เครื่องจักรกลซีเอ็นซีคืออะไร?

เครื่องจักรกลซีเอ็นซีคืออะไร?

CNC 101: คำว่า CNC ย่อมาจาก 'การควบคุมเชิงตัวเลขของคอมพิวเตอร์' และคำนิยาม เครื่องจักรกลซีเอ็นซี คือเป็นกระบวนการผลิตแบบหักลบซึ่งโดยทั่วไปจะใช้การควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์และเครื่องมือเครื่องจักรเพื่อขจัดชั้นของวัสดุออกจากชิ้นส่วนสต็อกที่เรียกว่าชิ้นงานเปล่าหรือชิ้นงาน แล้วสร้างชิ้นส่วนที่ออกแบบเอง กระบวนการนี้เหมาะสำหรับวัสดุหลายประเภท รวมถึงโลหะพลาสติก, ไม้,กระจกโฟม และวัสดุคอมโพสิต และพบการใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่นเครื่องจักรกลซีเอ็นซีขนาดใหญ่การตัดเฉือนชิ้นส่วนและต้นแบบสำหรับโทรคมนาคม และชิ้นส่วนการบินและอวกาศเครื่องจักรกลซีเอ็นซี, ซึ่งต้องการความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดกว่าอุตสาหกรรมอื่นๆ โปรดทราบว่ามีความแตกต่างระหว่างคำจำกัดความของการตัดเฉือน CNC และคำจำกัดความของเครื่องจักร CNC ความหมายหนึ่งคือกระบวนการ และอีกความหมายหนึ่งคือเครื่องจักร เครื่อง CNC (บางครั้งเรียกไม่ถูกต้องว่าเครื่อง C และ C) เป็นเครื่องจักรที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งมีความสามารถในการดำเนินการเครื่องจักร CNC โดยอัตโนมัติ

เครื่องจักรกลซีเอ็นซีเป็นกระบวนการผลิตและบริการที่มีอยู่ทั่วโลก คุณสามารถค้นหาได้อย่างง่ายดายบริการเครื่องจักรกลซีเอ็นซีในยุโรปตลอดจนในเอเชีย อเมริกาเหนือ และที่อื่นๆ ทั่วโลก

กระบวนการผลิตแบบหักลบ เช่นเครื่องจักรกลซีเอ็นซีมักจะแสดงตรงกันข้ามกับกระบวนการผลิตสารเติมแต่งเช่น การพิมพ์ 3 มิติ หรือกระบวนการผลิตเชิงโครงสร้าง เช่นการฉีดขึ้นรูปของเหลว - ในขณะที่กระบวนการหักลบจะกำจัดชั้นของวัสดุออกจากชิ้นงานเพื่อสร้างรูปร่างและการออกแบบที่กำหนดเอง กระบวนการเติมแต่งจะประกอบชั้นของวัสดุเพื่อสร้างรูปแบบที่ต้องการ และกระบวนการที่เป็นรูปธรรมทำให้เสียรูปและแทนที่วัสดุสต็อกให้เป็นรูปร่างที่ต้องการ ลักษณะอัตโนมัติของเครื่องจักร CNC ช่วยให้การผลิตมีความแม่นยำสูงและแม่นยำสูง ชิ้นส่วนที่เรียบง่าย และความคุ้มค่าเมื่อดำเนินการผลิตครั้งเดียวและปริมาณปานกลาง อย่างไรก็ตาม แม้ว่าการตัดเฉือน CNC แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบบางประการเหนือกระบวนการผลิตอื่นๆ แต่ระดับของความซับซ้อนและความซับซ้อนที่ได้รับสำหรับการออกแบบชิ้นส่วน และความคุ้มค่าในการผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อนนั้นมีจำกัด

แม้ว่ากระบวนการผลิตแต่ละประเภทจะมีข้อดีและข้อเสียต่างกันไป แต่บทความนี้จะมุ่งเน้นไปที่กระบวนการตัดเฉือน CNC โดยสรุปพื้นฐานของกระบวนการ ตลอดจนส่วนประกอบและเครื่องมือต่างๆ ของเครื่อง CNC นอกจากนี้ บทความนี้จะสำรวจการทำงานของเครื่องจักร CNC แบบต่างๆ และนำเสนอทางเลือกอื่นแทนกระบวนการตัดเฉือนซีเอ็นซี-

