Turning center — ประเภท แกน และระบบพิกัด

บทที่ 4 อธิบายแกนและระบบพิกัดของ Machining center ซึ่งเครื่องมือตัดเป็นฝ่ายหมุน บทนี้จะพูดถึงเรื่องเดียวกันบน Turning center ซึ่ง ชิ้นงานเป็นฝ่ายหมุน และเครื่องมือตัดส่วนใหญ่อยู่กับที่บนป้อมมีด หลักการของกฎมือขวาและการคิดว่าเครื่องมือเคลื่อนที่รอบชิ้นงานยังใช้ได้เหมือนเดิม แต่การจัดวางแกน วิธีบอกขนาด และระบบอัตโนมัติของเครื่องกลึงมีรายละเอียดเฉพาะที่ผู้เขียนโปรแกรมต้องเข้าใจ

5.1 ระบบพิกัดของเครื่องกลึง CNC

เครื่องกลึงใช้หลักการกำหนดแกนตามมาตรฐานเดียวกับเครื่องกัด คือกำหนดแกน Z ก่อน แล้วจึงกำหนดแกนอื่นตามกฎมือขวา

• แกน Z ขนานกับแนวศูนย์กลางของหัวสปินเดิล ซึ่งก็คือแนวแกนของชิ้นงาน +Z คือทิศที่ออกห่างจากหัวจับ ไปทางยันศูนย์ท้าย
• แกน X อยู่ในแนวรัศมีของชิ้นงาน ตั้งฉากกับแกน Z +X คือทิศที่ออกห่างจากแนวศูนย์กลาง การเคลื่อนที่ในทิศ −X จึงเป็นการกินลึกเข้าหาศูนย์กลางชิ้นงาน
• แกน Y กำหนดตามกฎมือขวา เครื่องกลึงพื้นฐานไม่มีแกน Y จริง แต่ทิศของแกน Y ยังมีความสำคัญ เพราะเป็นตัวกำหนดทิศของคำสั่งส่วนโค้ง G02 และ G03 (ดูหัวข้อถัดไป)
• แกน C คือการหมุนของหัวสปินเดิลรอบแกน Z เมื่อเครื่องสามารถควบคุมมุมของหัวสปินเดิลได้

บนเครื่องกลึงแบบแท่นเอียง (Slant bed) ป้อมมีดเคลื่อนที่ในแนวเอียงตามแท่นเครื่อง เช่น 30° หรือ 45° จากแนวราบ แต่ในโปรแกรม แกน X ยังตั้งฉากกับแกน Z เสมอ ผู้เขียนโปรแกรมจึงไม่ต้องคำนึงถึงมุมเอียงของแท่นเครื่อง

5.1.1 ป้อมมีดด้านหน้าและด้านหลัง

ตำแหน่งของป้อมมีดเทียบกับแนวศูนย์กลางชิ้นงานมีสองแบบ

• ป้อมมีดด้านหลัง (Rear turret) ป้อมมีดอยู่ด้านหลังแนวศูนย์กลาง ห่างจากผู้ปฏิบัติงาน +X ชี้ออกห่างจากผู้ปฏิบัติงาน เป็นแบบที่พบมากในเครื่องกลึง CNC แท่นเอียง
• ป้อมมีดด้านหน้า (Front turret) ป้อมมีดหรือแท่นมีดอยู่ด้านหน้าแนวศูนย์กลาง ฝั่งเดียวกับผู้ปฏิบัติงาน +X ชี้เข้าหาผู้ปฏิบัติงาน พบในเครื่องกลึงแท่นราบ (Flat bed) และเครื่องกลึงแบบธรรมดาที่ดัดแปลงเป็น CNC

ทั้งสองแบบใช้ โปรแกรมเดียวกันได้ เพราะพิกัด X และ Z ของเส้นทางเครื่องมือเหมือนกัน สิ่งที่ต่างคือ มุมมองของผู้ปฏิบัติงาน ทิศของ G02 (ตามเข็มนาฬิกา) และ G03 (ทวนเข็มนาฬิกา) ตามมาตรฐานกำหนดโดยมองระนาบ XZ จากด้าน +Y เมื่อใช้กฎมือขวากับเครื่องป้อมมีดด้านหลัง ด้าน +Y จะชี้ออกมาหาผู้ปฏิบัติงาน ผู้ปฏิบัติงานจึงเห็นทิศของส่วนโค้งตรงกับชื่อคำสั่ง ส่วนเครื่องป้อมมีดด้านหน้า ผู้ปฏิบัติงานยืนอยู่ด้าน −Y จึงเห็นส่วนโค้งเดียวกันกลับทิศ

