Machining center — ประเภท แกน และระบบพิกัด

บทที่ 2 ได้แนะนำ Machining center แนวตั้งและแนวนอนไว้โดยสังเขป และบทที่ 3 ได้แนะนำระบบควบคุมและแผงควบคุมของเครื่อง บทนี้จะลงรายละเอียดในมุมของผู้เขียนโปรแกรม เริ่มจากระบบพิกัดและทิศทางของแกน ซึ่งเป็นพื้นฐานของทุกคำสั่งการเคลื่อนที่ จากนั้นจึงดูว่าแกนเหล่านี้ถูกจัดวางอย่างไรบนเครื่องแต่ละแบบ เครื่องแบ่งประเภทตามจำนวนแกนอย่างไร และระบบอัตโนมัติอย่าง ATC และ APC ส่งผลต่อโปรแกรมอย่างไร

4.1 ระบบพิกัดของเครื่องจักร CNC

เครื่องจักร CNC บอกตำแหน่งด้วย ระบบพิกัดคาร์ทีเซียน (Cartesian coordinate system) ที่มีแกนเชิงเส้นสามแกนตั้งฉากกัน คือ X Y และ Z และอาจมี แกนหมุน (Rotary axis) อีกสามแกน คือ A B และ C ที่หมุนรอบแกน X Y และ Z ตามลำดับ ชื่อและทิศทางของแกนกำหนดไว้ในมาตรฐาน ISO 841 เพื่อให้โปรแกรมมีความหมายเหมือนกันไม่ว่าจะใช้เครื่องของผู้ผลิตรายใด

4.1.1 กฎมือขวา (Right-hand rule)

ทิศทางบวกของแกนทั้งหมดสัมพันธ์กันตาม กฎมือขวา ซึ่งมีสองแบบ

กฎมือขวาสำหรับแกนเชิงเส้น กางนิ้วโป้ง นิ้วชี้ และนิ้วกลางของมือขวาให้ตั้งฉากกันทั้งสามนิ้ว

• นิ้วโป้ง ชี้ทิศ +X
• นิ้วชี้ ชี้ทิศ +Y
• นิ้วกลาง ชี้ทิศ +Z

เมื่อรู้ทิศของสองแกน กฎนี้จะบอกทิศของแกนที่สามได้เสมอ และไม่ว่าจะหมุนมือไปในทิศใด ความสัมพันธ์ของทั้งสามแกนจะไม่เปลี่ยน ระบบพิกัดของเครื่องจักร CNC ทุกเครื่องจึงเป็น ระบบพิกัดมือขวา ทั้งหมด

กฎมือขวาสำหรับแกนหมุน (กฎกำมือ) กำมือขวาโดยให้นิ้วโป้งชี้ไปทางทิศบวกของแกนเชิงเส้น นิ้วที่เหลือซึ่งงอรอบแกนจะชี้ ทิศหมุนบวก ของแกนหมุนที่คู่กัน หรือกล่าวอีกแบบหนึ่งคือ เมื่อมองจากปลายบวกของแกนเข้าหาจุดกำเนิด การหมุนทวนเข็มนาฬิกาเป็นทิศบวก

แกนหมุน	หมุนรอบแกน	ทิศบวก (มองจากปลายบวกของแกน)
A	X	ทวนเข็มนาฬิกา
B	Y	ทวนเข็มนาฬิกา
C	Z	ทวนเข็มนาฬิกา

4.1.2 หลักการกำหนดแกนบนเครื่องจักร

มาตรฐานกำหนดแกนของเครื่องตามลำดับดังนี้

1. แกน Z กำหนดก่อนเสมอ แกน Z คือแกนที่ขนานกับหัวสปินเดิล และทิศ +Z คือทิศที่เครื่องมือถอยห่างจากชิ้นงาน ดังนั้นการเคลื่อนที่ในทิศ −Z คือการเข้าหาหรือกินลึกลงไปในชิ้นงาน
2. แกน X เป็นแกนแนวนอนที่ตั้งฉากกับแกน Z และขนานกับผิวจับยึดชิ้นงาน โดยทั่วไปเป็นแกนที่มีระยะเคลื่อนที่ยาวที่สุดของเครื่อง
3. แกน Y กำหนดจากแกน X และ Z ตามกฎมือขวา
4. แกนหมุน A B C หมุนรอบแกน X Y Z ตามลำดับ และมีทิศบวกตามกฎกำมือ

4.1.3 เครื่องมือเคลื่อนที่ ชิ้นงานอยู่กับที่

บนเครื่องจริง บางแกนเคลื่อนที่ด้วยการเลื่อนหัวสปินเดิล บางแกนเคลื่อนที่ด้วยการเลื่อนโต๊ะงาน แต่ผู้เขียนโปรแกรม ไม่ต้องสนใจว่าส่วนใดของเครื่องเป็นฝ่ายเคลื่อนที่ เพราะทิศทางของแกนในมาตรฐานกำหนดจาก การเคลื่อนที่ของเครื่องมือเทียบกับชิ้นงาน เสมอ ให้คิดเหมือนชิ้นงานอยู่กับที่ และเครื่องมือเป็นฝ่ายเคลื่อนที่ไปรอบชิ้นงาน

ตัวอย่างเช่น บน VMC ทั่วไป แกน X เคลื่อนที่ด้วยการเลื่อนโต๊ะงาน เมื่อสั่ง G01 X50. ให้เครื่องมือไปทาง +X (ขวา) โต๊ะงานจะเลื่อนไปทางซ้าย ผลลัพธ์คือเครื่องมือเคลื่อนที่ไปทางขวาเทียบกับชิ้นงานตามที่สั่ง ผู้ปฏิบัติงานที่ยืนหน้าเครื่องจึงเห็นโต๊ะงานเลื่อนสวนทางกับทิศในโปรแกรม ซึ่งเป็นเรื่องปกติ ในเอกสารทางเทคนิคบางฉบับ ทิศการเคลื่อนที่ของโต๊ะงานจะเขียนด้วยเครื่องหมาย prime เช่น X′ เพื่อแยกจากทิศในโปรแกรม

4.2 แกนของ Machining center แนวตั้ง (VMC)

แกน	ทิศทางบนเครื่อง	ทิศบวก (เครื่องมือเทียบกับชิ้นงาน)	ส่วนที่เคลื่อนที่โดยทั่วไป
X	ซ้าย–ขวา เมื่อยืนหน้าเครื่อง	ไปทางขวา	โต๊ะงาน
Y	หน้า–หลัง	เข้าหาคอลัมน์ (ห่างจากผู้ปฏิบัติงาน)	โต๊ะงานหรือแคร่รองโต๊ะ (Saddle)
Z	ขึ้น–ลง ตามแนวหัวสปินเดิล	ขึ้น ห่างจากชิ้นงาน	หัวสปินเดิล