ภาพรวมของกระบวนการตัดเฉือน CNC

พัฒนามาจากกระบวนการตัดเฉือนแบบควบคุมเชิงตัวเลข (NC)ซึ่งใช้บัตรเทปเจาะ เครื่องจักร CNC เป็นกระบวนการผลิตที่ใช้การควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ เพื่อใช้งานและควบคุมเครื่องจักรและเครื่องมือตัดเพื่อจัดรูปทรงวัสดุ เช่น โลหะ พลาสติก ไม้ โฟม วัสดุคอมโพสิต ฯลฯ ให้เป็นชิ้นส่วนและการออกแบบตามสั่ง แม้ว่ากระบวนการตัดเฉือน CNC จะมีความสามารถและการทำงานที่หลากหลาย แต่หลักการพื้นฐานของกระบวนการส่วนใหญ่ยังคงเหมือนเดิมตลอดกระบวนการทั้งหมด กระบวนการตัดเฉือน CNC ขั้นพื้นฐานประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:

• การออกแบบโมเดล CAD
• การแปลงไฟล์ CAD เป็นโปรแกรม CNC
• การเตรียมเครื่อง CNC
• ดำเนินการดำเนินการตัดเฉือน

• การออกแบบโมเดล CAD

  กระบวนการตัดเฉือน CNC เริ่มต้นด้วยการสร้างการออกแบบ CAD แบบเวกเตอร์ 2D หรือ 3D Solid Part ไม่ว่าจะภายในบริษัทหรือโดยบริษัทให้บริการออกแบบ CAD/CAM-ซอฟต์แวร์ออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย (CAD)ช่วยให้นักออกแบบและผู้ผลิตสามารถสร้างแบบจำลองหรือจำลองชิ้นส่วนและผลิตภัณฑ์ของตนพร้อมกับข้อกำหนดทางเทคนิคที่จำเป็น เช่น ขนาดและรูปทรง เพื่อการผลิตชิ้นส่วนหรือผลิตภัณฑ์

  การออกแบบชิ้นส่วนกลึง CNC ถูกจำกัดโดยความสามารถ (หรือความสามารถ) ของเครื่อง CNC และเครื่องมือ ตัวอย่างเช่น เครื่องมือกล CNC ส่วนใหญ่เป็นทรงกระบอก ดังนั้นรูปทรงของชิ้นส่วนที่เป็นไปได้ผ่านกระบวนการตัดเฉือน CNC จะถูกจำกัดเนื่องจากเครื่องมือสร้างส่วนมุมโค้ง นอกจากนี้ คุณสมบัติของวัสดุที่ทำการตัดเฉือน การออกแบบเครื่องมือ และความสามารถในการจับยึดชิ้นงานของเครื่องจักรยังจำกัดความเป็นไปได้ในการออกแบบ เช่น ความหนาของชิ้นส่วนขั้นต่ำ ขนาดชิ้นส่วนสูงสุด และการรวมและความซับซ้อนของช่องและคุณสมบัติภายใน

  เมื่อการออกแบบ CAD เสร็จสมบูรณ์ ผู้ออกแบบจะส่งออกเป็นรูปแบบไฟล์ที่เข้ากันได้กับ CNC เช่น STEP หรือ IGES

  ตารางความคลาดเคลื่อนของเครื่องจักร CNC

  เมื่อระบุชิ้นส่วนให้กับร้านขายเครื่องจักร สิ่งสำคัญคือต้องระบุพิกัดความเผื่อที่จำเป็นด้วย แม้ว่าเครื่องจักร CNC จะมีความแม่นยำมาก แต่ก็ยังเหลือความแปรปรวนเล็กน้อยระหว่างการทำซ้ำของชิ้นส่วนเดียวกัน โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ + หรือ – .005 นิ้ว (.127 มม.) ซึ่งมีความกว้างประมาณสองเท่าของเส้นผมมนุษย์ เพื่อประหยัดต้นทุน ผู้ซื้อควรระบุพิกัดความเผื่อในพื้นที่ของชิ้นส่วนที่จะต้องแม่นยำเป็นพิเศษเท่านั้น เนื่องจากจะสัมผัสกับชิ้นส่วนอื่นๆ แม้ว่าจะมีพิกัดความเผื่อมาตรฐานสำหรับการตัดเฉือนในระดับต่างๆ (ดังแสดงในตารางด้านล่าง) แต่พิกัดความเผื่อทั้งหมดนั้นไม่เท่ากัน ตัวอย่างเช่น หากชิ้นส่วนไม่สามารถมีขนาดใหญ่กว่าการวัดได้อย่างแน่นอน อาจมีค่าความคลาดเคลื่อนที่ระบุที่ +0.0/-0.5 เพื่อแสดงว่าชิ้นส่วนนั้นมีขนาดเล็กกว่าเล็กน้อย แต่ไม่ใหญ่กว่าในพื้นที่นั้น

