ และคุณสมบัติในการประหยัดแรงงานทำให้การกลึง CNC ประหยัดกว่าสำหรับการผลิตขนาดใหญ่