เมื่อมองชิ้นงานจากด้านบน ระนาบ XY ของ VMC จะตรงกับแบบงานภาพด้านบน (Top view) โดย +X ไปทางขวาและ +Y ไปทางด้านบนของแบบ ทำให้อ่านพิกัดจากแบบงานมาเขียนโปรแกรมได้โดยตรง และระดับความลึกในการตัดเฉือนทั้งหมดเป็นค่า Z ติดลบจากผิวบนของชิ้นงาน

G54 G90 G00 X20. Y15.   (เลือกจุดศูนย์ชิ้นงาน เคลื่อนที่เร็วไปเหนือตำแหน่งรู)
G43 H01 Z5.             (เรียกค่าชดเชยความยาวเครื่องมือ ลงมาหยุดเหนือผิวงาน 5 มม.)
G01 Z-10. F80.          (เจาะลงไปในชิ้นงานลึก 10 มม. ในทิศ −Z)
G00 Z5.                 (ถอยขึ้นในทิศ +Z ห่างจากชิ้นงาน)

4.3 แกนของ Machining center แนวนอน (HMC)

บน HMC หัวสปินเดิลวางในแนวนอน เมื่อใช้หลักการกำหนดแกนเดียวกัน แกน Z จึงเป็นแนวนอนตามแนวหัวสปินเดิล แกนอื่นจึงเปลี่ยนตำแหน่งตามไปด้วย

แกน	ทิศทางบนเครื่อง	ทิศบวก (เครื่องมือเทียบกับชิ้นงาน)	ส่วนที่เคลื่อนที่โดยทั่วไป
Z	เข้า–ออก ตามแนวหัวสปินเดิล	ถอยเข้าหาคอลัมน์ ห่างจากชิ้นงาน	คอลัมน์หรือโต๊ะงาน
Y	ขึ้น–ลง	ขึ้น	หัวสปินเดิลบนคอลัมน์
X	ซ้าย–ขวา	ไปทางขวา เมื่อมองจากหัวสปินเดิลไปยังชิ้นงาน	โต๊ะงานหรือคอลัมน์
B	หมุนรอบแกนตั้ง (แกน Y)	ตามกฎกำมือรอบ +Y	โต๊ะหมุน

สิ่งที่ควรสังเกตคือ ผู้ปฏิบัติงานที่ยืนหน้า HMC มองเข้าหาหัวสปินเดิล จึงมองในทิศตรงข้ามกับที่มาตรฐานใช้กำหนดแกน X ทำให้ทิศ +X อาจดูกลับด้านจากความรู้สึก และผู้ผลิตแต่ละรายยังออกแบบว่าส่วนใดเป็นฝ่ายเคลื่อนที่ต่างกัน ก่อนใช้งานเครื่องใหม่ควรตรวจสอบทิศทางของทุกแกนจากคู่มือ และทดลองเคลื่อนที่ทีละแกนด้วยมือหมุนอิเล็กทรอนิกส์ (Handwheel) ที่ความเร็วต่ำ

ในการเขียนโปรแกรม HMC แต่ละด้านของชิ้นงานที่หันเข้าหาหัวสปินเดิลจะถูกมองเหมือนเป็นงานสามแกนหนึ่งงาน โดยมีระบบพิกัด XY เป็นหน้าตัดที่มองจากหัวสปินเดิล และแกน Z เป็นความลึก เมื่อตัดด้านหนึ่งเสร็จ โปรแกรมจะหมุนแกน B เพื่อหันด้านถัดไปเข้าหาหัวสปินเดิล แล้วเรียกจุดศูนย์ชิ้นงานของด้านนั้นมาใช้

G00 G90 B0.             (หมุนโต๊ะงานไปที่ 0° หันด้านที่ 1 เข้าหาหัวสปินเดิล)
G54 X0 Y0               (จุดศูนย์ชิ้นงานของด้านที่ 1)
...                     (ตัดเฉือนด้านที่ 1 เหมือนงานสามแกนปกติ)
G00 G90 B90.            (หมุนโต๊ะงานไปที่ 90° หันด้านที่ 2 เข้าหาหัวสปินเดิล)
G55 X0 Y0               (จุดศูนย์ชิ้นงานของด้านที่ 2)
...                     (ตัดเฉือนด้านที่ 2)

4.4 แกนหมุน A และ B บน VMC และ HMC

4.4.1 บน VMC: แกนที่ 4 และเครื่องห้าแกนแบบทรันเนียน

VMC มาตรฐานมีเพียงสามแกน การเพิ่มแกนหมุนทำได้โดยติดตั้ง ชุดโต๊ะหมุนแกนที่ 4 (4th-axis rotary unit) บนโต๊ะงาน ชุดนี้มักวางแนวให้แกนหมุนขนานกับแกน X ของเครื่อง จึงเป็น แกน A ชิ้นงานยาวจะถูกจับด้วยหัวจับที่ชุดขับแกน A และประคองด้วยยันศูนย์ท้าย ทำให้กัดเฉือนรอบชิ้นงานได้โดยไม่ต้องถอดจับใหม่ เช่น กัดร่องรอบเพลา เจาะรูรอบหน้าแปลน หรือกัดลูกเบี้ยว หากติดตั้งชุดโต๊ะหมุนให้แกนหมุนขนานกับแกน Y แกนนั้นจะกลายเป็น แกน B แทน

VMC ห้าแกนที่พบมากใช้ โต๊ะทรันเนียน (Trunnion table) ซึ่งเป็นโต๊ะหมุนที่ติดอยู่บนแกนเอียงอีกชั้นหนึ่ง การจัดแกนที่พบบ่อยมีสองแบบ คือ A + C (โต๊ะเอียงรอบแกน X และหมุนรอบแกน Z) และ B + C (โต๊ะเอียงรอบแกน Y และหมุนรอบแกน Z)

4.4.2 บน HMC: แกน B เป็นแกนพื้นฐาน

บน HMC โต๊ะหมุนรอบแกนตั้งซึ่งขนานกับแกน Y จึงเป็น แกน B และเป็นอุปกรณ์มาตรฐานของ HMC แทบทุกเครื่อง หลักการเขียนโปรแกรมของ HMC เหมือนกับ VMC ทุกประการ สิ่งที่เพิ่มเข้ามาคือแกน B ซึ่งอาจเป็นเพียงแกนแบ่งตำแหน่งที่หันด้านของชิ้นงาน หรือเป็นแกนหมุนเต็มรูปแบบที่หมุนพร้อมกับแกนอื่นขณะตัดได้ (ดูหัวข้อถัดไป) HMC ห้าแกนจะเพิ่มแกนเอียง ซึ่งส่วนใหญ่เป็นแกน A