หลักปฏิบัติที่ง่ายที่สุดคือ เขียนโปรแกรมโดยวาดชิ้นงานให้ +X ชี้ขึ้นเสมอ เหมือนมองเครื่องป้อมมีดด้านหลัง แล้วเลือก G02 หรือ G03 ตามที่เห็นในภาพนั้น โปรแกรมที่ได้จะถูกต้องสำหรับเครื่องทั้งสองแบบ

5.1.2 การเขียนโปรแกรมแบบเส้นผ่านศูนย์กลาง

ชิ้นงานกลึงมีหน้าตัดกลม ขนาดในแบบงานจึงบอกเป็น เส้นผ่านศูนย์กลาง เครื่องกลึง CNC ส่วนใหญ่จึงตั้งค่าให้ ค่า X ในโปรแกรมเป็นเส้นผ่านศูนย์กลาง (Diameter programming) ไม่ใช่ระยะจากศูนย์กลาง

• X50. หมายถึงปลายมีดอยู่ที่ตำแหน่งที่กลึงได้เส้นผ่านศูนย์กลาง 50 มม. ซึ่งปลายมีดอยู่ห่างจากศูนย์กลางจริงเพียง 25 มม.
• การลดค่า X ลง 2 มม. ทำให้มีดกินลึกเข้าไปเพียง 1 มม. ต่อข้าง
• ในชุดควบคุมแบบ Fanuc ทั่วไป การเคลื่อนที่แบบสัมพัทธ์ใช้ตัวอักษร U แทน X และ W แทน Z เช่น U-2. คือลดเส้นผ่านศูนย์กลางลง 2 มม. จากตำแหน่งปัจจุบัน

ค่าในแกน Z ยังเป็นระยะทางจริงตามปกติ และจุดศูนย์ชิ้นงานของงานกลึงนิยมตั้งไว้ที่ หน้างานด้านปลาย บนแนวศูนย์กลาง ค่า Z ของผิวชิ้นงานส่วนใหญ่จึงเป็นค่าติดลบ

G21 G40 G99            (หน่วยมิลลิเมตร ยกเลิกชดเชยรัศมีปลายมีด อัตราป้อนเป็น มม./รอบ)
T0101                  (หมุนป้อมมีดไปสถานีที่ 1 และใช้ค่าชดเชยชุดที่ 1)
G50 S2500              (จำกัดความเร็วรอบสูงสุด 2500 รอบ/นาที)
G96 S180 M03           (ความเร็วผิวคงที่ 180 ม./นาที หัวสปินเดิลหมุนตามเข็มนาฬิกา)
G00 X50. Z2. M08       (เคลื่อนที่เร็วไปที่ Ø50 ห่างจากหน้างาน 2 มม. เปิดน้ำหล่อเย็น)
G01 Z-40. F0.25        (กลึงปอก Ø50 ยาว 40 มม. อัตราป้อน 0.25 มม./รอบ)
G00 X55.               (ถอยมีดออกในทิศ +X)
Z2.                    (กลับไปหน้างาน)

คำสั่ง G50 S2500 ในตัวอย่างเป็นการจำกัดรอบสูงสุดในชุดควบคุมแบบ Fanuc ระบบ A ชุดควบคุมบางระบบใช้ G92 แทน การจำกัดรอบนี้สำคัญมากเมื่อใช้ความเร็วผิวคงที่ (G96) ตามที่กล่าวไว้ในบทที่ 0

5.2 แกน C และแกน Y: เมื่อเครื่องกลึงกัดงานได้

แกน C คือการที่ชุดควบคุมสามารถหยุดและหมุนหัวสปินเดิลไปที่มุมที่ต้องการได้ เหมือนเป็นแกนหมุนแกนหนึ่ง เมื่อใช้ร่วมกับ เครื่องมือหมุน (Live tool) บนป้อมมีด ซึ่งเป็นดอกกัดหรือดอกสว่านที่มีมอเตอร์ขับให้หมุนเอง เครื่องกลึงจะสามารถ

• เจาะรูและต๊าปเกลียวบนหน้าชิ้นงานหรือด้านข้างชิ้นงานที่ตำแหน่งมุมต่างๆ
• กัดร่องลิ่ม กัดหน้าแบน และกัดรูปหลายเหลี่ยม
• กัดร่องตามรูปร่างบนหน้างานด้วย การประมาณค่าในช่วงแบบพิกัดเชิงขั้ว (Polar coordinate interpolation) หรือบนผิวทรงกระบอกด้วย การประมาณค่าในช่วงแบบทรงกระบอก (Cylindrical interpolation) ซึ่งชุดควบคุมแปลงพิกัดให้ผู้เขียนโปรแกรมเขียนเหมือนงานกัดบนระนาบ (ในชุดควบคุมแบบ Fanuc คือ G12.1 และ G07.1)

