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 และนิ้วกลางของมือขวาให้ตั้งฉากกันทั้งสาม

• 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 และความลึกของการตัดทั้งหมดเป็นค่า 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

4.7 ระบบเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติ (ATC)

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

แบบของ ATC	หลักการทำงาน	จุดเด่นและข้อจำกัด
แบบร่ม / แบบหมุนวง (Umbrella / Carousel) ไม่มีแขน	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

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

การจัดการช่องเครื่องมือ (Tool pocket) มีสองแบบ แบบ ช่องคงที่ (Fixed pocket) เครื่องมือแต่ละตัวกลับไปอยู่ช่องเดิมเสมอ และแบบ สุ่มช่อง (Random pocket) ที่แขนหมุนวางเครื่องมือเก่าลงในช่องของเครื่องมือใหม่ที่เพิ่งว่าง ชุดควบคุมจะจำเองว่าเครื่องมือหมายเลขใดอยู่ช่องใด ผู้ปฏิบัติงานจึงไม่ควรย้ายเครื่องมือในแม็กกาซีนด้วยมือโดยไม่ปรับข้อมูลในชุดควบคุม

การเขียนโปรแกรมเปลี่ยนเครื่องมือ ในชุดควบคุมจำนวนมาก คำสั่ง T ใช้เลือกหรือเตรียมเครื่องมือ และคำสั่ง M06 สั่งให้เปลี่ยนเครื่องมือจริง เครื่องที่มีแขนหมุนสามารถเตรียมเครื่องมือตัวถัดไปไว้ล่วงหน้าขณะกำลังตัดด้วยเครื่องมือตัวปัจจุบันได้ ช่วยลดเวลาเปลี่ยนเครื่องมือ รูปแบบคำสั่งที่แน่นอนแตกต่างกันตามผู้ผลิตและชุดควบคุม

T01 M06                 (เปลี่ยนเครื่องมือตัดหมายเลข 1 เข้าหัวสปินเดิล)
T02                     (เตรียมเครื่องมือตัดหมายเลข 2 ไว้ล่วงหน้าที่แขนเปลี่ยนเครื่องมือตัด)
G54 G90 G00 X0 Y0 S1500 M03
G43 H01 Z50. M08        (เรียกค่าชดเชยความยาวของเครื่องมือตัดหมายเลข 1)
...                     (ตัดเฉือนด้วยเครื่องมือตัดหมายเลข 1)
G91 G28 Z0 M09          (ถอยแกน Z กลับจุดอ้างอิงเครื่อง ปิดน้ำหล่อเย็น)
M06                     (เปลี่ยนเป็นเครื่องมือตัดหมายเลข 2 ที่เตรียมไว้)
G43 H02 Z50.            (เรียกค่าชดเชยของเครื่องมือตัดหมายเลข 2 ทุกครั้งหลังเปลี่ยน)

การเปลี่ยนเครื่องมือทำที่ ตำแหน่งเปลี่ยนเครื่องมือ ซึ่งโดยทั่วไปอยู่ที่ตำแหน่ง Z สูงสุดของเครื่อง ก่อนสั่ง M06 ต้องแน่ใจว่าเส้นทางไปยังตำแหน่งนั้นไม่ชนชิ้นงานหรืออุปกรณ์จับยึด และหลังเปลี่ยนเครื่องมือทุกครั้งต้องเรียกค่าชดเชยความยาวของเครื่องมือใหม่ ตามที่กล่าวไว้ในบทที่ 0

4.8 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)
• พาเลตแต่ละแผ่นถูกระบุตำแหน่งบนเครื่องด้วยหมุดและกรวยนำศูนย์ที่มีความเที่ยงตรงสูง 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