4.4.3 ทิศทางของแกนหมุนในทางปฏิบัติ

ทิศบวกของแกนหมุนในมาตรฐานเป็นทิศการหมุนของ เครื่องมือเทียบกับชิ้นงาน เช่นเดียวกับแกนเชิงเส้น เมื่อโต๊ะงานเป็นฝ่ายหมุน โต๊ะจึงหมุนในทิศตรงข้ามกับทิศในโปรแกรม อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตเครื่องจักรและผู้ผลิตชุดโต๊ะหมุนบางรายกำหนดทิศต่างกัน หรือให้ผู้ใช้ตั้งค่าเองได้ ต้องตรวจสอบทิศบวกของแกนหมุนบนเครื่องที่ใช้จริงทุกครั้ง ด้วยการสั่งหมุนมุมเล็กๆ ที่ความเร็วต่ำ ก่อนเริ่มงานจริง

ค่าของแกนหมุนในโปรแกรมมีหน่วยเป็น องศา เช่น B90. หรือ A-45. การหมุนแบบสัมบูรณ์ข้ามรอบ เช่น จาก 350° ไป 10° เครื่องบางรุ่นจะหมุนตามเส้นทางที่สั้นที่สุด บางรุ่นหมุนตามเครื่องหมายของค่าที่สั่ง ขึ้นกับชุดควบคุมและพารามิเตอร์ของเครื่อง

4.5 โต๊ะแบ่งตำแหน่งกับโต๊ะหมุนต่อเนื่อง

แกนหมุนบน Machining center แบ่งตามความสามารถได้เป็นสองแบบ

โต๊ะแบ่งตำแหน่ง (Indexing table) หมุนไปหยุดได้เฉพาะมุมที่กำหนดไว้ เช่น ทุก 90° ทุก 5° หรือทุก 1° ขึ้นกับการออกแบบ เมื่อถึงตำแหน่งแล้ว โต๊ะจะถูกล็อกด้วยชุดเฟืองขบหน้า (Face gear / Curvic coupling) ทำให้แข็งแรงมากและรับแรงตัดหนักได้ดี แต่ ตัดเฉือนขณะโต๊ะหมุนไม่ได้ การเคลื่อนที่ของโต๊ะเป็นเพียงการหันด้านใหม่ของชิ้นงานเข้าหาเครื่องมือ เครื่องรุ่นเก่าบางรุ่นสั่งแบ่งตำแหน่งด้วย M-code เฉพาะของผู้ผลิต

โต๊ะหมุนต่อเนื่อง (Full rotary table / Full 4th axis) ขับด้วยเซอร์โวมอเตอร์และมีระบบป้อนกลับเหมือนแกนเชิงเส้น หยุดได้ทุกมุมด้วยความละเอียดสูง เช่น 0.001° และที่สำคัญคือ หมุนพร้อมกับแกน X Y Z ขณะตัดเฉือนได้ (Simultaneous contouring) ทำให้กัดร่องเกลียวบนทรงกระบอก ลูกเบี้ยว หรือผิวโค้งรอบชิ้นงานได้ เมื่อต้องการตัดหนักที่มุมคงที่ โต๊ะหมุนต่อเนื่องจะใช้เบรกล็อกตำแหน่งไว้ขณะตัด

หัวข้อ	โต๊ะแบ่งตำแหน่ง	โต๊ะหมุนต่อเนื่อง
มุมที่หยุดได้	เฉพาะมุมที่กำหนด เช่น ทุก 1° หรือ 5°	ทุกมุม ความละเอียดสูง
ตัดขณะหมุน	ไม่ได้	ได้ หมุนพร้อมแกนอื่น
การล็อกตำแหน่ง	เฟืองขบหน้า แข็งแรงมาก	เบรก
การสั่งงาน	ค่าแกน เช่น B90. หรือ M-code เฉพาะผู้ผลิต	ค่าแกนในคำสั่งการเคลื่อนที่ เช่น G01 X.. A..
ราคา	ต่ำกว่า	สูงกว่า
งานที่เหมาะ	ตัดเฉือนหลายด้านของชิ้นงานทรงกล่อง	งานผิวโค้งรอบแกน งานที่ต้องหมุนขณะตัด

เมื่อแกนหมุนเคลื่อนที่พร้อมแกนเชิงเส้นในคำสั่งเดียว ความหมายของอัตราป้อน F จะซับซ้อนขึ้น เพราะหน่วยของแกนเชิงเส้นเป็นมิลลิเมตรแต่แกนหมุนเป็นองศา ชุดควบคุมหลายรุ่นจึงมีโหมด อัตราป้อนแบบส่วนกลับของเวลา (Inverse time feed, G93) ที่กำหนดเวลาในการเคลื่อนที่แต่ละบรรทัดแทน ซึ่งจะอธิบายในบทที่เกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมหลายแกน

4.5.1 แนวคิด “ครึ่งแกน”

ในวงการ CNC มักได้ยินคำว่า เครื่อง “2.5 แกน” หรือ “3.5 แกน” ตัวเลข ครึ่งแกน ในที่นี้ไม่ได้หมายถึงแกนที่มีครึ่งเดียว แต่หมายถึง แกนที่เคลื่อนที่ได้ แต่เคลื่อนที่พร้อมกับแกนอื่นขณะตัดไม่ได้ ใช้ได้เพียงเพื่อเปลี่ยนตำแหน่งระหว่างการตัดแต่ละช่วงเท่านั้น

• 2.5 แกน แกน X และ Y เคลื่อนที่พร้อมกันเพื่อตัดตามรูปร่างได้ ส่วนแกน Z เปลี่ยนระดับความลึกได้เฉพาะระหว่างการตัดแต่ละชั้น ชิ้นงานที่ได้จึงประกอบด้วยรูปร่างสองมิติที่ซ้อนกันหลายระดับ เช่น หลุมกัดและขอบนูนที่มีพื้นเรียบ
• 3.5 แกน หรือ 3+1 แกน เครื่องสามแกนที่มีโต๊ะแบ่งตำแหน่ง แกนที่ 4 ใช้หันด้านชิ้นงานเท่านั้น ไม่ได้หมุนขณะตัด

คำเหล่านี้เป็นศัพท์ที่ใช้กันทั่วไป ไม่ใช่ศัพท์ในมาตรฐาน และผู้ขายแต่ละรายอาจใช้ต่างกัน เมื่อพิจารณาเครื่องจักรจริง คำถามที่สำคัญกว่าจำนวนแกนคือ “มีกี่แกนที่เคลื่อนที่พร้อมกันขณะตัดได้ (Simultaneous axes)” เพราะเป็นตัวกำหนดรูปทรงที่เครื่องทำได้จริง