  ตารางที่ 1: ความคลาดเคลื่อนเชิงเส้นในการตัดเฉือน CNC

  

การแปลงไฟล์ CAD

ไฟล์ออกแบบ CAD ที่จัดรูปแบบแล้วทำงานผ่านโปรแกรม ซึ่งโดยทั่วไปคือซอฟต์แวร์การผลิตโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย (CAM) เพื่อแยกรูปทรงของชิ้นส่วนและสร้างโค้ดโปรแกรมดิจิทัลซึ่งจะควบคุมเครื่อง CNC และจัดการเครื่องมือเพื่อผลิตชิ้นส่วนที่ออกแบบเอง

เครื่อง CNC ใช้งานหลายเครื่องภาษาโปรแกรม, รวมทั้งG-รหัสและM-รหัส - ภาษาโปรแกรม CNC ที่มีชื่อเสียงที่สุดทั่วไปหรือรหัสเรขาคณิต, เรียกว่าG-รหัส ควบคุมเวลา สถานที่ และวิธีที่เครื่องมือกลจะเคลื่อนที่ เช่น เมื่อใดที่ควรเปิดหรือปิด ความเร็วในการเดินทางไปยังสถานที่ใดสถานที่หนึ่ง เส้นทางใดที่ต้องใช้ ฯลฯ ผ่านชิ้นงาน รหัสฟังก์ชันเบ็ดเตล็ดหรือที่เรียกว่า M-code ควบคุมฟังก์ชันเสริมของเครื่อง เช่น การถอดและเปลี่ยนฝาครอบเครื่องโดยอัตโนมัติเมื่อเริ่มต้นและสิ้นสุดการผลิต ตามลำดับ

เมื่อสร้างโปรแกรม CNC แล้ว ผู้ปฏิบัติงานจะโหลดโปรแกรมนั้นไปที่เครื่อง CNC

การตั้งค่าเครื่อง

ก่อนที่ผู้ปฏิบัติงานจะรันโปรแกรม CNC พวกเขาจะต้องเตรียมเครื่อง CNC เพื่อใช้งานก่อน การเตรียมการเหล่านี้รวมถึงการติดชิ้นงานเข้ากับเครื่องจักรโดยตรงแกนเครื่องจักรหรือเข้าเครื่องแล้วพบกันใหม่หรืออุปกรณ์จับยึดที่คล้ายกัน และติดเครื่องมือที่จำเป็น เช่นดอกสว่านและดอกเอ็นมิลไปจนถึงส่วนประกอบของเครื่องจักรที่เหมาะสม

เมื่อเครื่องจักรได้รับการตั้งค่าเรียบร้อยแล้ว ผู้ปฏิบัติงานสามารถรันโปรแกรม CNC ได้

การดำเนินการตัดเฉือน

โปรแกรม CNC ทำหน้าที่เป็นคำสั่งสำหรับเครื่อง CNC โดยจะส่งคำสั่งเครื่องจักรเพื่อกำหนดการทำงานและการเคลื่อนไหวของเครื่องมือไปยังคอมพิวเตอร์ในตัวของเครื่องจักร ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมและควบคุมการทำงานของเครื่องมือกล การเริ่มต้นโปรแกรมจะแจ้งให้เครื่อง CNC เริ่มต้นกระบวนการตัดเฉือน CNC และโปรแกรมจะแนะนำเครื่องจักรตลอดกระบวนการในขณะที่ดำเนินการการทำงานของเครื่องจักรที่จำเป็นเพื่อผลิตชิ้นส่วนหรือผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบเอง

กระบวนการตัดเฉือน CNC สามารถดำเนินการได้ภายในบริษัท หากบริษัทลงทุนในการจัดหาและบำรุงรักษาอุปกรณ์ CNC ของตนเอง หรือจ้างบุคคลภายนอกเพื่อดำเนินการเฉพาะด้านผู้ให้บริการด้านเครื่องจักร CNC-