แกน Y บนเครื่องกลึงคือการที่ป้อมมีดเคลื่อนที่ในแนวตั้งฉากกับทั้งแกน X และ Z ได้ ทำให้เครื่องมือหมุนเลื่อนออกนอกแนวศูนย์กลางชิ้นงาน เพื่อกัดหน้าแบนที่ไม่ผ่านศูนย์กลาง เจาะรูเยื้องศูนย์ หรือกัดร่องที่มีด้านข้างตรง ซึ่งเครื่องที่มีเพียงแกน C ทำได้ยากหรือทำไม่ได้

โปรแกรมด้านล่างเป็นตัวอย่างแยกต่างหาก ไม่ใช่โปรแกรมของภาพเคลื่อนไหวด้านบน แสดงการเจาะรูรัศมีสองรูที่มุม 0° และ 90° บนชิ้นงานเส้นผ่านศูนย์กลาง 50 มม. ที่ตำแหน่ง Z-15. โดยใช้แกน C อย่างเดียว ไม่ใช้แกน Y

(สลับหัวสปินเดิลเป็นโหมดแกน C ด้วย M-code ของผู้ผลิต)
G98                    (อัตราป้อนเป็น มม./นาที สำหรับเครื่องมือหมุน)
G00 C0.                (หมุนชิ้นงานไปที่ 0°)
X60. Z-15.             (เครื่องมือหมุนอยู่เหนือตำแหน่งรูที่ 1)
(เปิดเครื่องมือหมุนด้วย M-code ของผู้ผลิต)
G01 X30. F60.          (เจาะเข้าหาศูนย์กลาง ลึก 10 มม. ต่อข้าง)
G00 X60.               (ถอยดอกสว่านออก)
C90.                   (หมุนชิ้นงานไปที่ 90° ตำแหน่งรูที่ 2)
G01 X30. F60.
G00 X60.

ขณะใช้แกน C หัวสปินเดิลทำหน้าที่เป็นแกนหมุนที่ควบคุมตำแหน่ง ไม่ได้หมุนด้วยความเร็วสำหรับกลึง การสลับโหมดระหว่างงานกลึงและแกน C รวมถึงการเปิดปิดเครื่องมือหมุน ใช้ M-code ที่ ผู้ผลิตแต่ละรายกำหนดเอง และทิศบวกของแกน C ก็ต้องตรวจสอบจากคู่มือเครื่องเช่นเดียวกับแกนหมุนของ Machining center

5.2.1 แกน C แบบแบ่งตำแหน่งกับแบบควบคุมต่อเนื่อง

แนวคิดเรื่องโต๊ะแบ่งตำแหน่งและโต๊ะหมุนต่อเนื่องในบทที่ 4 ใช้กับหัวสปินเดิลของเครื่องกลึงได้เช่นกัน

• การแบ่งตำแหน่งหัวสปินเดิล (Spindle indexing) หัวสปินเดิลหยุดได้เฉพาะมุมที่กำหนด หรือหยุดที่มุมอ้างอิงมุมเดียว (Spindle orientation) แล้วล็อกไว้ด้วยเบรก ใช้เจาะรูหรือกัดร่องที่ตำแหน่งแน่นอน แต่หมุนขณะตัดไม่ได้ เปรียบได้กับ “ครึ่งแกน”
• แกน C แบบควบคุมต่อเนื่อง (Cs axis / Full C axis) หัวสปินเดิลมีระบบป้อนกลับตำแหน่งละเอียด หยุดได้ทุกมุม และหมุนพร้อมกับแกน X และ Z ขณะตัดได้ จำเป็นสำหรับงานประมาณค่าในช่วงแบบพิกัดเชิงขั้วและแบบทรงกระบอก

5.3 รูปแบบของเครื่องกลึง CNC

เครื่องกลึงแนวนอน (Horizontal lathe) หัวสปินเดิลวางแนวนอน เป็นแบบที่พบมากที่สุด แบ่งย่อยเป็น

• แท่นราบ (Flat bed) โครงสร้างคล้ายเครื่องกลึงแบบธรรมดา มักเป็นป้อมมีดด้านหน้า
• แท่นเอียง (Slant bed) แท่นเครื่องเอียง ทำให้เศษโลหะและน้ำหล่อเย็นไหลลงด้านล่างได้ดี โครงสร้างแข็งแรง และผู้ปฏิบัติงานเข้าถึงหัวจับได้สะดวก มักเป็นป้อมมีดด้านหลัง

เครื่องกลึงแนวตั้ง (VTL – Vertical Turning Lathe) หัวสปินเดิลวางแนวตั้ง ชิ้นงานวางบนโต๊ะหมุนแนวราบ แกน Z จึงเป็นแนวตั้งตามแนวหัวสปินเดิล เหมาะกับชิ้นงานเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่และหนัก เช่น ล้อรถไฟ หน้าแปลนขนาดใหญ่ และเสื้อกังหัน เพราะน้ำหนักชิ้นงานกดลงบนโต๊ะโดยตรง ไม่ห้อยออกจากหัวจับ นอกจากนี้ยังมี เครื่องกลึงแนวตั้งแบบกลับหัว (Inverted vertical lathe) ที่หัวสปินเดิลอยู่ด้านบนและดึงชิ้นงานขึ้นมากลึงเอง นิยมในสายการผลิตอัตโนมัติ