4.6 ประเภทของ Machining center ตามจำนวนแกน

ประเภท	แกนที่ใช้	ลักษณะการทำงาน	ตัวอย่างงาน
2.5 แกน	X Y ตัดพร้อมกัน, Z เปลี่ยนระดับ	ตัดรูปร่างสองมิติทีละระดับความลึก	แผ่นเพลต หลุมกัด งานเจาะรู
3 แกน	X Y Z ตัดพร้อมกัน	ตัดผิวสามมิติได้ แต่เครื่องมือชี้ลงทิศเดียวเสมอ	แม่พิมพ์ ผิวโค้งสามมิติ
3+1 แกน (3.5 แกน)	X Y Z + แกนหมุนแบบแบ่งตำแหน่ง	หันด้านชิ้นงานแล้วตัดแบบสามแกน	ชิ้นงานที่มีรายละเอียดหลายด้าน
4 แกนพร้อมกัน	X Y Z + A (VMC) หรือ B (HMC) หมุนขณะตัด	ตัดรอบชิ้นงานต่อเนื่อง	ลูกเบี้ยว ร่องเกลียว ผิวรอบเพลา
3+2 แกน	X Y Z + แกนหมุนสองแกนที่ล็อกไว้	เอียงชิ้นงานไปที่มุมใดก็ได้แล้วตัดแบบสามแกน (Positional 5-axis)	รูและผิวเรียบที่อยู่บนระนาบเอียง
5 แกนพร้อมกัน	X Y Z + แกนหมุนสองแกน เคลื่อนที่พร้อมกันทั้งห้าแกน	เครื่องมือเอียงตามผิวชิ้นงานได้ตลอดเวลา	ใบพัดกังหัน อิมเพลเลอร์ ชิ้นส่วนอากาศยาน รากฟันเทียม
มากกว่า 5 แกน	5 แกน + แกนเสริม เช่น หัวสปินเดิลกลึง แกนเชิงเส้นรอง U V W หรือหัวสปินเดิลที่สอง	รวมงานกัดและกลึงไว้ในเครื่องเดียว	ชิ้นงานซับซ้อนที่ต้องการเสร็จในการจับงานครั้งเดียว

เครื่องห้าแกนยังแบ่งตามตำแหน่งของแกนหมุนได้อีกสามแบบ คือ โต๊ะ–โต๊ะ (Table-table) ที่แกนหมุนทั้งสองอยู่ที่โต๊ะงาน เช่น โต๊ะทรันเนียน หัว–หัว (Head-head) ที่แกนหมุนทั้งสองอยู่ที่หัวสปินเดิล เหมาะกับชิ้นงานขนาดใหญ่และหนักที่หมุนไม่ได้ และ หัว–โต๊ะ (Head-table) ที่มีแกนหมุนอยู่ที่หัวสปินเดิลหนึ่งแกนและที่โต๊ะงานหนึ่งแกน

ชื่อแกนหมุนในภาพเป็นแบบที่พบบ่อย ผู้สร้างแต่ละรายอาจใช้ชื่อต่างไป เช่น โต๊ะทรันเนียนที่เอียงรอบแกน Y จะเป็นแกน B แทน A ให้ดูชื่อแกนจากคู่มือของเครื่องเสมอ

4.7 Machining center แบบอื่น

นอกจาก VMC และ HMC ยังมีเครื่องกัดที่โครงสร้างต่างออกไปเพื่อรับชิ้นงานขนาดใหญ่มาก หลักการเขียนโปรแกรมยังเหมือนเดิม สิ่งที่ต่างคือชิ้นส่วนใดของเครื่องเป็นผู้เคลื่อนที่ในแต่ละแกน และมีแกนเสริมที่เครื่องทั่วไปไม่มี

4.7.1 Machining center แบบคานสะพาน (Double column / Gantry)

เสาสองต้นรับ คานขวาง (Cross rail) พาดเหนือโต๊ะงาน ชุดหัวสปินเดิลเลื่อนไปตามคานขวาง และแรม (Ram) พาหัวสปินเดิลขึ้นลง โครงแบบปิดรอบนี้แข็งแรงกว่าเสาต้นเดียวของ VMC จึงใช้กับชิ้นงานที่ยาวและหนัก เช่น แม่พิมพ์ปั๊มตัวถังรถยนต์ ฐานเครื่องจักร และโครงสร้างอากาศยาน

• แกน X มักเป็นแนวที่เลื่อนได้ยาวที่สุด แบบโต๊ะเลื่อน (Traveling table) โต๊ะงานเป็นผู้เลื่อน ส่วนแบบคานเลื่อน (Moving gantry) โต๊ะงานอยู่กับที่ และเสาทั้งสองพร้อมคานขวางเลื่อนไปบนราง เหมาะกับชิ้นงานที่หนักเกินกว่าจะให้โต๊ะเลื่อน
• แกน W ของคานขวาง เครื่องบางรุ่นเลื่อนคานขวางขึ้นลงได้เพื่อตั้งระดับให้เหมาะกับความสูงของชิ้นงาน ส่วนใหญ่เลื่อนไปตั้งแล้วล็อกไว้ ไม่ได้เคลื่อนที่พร้อมแกนอื่นขณะตัด
• หัวกัดเสริม (Attachment head) เช่น หัวมุมฉากที่เปลี่ยนให้ดอกกัดชี้ไปทางด้านข้าง ทำให้กัดผนังด้านข้างของชิ้นงานได้โดยไม่ต้องยกชิ้นงานใหญ่กลับด้าน เมื่อเปลี่ยนหัว ความยาวเครื่องมือและทิศของแกนเครื่องมือเปลี่ยนไปด้วย โปรแกรมต้องใช้ค่าชดเชยที่ผู้ผลิตเครื่องกำหนดสำหรับหัวนั้น

4.7.2 เครื่องคว้านแนวนอน (Horizontal boring mill)

โครงสร้างคล้าย HMC แต่ใหญ่กว่า และหัวสปินเดิลมี ก้านสปินเดิล (Boring spindle) ที่ยื่นออกจากหัวได้ ผู้สร้างส่วนใหญ่เรียกการยื่นนี้ว่า แกน W ซึ่งขนานกับแกน Z ก้านที่ยื่นเข้าไปในรูลึกทำให้คว้านรูยาว เช่น รูแบริ่งที่อยู่คนละผนังของเสื้อเกียร์ ให้ตรงแนวกันได้ในการจับงานครั้งเดียว

• ยิ่งยื่นยาว ยิ่งแข็งแรงน้อยลง ก้านที่ยื่นยาวแอ่นตัวและสั่นได้ง่าย ผู้ปฏิบัติงานจึงใช้แกน Z พาเครื่องมือเข้าใกล้ชิ้นงานก่อน และยื่นก้านเท่าที่จำเป็น
• แกนใดเป็นผู้ป้อนลึก เครื่องที่มีทั้ง Z และ W ต้องรู้ว่าโปรแกรมสั่งการป้อนลึกและคำสั่งเจาะด้วยแกนใด ซึ่งขึ้นกับการตั้งค่าของผู้ผลิตเครื่อง ให้ตรวจจากคู่มือก่อนเขียนโปรแกรม
• แกน B โต๊ะหมุนทำงานเหมือนแกน B ของ HMC ตามที่อธิบายในหัวข้อแกนหมุน

4.7.3 เครื่องจักรแบบเฮกซาพอด (Hexapod)