ประเภทของการทำงานของเครื่องจักร CNC

เครื่องจักรกลซีเอ็นซีเป็นกระบวนการผลิตที่เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมที่หลากหลาย รวมถึงยานยนต์การบินและอวกาศการก่อสร้าง และการเกษตร และสามารถผลิตสินค้าได้หลากหลาย เช่น โครงรถยนต์ อุปกรณ์ผ่าตัด เครื่องยนต์เครื่องบินเกียร์ และเครื่องมือมือและสวน กระบวนการนี้ครอบคลุมการดำเนินการตัดเฉือนที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ต่างๆ มากมาย รวมถึงกระบวนการทางกล เคมี ไฟฟ้า และความร้อน ซึ่งจะขจัดวัสดุที่จำเป็นออกจากชิ้นงานเพื่อผลิตชิ้นส่วนหรือผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบเอง แม้ว่ากระบวนการตัดเฉือนทางเคมี ไฟฟ้า และความร้อนจะกล่าวถึงในหัวข้อต่อๆ ไป แต่ในส่วนนี้จะกล่าวถึงการดำเนินการตัดเฉือน CNC เชิงกลที่พบบ่อยที่สุดบางส่วน ได้แก่:

• การเจาะ
• การโม่
• การหมุน

การเจาะซีเอ็นซี

การเจาะเป็นกระบวนการตัดเฉือนที่ใช้หลายจุดดอกสว่าน เพื่อสร้างรูทรงกระบอกในชิ้นงาน ในการเจาะซีเอ็นซี โดยทั่วไปแล้ว เครื่อง CNC จะป้อนดอกสว่านแบบหมุนตั้งฉากกับระนาบของพื้นผิวชิ้นงาน ซึ่งจะสร้างรูในแนวตั้งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของดอกสว่านที่ใช้ในการเจาะ อย่างไรก็ตาม การเจาะเชิงมุมสามารถทำได้ผ่านการใช้การกำหนดค่าเครื่องจักรพิเศษและอุปกรณ์จับยึด ความสามารถในการปฏิบัติงานของกระบวนการขุดเจาะประกอบด้วยตอบโต้, การนับถอยหลัง, การคว้านรู และแตะ-

เครื่องกัดซีเอ็นซี

การกัดเป็นกระบวนการตัดเฉือนที่ใช้เครื่องมือตัดแบบหลายจุดแบบหมุนเพื่อขจัดวัสดุออกจากชิ้นงาน ในการกัดซีเอ็นซี โดยทั่วไปแล้ว เครื่อง CNC จะป้อนชิ้นงานไปยังเครื่องมือตัดในทิศทางเดียวกับการหมุนของเครื่องมือตัด ในขณะที่ในการกัดด้วยมือ เครื่องจะป้อนชิ้นงานในทิศทางตรงกันข้ามกับการหมุนของเครื่องมือตัด ความสามารถในการปฏิบัติงานของกระบวนการกัด ได้แก่ การกัดปาดหน้า—การตัดพื้นผิวเรียบและผิวเรียบและช่องด้านล่างแบนลงในชิ้นงาน—และการกัดรอบนอก—การตัดช่องลึก เช่น ช่องและเกลียว ลงในชิ้นงาน

การกลึงซีเอ็นซี

การกลึง CNC และการตัดเฉือนหลายแกน - เครดิตรูปภาพ: Buell Automatics

การกลึงเป็นกระบวนการตัดเฉือนที่ใช้เครื่องมือตัดแบบจุดเดียวเพื่อขจัดวัสดุออกจากชิ้นงานที่กำลังหมุน ในการกลึงซีเอ็นซี, เครื่อง—โดยทั่วไปแล้วเครื่องกลึงซีเอ็นซี —ป้อนเครื่องมือตัดในการเคลื่อนที่เชิงเส้นไปตามพื้นผิวของชิ้นงานที่กำลังหมุน โดยนำวัสดุที่อยู่รอบๆ เส้นรอบวงออกจนได้เส้นผ่านศูนย์กลางที่ต้องการ เพื่อผลิตชิ้นส่วนทรงกระบอกที่มีลักษณะภายนอกและภายใน เช่น ช่อง เรียว และเกลียว ความสามารถในการปฏิบัติงานของกระบวนการกลึงประกอบด้วยน่าเบื่อ, หันหน้า, เซาะร่อง และการตัดด้าย - เมื่อพูดถึงโรงสี CNC เทียบกับเครื่องกลึง การกัดที่มีเครื่องมือตัดแบบหมุนจะทำงานได้ดีกับชิ้นส่วนที่ซับซ้อนมากขึ้น อย่างไรก็ตาม เครื่องกลึงที่มีชิ้นงานแบบหมุนได้และเครื่องมือตัดแบบอยู่กับที่ จะทำงานได้ดีที่สุดสำหรับการสร้างชิ้นส่วนทรงกลมที่รวดเร็วและแม่นยำยิ่งขึ้น