5.4 ประเภทของ Turning center ตามจำนวนแกน

ประเภท	แกนที่ใช้	ความสามารถ	ตัวอย่างงาน
2 แกน	X Z	งานกลึงทั้งหมด ได้แก่ กลึงปอก ปาดหน้า คว้าน ทำเกลียว เซาะร่อง	เพลา บูช หน้าแปลน
3 แกน	X Z C + เครื่องมือหมุน	เจาะ ต๊าป และกัดบนหน้างานและรอบชิ้นงาน	หน้าแปลนที่มีรูรอบวง เพลาที่มีร่องลิ่ม
4 แกน	X Y Z C + เครื่องมือหมุน	กัดตำแหน่งเยื้องศูนย์ หน้าแบน และร่องที่มีด้านตรง	ชิ้นส่วนไฮดรอลิก ข้อต่อที่มีรูเยื้องศูนย์
สองหัวสปินเดิล	เพิ่มหัวสปินเดิลรองและแกนเลื่อนของหัวสปินเดิลรอง	ตัดด้านหลังชิ้นงานต่อได้ทันที ชิ้นงานออกจากเครื่องเสร็จสมบูรณ์	ชิ้นงานที่ต้องกลึงทั้งสองด้าน
สองป้อมมีด	เพิ่มชุดแกน X2 Z2 (และอาจมี Y2) ของป้อมมีดที่สอง	ตัดด้วยเครื่องมือสองตัวพร้อมกัน ลดเวลาต่อชิ้น	งานผลิตจำนวนมาก
Mill-turn / มัลติทาสก์	X Y Z C + แกน B ที่หัวกัดเอียงได้	งานกลึงและงานกัดห้าแกนในเครื่องเดียว	ชิ้นส่วนอากาศยาน ชิ้นส่วนเครื่องมือแพทย์
กลึงอัตโนมัติแบบสวิส (Swiss-type)	หัวสปินเดิลเลื่อนงานเข้าออกได้ในแกน Z ผ่านปลอกประคอง (Guide bushing) มักมี 5 ถึงมากกว่า 10 แกน	กลึงชิ้นงานยาวเรียวขนาดเล็กได้เที่ยงตรง เพราะตัดใกล้จุดประคองเสมอ	สกรูกระดูก ชิ้นส่วนนาฬิกา ขั้วต่อไฟฟ้า

5.4.1 Turning center สองป้อมมีด

Turning center สองป้อมมีด (Twin-turret) มีป้อมมีดสองชุด โดยทั่วไปคือ ป้อมมีดบน ที่อยู่เหนือหรือหลังแนวศูนย์กลาง และ ป้อมมีดล่าง ที่อยู่ใต้หรือหน้าแนวศูนย์กลาง ป้อมมีดแต่ละชุดมีแกนของตัวเอง เช่น X1 Z1 สำหรับป้อมมีดบน และ X2 Z2 สำหรับป้อมมีดล่าง บางรุ่นมีแกน Y และเครื่องมือหมุนบนป้อมมีดทั้งสองชุด เป้าหมายหลักคือ ให้เครื่องมือสองตัวตัดพร้อมกัน เพื่อลดเวลาต่อชิ้นงาน ซึ่งมีผลมากในงานผลิตจำนวนมาก เช่น ชิ้นส่วนยานยนต์

รูปแบบการทำงานของสองป้อมมีด

• ตัดคนละงานบนชิ้นงานเดียวกัน เช่น ป้อมมีดบนกลึงผิวนอก ขณะที่ป้อมมีดล่างเจาะหรือคว้านรูด้านใน งานสองอย่างที่ต้องทำต่อกันบนเครื่องป้อมมีดเดียวจึงเสร็จในเวลาของงานที่ยาวกว่าเพียงงานเดียว
• ตัดสมดุล (Balanced turning / Pinch turning) มีดสองตัวตัดชิ้นงานพร้อมกันคนละฝั่งที่ตำแหน่ง Z ใกล้กัน แรงตัดในแนวรัศมีของมีดทั้งสองหักล้างกัน ชิ้นงานยาวเรียวจึงแอ่นตัวและสั่นน้อยลง อีกแบบหนึ่งคือให้มีดตัวหน้ากินลึกส่วนแรก และมีดตัวตามกินลึกส่วนที่เหลือในเที่ยวเดียวกัน ทำให้กลึงหยาบได้เร็วเกือบเท่าตัว
• ทำงานกับคนละหัวสปินเดิล บนเครื่องที่มีทั้งสองป้อมมีดและหัวสปินเดิลรอง ป้อมมีดหนึ่งตัดชิ้นงานบนหัวสปินเดิลหลัก ขณะที่อีกป้อมมีดตัดด้านหลังของชิ้นงานก่อนหน้าบนหัวสปินเดิลรอง เครื่องจึงผลิตชิ้นงานสองชิ้นในสองขั้นตอนไปพร้อมกัน