เครื่องทุกแบบข้างต้นมีแกนเลื่อนที่เห็นได้บนเครื่อง เช่น โต๊ะงานเลื่อนในแกน X แต่ เครื่องจักรแบบเฮกซาพอด ไม่มีแกนเลื่อนเลย แท่นหัวสปินเดิลแขวนอยู่ใต้โครงด้วย ขาหกขาที่ยืดหดได้ ปลายขามีข้อต่อลูกหมากทั้งสองด้าน เมื่อขาทั้งหกเปลี่ยนความยาวพร้อมกัน แท่นจะเลื่อนและเอียงไปได้ทั้งหกทิศทาง เครื่องแบบนี้จัดอยู่ในกลุ่ม เครื่องจักรแบบกลไกขนาน (Parallel kinematic machine)

สิ่งที่น่าสนใจสำหรับผู้เขียนโปรแกรมคือ โปรแกรมยังเขียนด้วย X Y Z และมุม A B C ตามปกติ ชุดควบคุมแปลงพิกัดเหล่านี้เป็นความยาวของขาทั้งหกตลอดเวลาที่เครื่องเคลื่อนที่ แกนในโปรแกรมจึงเป็น ระบบพิกัดที่ชุดควบคุมดูแล ไม่จำเป็นต้องตรงกับชิ้นส่วนที่เลื่อนจริงบนเครื่อง หลักเดียวกันนี้ทำให้โปรแกรมของเครื่องห้าแกนไม่ต้องรู้ว่าแกนหมุนอยู่ที่หัวหรือที่โต๊ะ

เครื่องเฮกซาพอดสำหรับงานกัดถูกนำออกแสดงในช่วงกลางทศวรรษ 1990 แต่ไม่แพร่หลาย เพราะทำให้แข็งแรงและแม่นยำทั่วทั้งพื้นที่ทำงานได้ยาก ที่ยังพบในปัจจุบันคือหัวกัดแบบกลไกขนานผสม ซึ่งใช้ขาสามขาร่วมกับหัวเอียง สำหรับเจาะและกัดชิ้นส่วนอากาศยานขนาดใหญ่ และแท่นเฮกซาพอดขนาดเล็กที่ใช้จัดตำแหน่งชิ้นงานในงานวัดและงานประกอบความละเอียดสูง ผู้เรียนส่วนใหญ่จึงอาจไม่ได้ใช้เครื่องแบบนี้ แต่ควรรู้ว่ามีอยู่

4.8 ระบบเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติ (ATC)

ATC (Automatic Tool Changer) คือระบบที่เปลี่ยนเครื่องมือตัดในหัวสปินเดิลโดยอัตโนมัติ เป็นสิ่งที่ทำให้ Machining center ต่างจากเครื่องกัด CNC ทั่วไป ประกอบด้วย แม็กกาซีนเก็บเครื่องมือ (Tool magazine) และกลไกที่ย้ายเครื่องมือระหว่างแม็กกาซีนกับหัวสปินเดิล

แบบของ ATC	หลักการทำงาน	จุดเด่นและข้อจำกัด
แบบไม่มีแขน (Umbrella / Carousel)	แม็กกาซีนเลื่อนเข้าหาหัวสปินเดิล คืนเครื่องมือเก่าลงช่องว่าง แล้วหมุนหาเครื่องมือใหม่	กลไกง่าย ราคาต่ำ แต่เปลี่ยนช้ากว่า จำนวนเครื่องมือน้อย
แบบแขนหมุน (Swing arm / Double arm)	แขนสองปลายจับเครื่องมือเก่าและใหม่พร้อมกัน แล้วหมุนสลับตำแหน่ง	เปลี่ยนเร็วมาก เป็นแบบที่พบมากใน Machining center สำหรับงานผลิต
แม็กกาซีนแบบโซ่ (Chain magazine)	เครื่องมือเรียงบนโซ่ ทำงานร่วมกับแขนหมุน	เก็บเครื่องมือได้จำนวนมาก ตั้งแต่หลายสิบถึงหลายร้อยตัว

ภาพเคลื่อนไหวนี้เทียบการเปลี่ยนเครื่องมือของสองแบบแรก จากเครื่องมือหมายเลข 02 เป็น 03 ในภาพ T03 คือคำสั่งเลือกเครื่องมือ และ M06 คือคำสั่งเปลี่ยนเครื่องมือ ซึ่งอธิบายด้านล่าง ใช้ปุ่มใต้ภาพเดินดูทีละขั้นได้

สองแบบต่างกันที่ สิ่งที่เกิดขณะหัวสปินเดิลหยุดรอ แบบแขนหมุนนำเครื่องมือตัวถัดไปมารอไว้ก่อน หัวสปินเดิลจึงรอเพียงจังหวะที่แขนสลับ แบบไม่มีแขนต้องคืนเครื่องมือเก่า หมุนแม็กกาซีน แล้วรับเครื่องมือใหม่ ทั้งหมดในเวลาที่หัวสปินเดิลหยุด

ตัวชี้วัดความเร็วของ ATC

• Tool-to-tool time เวลาที่ใช้สลับเครื่องมือในหัวสปินเดิล
• Chip-to-chip time เวลาตั้งแต่เครื่องมือเก่าหยุดตัดจนถึงเครื่องมือใหม่เริ่มตัด ซึ่งรวมเวลาหยุดและเร่งความเร็วรอบหัวสปินเดิล และการเคลื่อนที่ไปตำแหน่งเปลี่ยนเครื่องมือ สะท้อนเวลาจริงที่เสียไปมากกว่า

หัวจับเครื่องมือ (Tool holder) ต้องเป็นแบบมาตรฐานเดียวกับหัวสปินเดิล เช่น BT, CAT, SK หรือ HSK หัวจับแบบเรียวส่วนใหญ่มี สลักดึง (Pull stud) ที่ท้ายด้าม ให้กลไกในหัวสปินเดิลดึงและล็อกหัวจับไว้ สลักดึงต้องตรงกับรุ่นที่ผู้ผลิตเครื่องกำหนด

ในโปรแกรม การเปลี่ยนเครื่องมือใช้สองคำ คำสั่ง T เลือกเครื่องมือตามหมายเลข และคำสั่ง M06 สั่งให้เปลี่ยนเครื่องมือจริง เช่น T03 M06 การเปลี่ยนทำที่ ตำแหน่งเปลี่ยนเครื่องมือ ซึ่งโดยทั่วไปอยู่ที่ตำแหน่ง Z สูงสุดของเครื่อง ก่อนสั่ง M06 ต้องแน่ใจว่าเส้นทางไปยังตำแหน่งนั้นไม่ชนชิ้นงานหรืออุปกรณ์จับยึด และหลังเปลี่ยนเครื่องมือทุกครั้งต้องเรียกค่าชดเชยความยาวของเครื่องมือใหม่ ตามที่กล่าวไว้ในบทที่ 0 รายละเอียดของคำสั่งทั้งสองและตัวอย่างโปรแกรมอยู่ในบทที่ 10

4.8.1 ช่องคงที่และสุ่มช่อง

ช่องเครื่องมือ (Tool pocket) คือที่เก็บเครื่องมือแต่ละตัวในแม็กกาซีน เมื่อเครื่องมือออกจากหัวสปินเดิล เครื่องคืนเครื่องมือได้สองแบบ

• ช่องคงที่ (Fixed pocket) เครื่องมือแต่ละตัวกลับไปอยู่ช่องเดิมเสมอ เครื่องมือหมายเลข 5 อยู่ช่องที่ 5 ตลอด ATC แบบไม่มีแขนเป็นแบบนี้ทุกเครื่อง เพราะแม็กกาซีนคืนเครื่องมือลงช่องที่รออยู่ตรงหัวสปินเดิล ตามภาพข้างต้น
• สุ่มช่อง (Random pocket) แขนหมุนสลับเครื่องมือสองตัวในจังหวะเดียว เครื่องมือเก่าจึงลงไปอยู่ ในช่องที่เครื่องมือใหม่เพิ่งออกมา ไม่ใช่ช่องเดิมของตัวเอง ATC แบบแขนหมุนส่วนใหญ่เป็นแบบนี้ เพราะไม่ต้องเสียเวลาหมุนแม็กกาซีนกลับไปหาช่องเดิม

บนเครื่องแบบสุ่มช่อง ชุดควบคุมเก็บ ตารางเครื่องมือ ที่บอกว่าเครื่องมือหมายเลขใดอยู่ช่องใด และแก้ตารางเองทุกครั้งที่เปลี่ยนเครื่องมือ ตัวอย่างนี้คือแม็กกาซีนสี่ช่องที่เริ่มด้วยเครื่องมือ 01 ในหัวสปินเดิล

ตำแหน่ง	เริ่มต้น	หลัง T03 M06	หลัง T02 M06
หัวสปินเดิล	01	03	02
ช่องที่ 1	ว่าง	ว่าง	ว่าง
ช่องที่ 2	02	02	03
ช่องที่ 3	03	01	01
ช่องที่ 4	04	04	04

หลังเปลี่ยนสองครั้ง เครื่องมือ 01 อยู่ช่องที่ 3 และเครื่องมือ 03 อยู่ช่องที่ 2 โปรแกรมไม่ต้องรู้เรื่องนี้ เพราะคำสั่ง T เรียกด้วยหมายเลขเครื่องมือ ชุดควบคุมหาช่องจากตารางเอง โปรแกรมเดียวกันจึงใช้ได้กับเครื่องทั้งสองแบบ

สิ่งที่ต้องระวังคือ ตารางไม่ตรงกับเครื่องมือที่อยู่ในช่องจริง ซึ่งเกิดได้เมื่อ

• การเปลี่ยนเครื่องมือถูกขัดกลางคัน ด้วย Alarm ปุ่มหยุดฉุกเฉิน หรือไฟดับ ขณะแขนกำลังสลับ
• มีคนย้ายหรือใส่เครื่องมือในแม็กกาซีนด้วยมือ โดยไม่แก้ตาราง
• กู้ข้อมูลของเครื่องจากสำเนาเก่า ซึ่งมีตารางของวันที่สำรองไว้

เมื่อตารางผิด T05 M06 จะนำเครื่องมือตัวอื่นเข้าหัวสปินเดิลโดยไม่มี Alarm และบรรทัด G43 H05 ถัดมายังใช้ความยาวของเครื่องมือ 05 เครื่องมือที่ยาวกว่าจะพุ่งชนชิ้นงาน และเครื่องมือที่สั้นกว่าจะตัดไม่ถึง ข้อปฏิบัติมีดังนี้

• ใส่เครื่องมือเข้าแม็กกาซีนผ่านหัวสปินเดิล สั่ง T07 M06 ในโหมด MDI ให้เครื่องเตรียมรับเครื่องมือ 07 แล้วใส่เครื่องมือเข้าหัวสปินเดิลด้วยมือ เมื่อเปลี่ยนเครื่องมือครั้งต่อไป เครื่องเก็บเข้าช่องและบันทึกตารางเอง จึงไม่ควรใส่ลงช่องของแม็กกาซีนโดยตรง
• ติดหมายเลขไว้ที่หัวจับเครื่องมือ ให้ตรวจด้วยตาได้ว่าเครื่องมือที่ออกมาตรงกับหมายเลขที่เรียก
• หลังการเปลี่ยนเครื่องมือถูกขัดกลางคัน เทียบเครื่องมือจริงทุกช่องกับตารางบนหน้าจอก่อนเดินโปรแกรมต่อ และแก้ตารางตามวิธีในคู่มือของเครื่อง

เครื่องแบบช่องคงที่ไม่มีตารางที่เปลี่ยนเอง แต่ยังผิดได้ถ้าใส่เครื่องมือผิดช่อง จึงควรติดหมายเลขที่หัวจับเครื่องมือเช่นกัน

การจัดเรียงเครื่องมือในแม็กกาซีน มีผลต่อเวลาเปลี่ยนเครื่องมือไม่เท่ากันในสองแบบ

• ช่องคงที่และ ATC แบบไม่มีแขน แม็กกาซีนต้องหมุนคืนเครื่องมือเก่าลงช่องเดิม แล้วหมุนไปหาเครื่องมือใหม่ ขณะที่หัวสปินเดิลรออยู่ เวลาเปลี่ยนจึงขึ้นกับจำนวนช่องที่ต้องหมุนผ่าน ควรใส่เครื่องมือ เรียงตามลำดับที่โปรแกรมใช้ ในช่องที่ติดกัน เครื่องมือที่ใช้ต่อกันจะห่างกันเพียงช่องเดียว
• สุ่มช่อง การจัดเรียงแทบไม่มีผล เพราะแม็กกาซีนหมุนเตรียมเครื่องมือตัวถัดไประหว่างที่เครื่องมือตัวปัจจุบันตัดเฉือน และตำแหน่งของเครื่องมือเปลี่ยนไปทุกครั้งที่สลับ ข้อยกเว้นคือเครื่องมือที่ตัดเฉือนสั้นกว่าเวลาที่แม็กกาซีนหมุน หัวสปินเดิลจะต้องรอ
• เครื่องมือขนาดใหญ่ ต้องเว้นช่องสองข้างให้ว่าง และบนเครื่องแบบสุ่มช่องต้องกลับช่องเดิมเสมอ ตามหัวข้อถัดไป

4.8.2 ขนาดและน้ำหนักสูงสุดของเครื่องมือ

ATC รับเครื่องมือได้ไม่เกินขนาดและน้ำหนักที่ผู้ผลิตเครื่องกำหนด ข้อมูลจำเพาะของเครื่องบอกไว้สี่ค่า ทุกค่านับ เครื่องมือที่ประกอบเสร็จแล้ว คือหัวจับ สลักดึง และเครื่องมือตัดรวมกัน