ทิศทางของแกนบนป้อมมีดล่าง ป้อมมีดล่างอยู่คนละฝั่งกับป้อมมีดบน ทิศ +X ที่เห็นบนเครื่องจึงชี้ไปคนละทางกัน แต่ในโปรแกรมของแต่ละป้อมมีด +X ยังหมายถึงการออกห่างจากแนวศูนย์กลางเสมอ และค่า X ยังเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางเหมือนเดิม ส่วนทิศของส่วนโค้ง G02 และ G03 ที่ผู้ปฏิบัติงานเห็นบนป้อมมีดล่างจะกลับด้าน เช่นเดียวกับกรณีป้อมมีดด้านหน้าที่อธิบายไว้ต้นบท ผู้ผลิตบางรายให้ตั้งค่ากลับทิศของแกนได้ จึงต้องตรวจสอบจากคู่มือเครื่อง

การเขียนโปรแกรมแบบสองช่องสัญญาณ ชุดควบคุมของเครื่องสองป้อมมีดทำงานเหมือนมีชุดควบคุมสองชุดในเครื่องเดียว แต่ละป้อมมีดมี ช่องสัญญาณ (Channel / Path) และโปรแกรมของตัวเอง ทั้งสองโปรแกรมทำงานพร้อมกันและเป็นอิสระต่อกัน จนกว่าจะถึง คำสั่งรอ (Wait code) ซึ่งเป็น M-code ที่ผู้ผลิตกำหนดช่วงหมายเลขไว้ เมื่อโปรแกรมหนึ่งถึงคำสั่งรอหมายเลขใด โปรแกรมนั้นจะหยุดรอจนอีกโปรแกรมหนึ่งถึงคำสั่งรอหมายเลขเดียวกัน แล้วทั้งสองจึงทำงานต่อพร้อมกัน

ลำดับ	ช่องที่ 1 (ป้อมมีดบน)	ช่องที่ 2 (ป้อมมีดล่าง)
1	ปาดหน้าและกลึงหยาบผิวนอก	รอให้ปาดหน้าเสร็จ (รอหมายเลข 1)
2	ถึงคำสั่งรอหมายเลข 1	เจาะนำศูนย์และเจาะรูกลาง
3	กลึงละเอียดผิวนอก	คว้านรู
4	รอหมายเลข 2	รอหมายเลข 2
5	ตัดขาด หลังหัวสปินเดิลรองจับชิ้นงานแล้ว	ถอยไปตำแหน่งปลอดภัย

ตารางนี้แสดงเพียงแนวคิด หมายเลขคำสั่งรอและรูปแบบคำสั่งจริงต่างกันตามผู้ผลิต สิ่งที่ผู้เขียนโปรแกรมต้องคำนึงเพิ่มเติม ได้แก่

• ความเร็วรอบของหัวสปินเดิลใช้ร่วมกัน เมื่อมีดสองตัวตัดชิ้นงานเดียวกัน หัวสปินเดิลหมุนได้ความเร็วเดียว ความเร็วผิวคงที่ (G96) จึงคำนวณได้ตามตำแหน่งของมีดเพียงตัวเดียว ต้องกำหนดว่าช่องใดเป็นผู้ควบคุมหัวสปินเดิล และเลือกความเร็วที่เหมาะกับมีดทั้งสองตัว หรือใช้ความเร็วรอบคงที่ (G97) ขณะตัดพร้อมกัน
• การชนกันของป้อมมีดทั้งสอง ป้อมมีดสองชุดทำงานในพื้นที่เดียวกัน อาจชนกันเองได้ แม้ชุดควบคุมหลายรุ่นมีระบบตรวจสอบการชน (Interference check) แต่ก็ไม่สามารตรวจสอบได้ร้อยเปอร์เซ็นต์ จึงยังต้องจำลองโปรแกรมของทั้งสองช่องพร้อมกันในซอฟต์แวร์ก่อนเดินเครื่องจริงเสมอ
• การแบ่งงานให้สมดุล เวลาต่อชิ้นขึ้นกับช่องที่ทำงานนานที่สุด การจัดลำดับงานให้ทั้งสองช่องใช้เวลาใกล้เคียงกันและรอกันน้อยที่สุด คือหัวใจของการใช้เครื่องสองป้อมมีดให้คุ้มค่า