ข้อจำกัด	วัดอย่างไร	สิ่งที่จำกัดค่า	ค่าที่พบบ่อยบนเครื่องเทเปอร์ 40
เส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด เมื่อช่องข้างเคียงมีเครื่องมือ	ส่วนที่กว้างที่สุดของเครื่องมือ	ระยะห่างระหว่างช่องในแม็กกาซีน	75 ถึง 80 มม.
เส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด เมื่อช่องข้างเคียงว่าง	ส่วนที่กว้างที่สุดของเครื่องมือ	ที่ว่างรอบแม็กกาซีนและแนวที่แขนหมุนผ่าน	125 ถึง 150 มม.
ความยาวสูงสุด	จากเส้นอ้างอิงหัวสปินเดิล (Gauge line) ถึงปลายเครื่องมือ	ที่ว่างใต้แขนขณะหมุนสลับ และฝาครอบแม็กกาซีน	250 ถึง 300 มม.
น้ำหนักสูงสุด	ชั่งเครื่องมือทั้งชุด	แรงจับของแขนและช่อง และกำลังของกลไกหมุน	6 ถึง 8 กก.

เครื่องเทเปอร์ 50 รับเครื่องมือได้ใหญ่และหนักกว่านี้ราวสองถึงสามเท่า ค่าที่ใช้ได้จริงคือค่าในคู่มือของเครื่องตัวนั้น ตารางนี้ให้เห็นขนาดโดยประมาณเท่านั้น

เส้นผ่านศูนย์กลาง มีสองค่าเสมอ เครื่องมือที่ใหญ่กว่าค่าแรกแต่ไม่เกินค่าที่สองยังใส่ได้ โดยมีเงื่อนไขดังนี้

• เว้นช่องสองข้างให้ว่าง เครื่องมือขนาดใหญ่หนึ่งตัวจึงใช้ที่สามช่อง
• บนเครื่องแบบสุ่มช่อง ต้องกำหนดในชุดควบคุมว่าเป็นเครื่องมือขนาดใหญ่ ชุดควบคุมจะให้เครื่องมือนี้กลับช่องเดิมเสมอ และไม่วางเครื่องมืออื่นลงในช่องข้างเคียง ถ้าไม่กำหนด การเปลี่ยนเครื่องมือครั้งถัดไปอาจวางเครื่องมืออื่นลงข้างๆ แล้วชนกัน
• เครื่องมือที่ไม่สมมาตร เช่น หัวคว้านที่ยื่นคมมีดออกด้านเดียว ให้คิดจากระยะจากแนวแกนของหัวจับถึงจุดที่ยื่นออกมากที่สุด คูณสอง ไม่ใช่ความกว้างที่วัดคร่อมเครื่องมือ เช่น เครื่องมือที่ยื่นออกด้านหนึ่ง 40 มม. และอีกด้าน 20 มม. วัดคร่อมได้ 60 มม. แต่ต้องคิดเป็น Ø80 จุดที่ยื่นมากที่สุดอาจเป็นคมมีดหรือตัวหัวคว้านเองก็ได้

ความยาว ที่เกินค่าสูงสุดทำให้ปลายเครื่องมือชนโต๊ะ ชิ้นงาน หรือฝาครอบขณะแขนดึงเครื่องมือลงและหมุน แม้เครื่องมือยาวไม่เกินค่าสูงสุดก็ยังต้องตรวจ ที่ว่างเหนือชิ้นงานที่ตำแหน่งเปลี่ยนเครื่องมือ ชิ้นงานหรืออุปกรณ์จับยึดที่สูงอาจอยู่ในแนวที่เครื่องมือยาวหมุนผ่าน วิธีแก้คือเลื่อนโต๊ะให้ชิ้นงานพ้นจากใต้หัวสปินเดิลก่อนสั่ง M06

น้ำหนัก ที่เกินทำให้แขนหรือช่องจับยึดเครื่องมือไว้ไม่อยู่ เครื่องมืออาจหลุดขณะแขนหมุน และกลไกสึกเร็ว

• ชั่งเครื่องมือที่ประกอบแล้ว หัวกัดปาดหน้าและหัวคว้านขนาดใหญ่มักใกล้หรือเกินค่าสูงสุด
• หัวกัดมุมฉาก (Right-angle head) เป็นอุปกรณ์ที่ใส่ในหัวสปินเดิลแล้วส่งการหมุนผ่านเฟืองไปยังเครื่องมือตัดที่ตั้งฉากกับแกนของสปินเดิล นอกจากหนักแล้ว ตัวเรือนยังมีแขนกันหมุนที่ต้องล็อกกับบล็อกบนหน้าหัวสปินเดิล หลายรุ่นจึง ใช้กับ ATC ไม่ได้ และต้องใส่ด้วยมือ รุ่นที่ทำมาสำหรับ ATC ใช้ได้เฉพาะบนเครื่องที่ติดตั้งบล็อกนั้นไว้ และยังต้องอยู่ในเกณฑ์ขนาดและน้ำหนักของ ATC
• บางเครื่องมีการตั้งค่าเครื่องมือหนัก ซึ่งทำให้แขนหมุนช้าลงเมื่อเปลี่ยนเครื่องมือตัวนั้น
• บางเครื่องกำหนดโมเมนต์สูงสุดด้วย คือน้ำหนักคูณระยะจากเส้นอ้างอิงหัวสปินเดิลถึงจุดศูนย์ถ่วง เครื่องมือที่เบาแต่ยาวจึงอาจเกินได้
• น้ำหนักรวมของทั้งแม็กกาซีน ก็มีค่าสูงสุด และควรกระจายเครื่องมือหนักไม่ให้อยู่ด้านเดียวของแม็กกาซีน

เครื่องมือที่เกินค่าใดค่าหนึ่ง ไม่ใส่ในแม็กกาซีน ให้ใส่เข้าหัวสปินเดิลด้วยมือเมื่อถึงขั้นที่ใช้ โดยหยุดโปรแกรมด้วย M00 และตรวจจากคู่มือว่าหัวสปินเดิลรับขนาดและน้ำหนักนั้นได้ ส่วนเครื่องมือขนาดใหญ่หรือหนักที่อยู่ในเกณฑ์ ให้ดูการเปลี่ยนเครื่องมือครั้งแรกด้วยตา โดยลดความเร็วด้วย Rapid override และพร้อมกดหยุด

4.8.3 หัวสปินเดิลว่าง

หัวสปินเดิลว่าง คือสถานะที่ไม่มีหัวจับเครื่องมืออยู่ในหัวสปินเดิล ใช้เมื่อ

• ใส่เครื่องมือด้วยมือ ตอนตั้งเครื่อง ตามวิธีใส่ผ่านหัวสปินเดิลในหัวข้อก่อนหน้า
• ทำความสะอาดหรือตรวจรูเทเปอร์ ของหัวสปินเดิล
• จบงาน และต้องการให้เครื่องมือทุกตัวกลับเข้าแม็กกาซีน