เครื่องสองป้อมมีดคุ้มค่าเมื่อผลิตชิ้นงานซ้ำจำนวนมาก สำหรับงานผลิตจำนวนน้อยที่เปลี่ยนแบบบ่อย เวลาที่ใช้เขียนและทดสอบโปรแกรมสองช่องอาจมากกว่าเวลาที่ประหยัดได้ เครื่องป้อมมีดเดียวที่มีแกน Y มักเป็นทางเลือกที่ง่ายกว่า

5.5 ป้อมมีด: ระบบเปลี่ยนเครื่องมือของเครื่องกลึง

เครื่องกลึง CNC ไม่มี ATC แบบแขนหมุนเหมือน Machining center เครื่องมือทั้งหมดติดตั้งอยู่บน ป้อมมีด (Turret) ซึ่งเป็นจานที่มีสถานีติดตั้งเครื่องมือ โดยทั่วไป 8 ถึง 12 สถานี หรือมากกว่า การเปลี่ยนเครื่องมือคือการหมุนป้อมมีดให้เครื่องมือที่ต้องการมาอยู่ที่ตำแหน่งตัด ซึ่งใช้เวลาเพียงเสี้ยววินาทีถึงไม่กี่วินาที

การเขียนโปรแกรม ในชุดควบคุมแบบ Fanuc คำสั่ง T ของเครื่องกลึงมีสี่หลัก สองหลักแรกคือหมายเลขสถานีบนป้อมมีด สองหลักหลังคือหมายเลขชุดค่าชดเชย เช่น T0303 คือหมุนป้อมมีดไปสถานีที่ 3 และใช้ค่าชดเชยชุดที่ 3 การหมุนป้อมมีดและการเรียกค่าชดเชยเกิดในคำสั่งเดียว ไม่ต้องใช้ M06 และมักใช้หมายเลขค่าชดเชยตรงกับหมายเลขสถานีเพื่อป้องกันความสับสน T0300 คือยกเลิกค่าชดเชยของเครื่องมือหมายเลข 3

ค่าชดเชยของเครื่องกลึงประกอบด้วย ระยะชดเชยในแกน X และ Z ของปลายมีดแต่ละตัว รัศมีปลายมีด (Tool nose radius) และ ทิศของปลายมีด (Tool tip direction) ซึ่งใช้กับการชดเชยรัศมีปลายมีด (G41 และ G42) เมื่อกลึงผิวเอียงและผิวโค้ง

ก่อนหมุนป้อมมีดต้องถอยป้อมมีดไปยังตำแหน่งที่ปลอดภัยเสมอ เพราะเครื่องมือตัวอื่นบนป้อมมีดจะกวาดเป็นวงกว้างขณะหมุน เครื่องมือที่ยาว เช่น บาร์คว้าน อาจชนหัวจับ ชิ้นงาน หรือยันศูนย์ท้ายได้ ตำแหน่งเปลี่ยนเครื่องมือต้องเผื่อระยะให้เครื่องมือที่ยาวที่สุดบนป้อมมีด

5.5.1 ระบบยึดเครื่องมือบนป้อมมีด

ด้ามจับเครื่องมือ (Tool holder) ต้องยึดกับป้อมมีดให้แน่น แข็งแรงพอรับแรงตัด และกลับมาอยู่ตำแหน่งเดิมทุกครั้งที่ถอดใส่ เพื่อให้ค่าชดเชยที่วัดไว้ยังใช้ได้ ระบบที่พบบ่อยบนป้อมมีดของเครื่องกลึง CNC มีดังนี้

VDI (Verein Deutscher Ingenieure, ตามมาตรฐาน DIN 69880 ปัจจุบันคือ ISO 10889) ด้ามจับมี ก้านกลม (Shank) ที่มีฟันเฟืองด้านข้าง เสียบเข้าในรูของป้อมมีด แล้วขันสกรูที่ป้อมมีดให้ ลิ่มฟันเฟือง ขบกับฟันบนก้านและดึงด้ามจับให้แนบกับหน้าป้อมมีด ขนาดของระบบเรียกตามเส้นผ่านศูนย์กลางของก้าน เช่น VDI 20, 30, 40 และ 50

• ถอดเปลี่ยนด้ามจับได้เร็วด้วยประแจตัวเดียว
• ใช้แพร่หลาย มีด้ามจับให้เลือกหลายแบบจากผู้ผลิตจำนวนมาก
• ความแข็งแรงและความแม่นยำในการกลับมาตำแหน่งเดิมน้อยกว่าแบบยึดด้วยหน้าแปลน อาจต้องปรับความสูงศูนย์ของปลายมีดหรือวัดค่าชดเชยใหม่หลังถอดใส่