วิธีสั่งให้หัวสปินเดิลว่างมีสองแบบ และเครื่องแต่ละรุ่นรองรับไม่เหมือนกัน

• T00 M06 บนเครื่องจำนวนมาก หมายเลข 00 หมายถึงไม่มีเครื่องมือ เครื่องคืนเครื่องมือในหัวสปินเดิลเข้าแม็กกาซีนโดยไม่นำตัวใหม่ออกมา
• เรียกหมายเลขเครื่องมือที่ไม่มีเครื่องมือจริง กำหนดหมายเลขหนึ่งไว้ในตารางเครื่องมือโดยปล่อยช่องนั้นว่าง เช่น หมายเลข 20 แล้วสั่ง T20 M06 เครื่องทำงานเหมือนเปลี่ยนเครื่องมือตามปกติ แต่สิ่งที่เข้ามาในหัวสปินเดิลคือช่องว่าง

ไม่ว่าใช้วิธีใด แม็กกาซีนต้องมีช่องว่างให้เครื่องมือที่คืน บนเครื่องแบบช่องคงที่คือช่องเดิมของเครื่องมือนั้น บนเครื่องแบบสุ่มช่องคือช่องที่ตารางบอกว่าว่าง ให้ตรวจวิธีที่เครื่องรองรับจากคู่มือก่อนใช้

ข้อควรระวัง

• อย่าสั่งหมุนสปินเดิลขณะหัวสปินเดิลว่าง เว้นแต่คู่มือของเครื่องอนุญาต ผู้ผลิตสปินเดิลหลายรายห้ามไว้ในคู่มือ และเข้มงวดที่สุดกับหัวสปินเดิลแบบ HSK ซึ่งชุดจับภายในจับหัวจับจากด้านใน เมื่อไม่มีหัวจับ สปินเดิลจะเสียสมดุลและชุดจับเสียหายได้ ส่วนโปรแกรมที่เรียก T00 M06 แล้วตามด้วย S__ M03 โดยไม่ตั้งใจจะหมุนสปินเดิลเปล่า
• ค่าชดเชยความยาวไม่มีความหมายเมื่อไม่มีเครื่องมือ ยกเลิกด้วย G49 หรือเคลื่อนที่ด้วย G53 ในระบบพิกัดเครื่อง ไม่เรียก G43 H__ ของเครื่องมือตัวก่อนค้างไว้
• ช่องว่างในตารางต้องว่างจริง ถ้ามีคนใส่เครื่องมือลงในช่องที่ตารางบอกว่าว่าง การคืนเครื่องมือครั้งถัดไปจะดันเครื่องมือสองตัวเข้าช่องเดียวกัน

4.9 ระบบเปลี่ยนพาเลตอัตโนมัติ (APC)

APC (Automatic Pallet Changer) คือระบบที่มี พาเลต (Pallet) หรือแผ่นฐานจับชิ้นงานตั้งแต่สองแผ่นขึ้นไป ขณะที่เครื่องกำลังตัดชิ้นงานบนพาเลตแผ่นหนึ่งภายในเครื่อง ผู้ปฏิบัติงานสามารถถอดชิ้นงานที่เสร็จแล้วและจับชิ้นงานใหม่บนพาเลตอีกแผ่นหนึ่งที่ สถานีจับงาน (Load station) ด้านนอกได้ เมื่อตัดเสร็จ ระบบจะสลับพาเลตทั้งสองแผ่นภายในไม่กี่วินาที เครื่องจึงแทบไม่ต้องหยุดรอการเปลี่ยนชิ้นงาน

• APC เป็นอุปกรณ์ที่พบมากใน HMC ซึ่งมักใช้คู่กับทาวเวอร์จับชิ้นงานหลายชิ้นบนพาเลตเดียว
• ระบบขนาดใหญ่มี คลังพาเลต (Pallet pool) ที่เก็บพาเลตได้หลายสิบแผ่น ให้เครื่องทำงานต่อเนื่องได้ข้ามคืนโดยไม่มีคนเฝ้า และเป็นพื้นฐานของระบบการผลิตแบบยืดหยุ่น (FMS)
• พาเลตแต่ละแผ่นถูกระบุตำแหน่งบนเครื่องด้วยพินและกรวยนำศูนย์ที่มีความเที่ยงตรงสูง พาเลตแต่ละแผ่นจึงมักใช้จุดศูนย์ชิ้นงาน (Work offset) ของตัวเอง

การเขียนโปรแกรม คำสั่งเปลี่ยนพาเลตเป็น M-code ที่ ผู้ผลิตแต่ละรายกำหนดเอง เช่น M50 หรือ M60 ในเครื่องบางรุ่น โปรแกรมหลักมักตรวจสอบว่าพาเลตใดอยู่ในเครื่อง แล้วเรียกโปรแกรมย่อยและจุดศูนย์ชิ้นงานที่ตรงกับพาเลตนั้น ก่อนสั่งเปลี่ยนพาเลต แกนต่างๆ ต้องอยู่ในตำแหน่งที่ปลอดภัยตามที่ผู้ผลิตกำหนด และสถานีจับงานควรมีม่านแสงหรือประตูนิรภัยป้องกันผู้ปฏิบัติงานขณะพาเลตหมุน

สรุป

• ทุกแกนของเครื่องจักร CNC สัมพันธ์กันตาม กฎมือขวา แกน Z ขนานกับแกนหัวสปินเดิลและ +Z คือทิศที่ถอยห่างจากชิ้นงาน
• ในการเขียนโปรแกรมให้คิดว่า เครื่องมือเคลื่อนที่รอบชิ้นงานที่อยู่กับที่ ไม่ว่าส่วนใดของเครื่องจะเป็นฝ่ายเคลื่อนที่จริง
• บน VMC แกน Z เป็นแนวตั้ง บน HMC แกน Z เป็นแนวนอน และแกน B ของโต๊ะหมุนเป็นแกนมาตรฐาน
• แกนหมุนอาจเป็น แกนแบ่งตำแหน่ง ที่หันด้านชิ้นงานแล้วล็อก หรือ แกนหมุนต่อเนื่อง ที่หมุนพร้อมแกนอื่นขณะตัดได้ คำว่า “ครึ่งแกน” หมายถึงแกนที่ไม่ได้เคลื่อนที่พร้อมกับแกนอื่นขณะตัด
• ATC และ APC ลดเวลาที่เครื่องหยุดรอการเปลี่ยนเครื่องมือและการเปลี่ยนชิ้นงาน คำสั่งที่ใช้ต่างกันตามผู้ผลิต ต้องตรวจสอบจากคู่มือเครื่องเสมอ

บทต่อไปจะดูเรื่องเดียวกันบน Turning center ซึ่งชิ้นงานเป็นฝ่ายหมุนแทนเครื่องมือตัด