BMT (Base Mount Turret) ด้ามจับมี หน้าแปลน ที่วางแนบกับหน้าป้อมมีดโดยตรง ยึดด้วย สลักเกลียวหลายตัว และใช้ ลิ่มหรือหมุดกำหนดตำแหน่ง ให้ด้ามจับกลับมาอยู่ที่เดิมทุกครั้ง ขนาดเรียกตามขนาดฐานยึด เช่น BMT45, BMT55 และ BMT65 ซึ่งรายละเอียดอาจต่างกันตามผู้ผลิตเครื่องจักร

• หน้าสัมผัสกว้างและยึดด้วยสลักหลายตัว จึงแข็งแรงมาก รับแรงตัดหนักได้ดี
• กลับมาตำแหน่งเดิมได้แม่นยำ มักไม่ต้องวัดค่าชดเชยใหม่หลังถอดใส่
• นิยมใช้กับ เครื่องมือหมุน เพราะความแข็งแรงช่วยลดการสั่นขณะกัด
• ถอดเปลี่ยนช้ากว่า VDI และด้ามจับมักต้องตรงกับรุ่นของเครื่อง

ระบบเปลี่ยนเร็วแบบโมดูล (Quick-change modular system) เช่น Capto (ISO 26623) และ KM ใช้หัวต่อมาตรฐานที่แยกหัวเครื่องมือออกจากฐานยึดบนป้อมมีด เปลี่ยนเครื่องมือได้ในไม่กี่วินาทีโดยตำแหน่งปลายมีดแทบไม่เปลี่ยน นิยมในงานผลิตที่เปลี่ยนแบบบ่อยและในหัวกัดของเครื่อง Mill-turn

แท่นมีดแบบแก๊ง (Gang tooling) เรียงเครื่องมือเป็นแถวบนสไลด์แทนป้อมมีดหมุน การเปลี่ยนเครื่องมือทำได้เร็วมากเพราะเพียงแค่เลื่อนสไลด์ไปยังเครื่องมือถัดไป พบในเครื่องกลึงขนาดเล็กและเครื่องกลึงแบบสวิส

ชนิดของด้ามจับบนป้อมมีด ไม่ว่าจะใช้ระบบใด ด้ามจับยังแบ่งตามหน้าที่ได้เป็น

ชนิดด้ามจับ	ลักษณะ	ใช้กับ
ด้ามจับมีดกลึงแนวรัศมี (Radial)	มีดกลึงตั้งฉากกับแกนชิ้นงาน	กลึงปอก ปาดหน้า เซาะร่อง ทำเกลียวผิวนอก
ด้ามจับแนวแกน (Axial)	จับเครื่องมือขนานกับแกนชิ้นงาน มักใช้ปลอกลด (Sleeve)	ดอกสว่าน บาร์คว้าน มีดทำเกลียวใน
เครื่องมือหมุนแนวแกน	มอเตอร์ในป้อมมีดขับให้หมุน เครื่องมือชี้ขนานกับแกนชิ้นงาน	เจาะและกัดบนหน้าชิ้นงาน
เครื่องมือหมุนแนวรัศมี	เครื่องมือหมุนชี้เข้าหาศูนย์กลางชิ้นงาน	เจาะรูด้านข้าง กัดร่องลิ่ม กัดหน้าแบน
หัวกัดปรับมุม (Angle head)	ปรับมุมของเครื่องมือหมุนได้	เจาะรูเอียง

ด้ามจับหลายรุ่นมี ช่องน้ำหล่อเย็นภายใน ที่รับน้ำหล่อเย็นแรงดันสูงจากป้อมมีด ฉีดตรงไปที่คมตัด ช่วยระบายความร้อนและไล่เศษได้ดีกว่าการฉีดจากภายนอก โดยเฉพาะงานเจาะรูลึกและงานคว้าน

5.6 ระบบอัตโนมัติ: เครื่องป้อนเพลาอัตโนมัติและหัวสปินเดิลรอง

Turning center ไม่มีระบบเปลี่ยนพาเลตแบบ Machining center แต่มีอุปกรณ์หลายชนิดที่ทำหน้าที่เดียวกัน คือให้เครื่องผลิตต่อเนื่องได้โดยไม่ต้องรอคนเปลี่ยนชิ้นงาน

• เครื่องป้อนเพลาอัตโนมัติ (Bar feeder) ติดตั้งด้านหลังหัวเครื่อง ดันเพลายาวผ่านรูของหัวสปินเดิล เมื่อตัดชิ้นงานหนึ่งเสร็จ เครื่องป้อนเพลาจะดันเพลาออกมาเท่ากับความยาวชิ้นงานถัดไป เครื่องจึงผลิตได้ต่อเนื่องจนหมดเพลาหลายเส้น เหมาะกับงานผลิตจำนวนมาก เครื่องป้อนเพลายังทำหน้าที่ประคองเพลาไม่ให้เหวี่ยงตามที่กล่าวไว้ในบทที่ 0
• อุปกรณ์ดึงเพลา (Bar puller) ติดบนป้อมมีดแทนเครื่องป้อนเพลาราคาสูง ใช้จับปลายเพลาแล้วดึงออกมาเมื่อหัวจับคลาย
• ถาดรับชิ้นงาน (Parts catcher) รับชิ้นงานที่ตัดขาดแล้วส่งออกนอกเครื่อง ไม่ให้ตกลงในกองเศษโลหะ
• หัวสปินเดิลรอง (Sub-spindle) อยู่ตรงข้ามกับหัวสปินเดิลหลัก เลื่อนเข้ามาจับปลายชิ้นงานก่อนตัดขาด แล้วดึงชิ้นงานออกไปกลึงด้านหลังต่อ ขณะที่หัวสปินเดิลหลักเริ่มตัดชิ้นถัดไปได้ทันที
• ระบบป้อนงานด้วยโครงเครน (Gantry loader) หรือ หุ่นยนต์ สำหรับชิ้นงานที่ไม่ได้มาจากเพลา เช่น ชิ้นงานหล่อหรือชิ้นงานตีขึ้นรูป หยิบชิ้นงานใส่หัวจับและนำชิ้นงานที่เสร็จแล้วออก

ในโปรแกรม ขั้นตอนเหล่านี้ใช้ M-code ของผู้ผลิตเกือบทั้งหมด เช่น คำสั่งเปิดและปิดหัวจับ คำสั่งให้เครื่องป้อนเพลาดันเพลา และคำสั่งซิงโครไนซ์ความเร็วรอบของหัวสปินเดิลทั้งสองก่อนส่งต่อชิ้นงาน ซึ่งต้องศึกษาจากคู่มือของเครื่องแต่ละรุ่น

5.7 เปรียบเทียบ Machining center กับ Turning center

หัวข้อ	Machining center	Turning center
สิ่งที่หมุนเพื่อตัด	เครื่องมือตัด	ชิ้นงาน
แกน Z	ขนานกับหัวสปินเดิลของเครื่องมือ	ขนานกับหัวสปินเดิลของชิ้นงาน
ค่า X ในโปรแกรม	ระยะจริง	ส่วนใหญ่เป็นเส้นผ่านศูนย์กลาง
แกนหมุนที่พบบ่อย	A และ B ที่โต๊ะงาน	C ที่หัวสปินเดิล และ B ที่หัวกัดของเครื่อง Mill-turn
การเปลี่ยนเครื่องมือ	ATC สั่งด้วย T และ M06	ป้อมมีด สั่งด้วย T สี่หลัก เช่น T0303
ค่าชดเชยความยาว	เรียกแยกด้วย G43 H____	อยู่ในคำสั่ง T
ระบบอัตโนมัติ	ระบบเปลี่ยนพาเลต (APC)	เครื่องป้อนเพลาอัตโนมัติ หัวสปินเดิลรอง หุ่นยนต์ป้อนงาน

สรุป

• บนเครื่องกลึง แกน Z อยู่ตามแนวศูนย์กลางชิ้นงาน +Z ออกห่างจากหัวจับ และแกน X อยู่ในแนวรัศมี +X ออกห่างจากศูนย์กลาง
• โปรแกรมเดียวกันใช้ได้ทั้งเครื่อง ป้อมมีดด้านหน้าและด้านหลัง ให้เขียนโปรแกรมโดยมองภาพที่ +X ชี้ขึ้นเสมอ
• ค่า X ในโปรแกรมกลึงส่วนใหญ่เป็น เส้นผ่านศูนย์กลาง การลด X ลง 2 มม. คือกินลึก 1 มม. ต่อข้าง
• แกน C และ เครื่องมือหมุน ทำให้เครื่องกลึงเจาะและกัดงานได้ แกน Y ทำให้กัดตำแหน่งเยื้องศูนย์ได้
• ป้อมมีด คือระบบเปลี่ยนเครื่องมือของเครื่องกลึง คำสั่ง T สี่หลักเลือกทั้งเครื่องมือและค่าชดเชยในครั้งเดียว ต้องถอยป้อมมีดไปตำแหน่งปลอดภัยก่อนหมุนเสมอ
• เครื่องป้อนเพลาอัตโนมัติ และ หัวสปินเดิลรอง ทำให้เครื่องกลึงผลิตชิ้นงานสำเร็จได้ต่อเนื่องโดยไม่ต้องรอคน

บทต่อไปจะพูดถึงจุดอ้างอิงของเครื่องจักรและจุดศูนย์ชิ้นงาน (Machine zero และ Work offset) ทั้งบน Machining center และ Turning center ซึ่งเป็นตัวกำหนดว่าพิกัดในโปรแกรมจะตรงกับตำแหน่งใดบนชิ้นงานจริง