รู้จักเครื่องจักร CNC

ในบทที่แล้วเราได้เห็นว่าเครื่องจักร CNC มีจุดเริ่มต้นจากเครื่องจักร NC ในช่วงหลังสงครามโลกครั้งที่สอง บทนี้จะอธิบายว่าเครื่องจักร CNC คืออะไร ทำงานอย่างไร แตกต่างจากเครื่องจักร NC และเครื่องจักรแบบธรรมดาอย่างไร รวมถึงเหตุผลที่ทำให้ CNC กลายเป็นหัวใจของอุตสาหกรรมการผลิตในปัจจุบัน

2.1 CNC คืออะไร

CNC ย่อมาจาก Computerized Numerical Control หรือ Computer Numerical Control แปลว่า “การควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์” หมายถึงการควบคุมการเคลื่อนที่และการทำงานของเครื่องจักรด้วยชุดคำสั่งที่เป็นตัวเลขและตัวอักษร โดยมีคอมพิวเตอร์ที่ติดตั้งอยู่ในเครื่องจักรเป็นผู้อ่าน ประมวลผล และสั่งงาน

แทนที่ช่างจะหมุนมือหมุนเพื่อเลื่อนโต๊ะงานหรือป้อนมีดตัดด้วยตัวเอง ช่างจะเขียน โปรแกรม บอกเครื่องว่าจะให้เครื่องมือตัดเคลื่อนที่ไปที่ตำแหน่งใด ด้วยความเร็วเท่าใด ความเร็วรอบของหัวสปินเดิลเท่าใด และต้องเปิดน้ำหล่อเย็นหรือเปลี่ยนเครื่องมือเมื่อใด จากนั้นเครื่องจักรจะทำงานตามโปรแกรมนั้นโดยอัตโนมัติ

ตัวอย่างโปรแกรมสั้นๆ (G-code) ที่สั่งให้เครื่องกัดเคลื่อนที่ตัดเป็นเส้นตรง:

G90 G21          (ใช้พิกัดสัมบูรณ์ หน่วยมิลลิเมตร)
S1200 M03        (หมุนหัวสปินเดิลตามเข็มนาฬิกา 1200 รอบ/นาที)
G00 X0 Y0        (เคลื่อนที่เร็วไปจุดเริ่มต้น)
G01 X50 F200     (เดินตัดงานเป็นเส้นตรงไปที่ X50 อัตราป้อน 200 มม./นาที)
M05              (หยุดการหมุนหัวสปินเดิล)

คำสั่งในโปรแกรมแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลักตามตัวอักษรนำหน้า

• G-code (Geometric code) คือคำสั่งที่เกี่ยวกับรูปทรงและการเคลื่อนที่ของเครื่องมือตัด เช่น การเคลื่อนที่เร็ว (G00) การเดินตัดเป็นเส้นตรง (G01) การเดินตัดเป็นส่วนโค้ง (G02, G03) รวมถึงการเตรียมเงื่อนไขการเคลื่อนที่ เช่น ระบบพิกัด (G90) และหน่วยวัด (G21) ในมาตรฐาน ISO 6983 เรียกคำสั่งกลุ่มนี้อย่างเป็นทางการว่า Preparatory function (คำสั่งเตรียมการ)
• M-code (Miscellaneous code) คือคำสั่งเบ็ดเตล็ดที่ควบคุมการทำงานอื่นของเครื่องที่ไม่ใช่การเคลื่อนที่ของแกน เช่น การหมุนและหยุดหัวสปินเดิล (M03, M05) การเปิดและปิดน้ำหล่อเย็น (M08, M09) การเปลี่ยนเครื่องมือ (M06) และการจบโปรแกรม (M30)

ตัวอักษรอื่นในตัวอย่างเป็นค่าที่ใช้ประกอบคำสั่ง ได้แก่ X, Y, Z คือพิกัดปลายทาง S คือความเร็วรอบหัวสปินเดิล (Speed) และ F คืออัตราป้อน (Feed rate) รายละเอียดของคำสั่งแต่ละตัวจะอธิบายในบทต่อๆ ไป

2.1.1 ส่วนประกอบหลักของระบบ CNC

ส่วนประกอบ	หน้าที่
โปรแกรม (Part program, NC Program)	ชุดคำสั่ง เช่น G-code และ M-code ที่บอกลำดับการทำงานทั้งหมด
ชุดควบคุม (MCU – Machine Control Unit)	คอมพิวเตอร์ของเครื่องที่อ่านโปรแกรม คำนวณเส้นทางการเคลื่อนที่ และส่งสัญญาณสั่งงาน
ระบบขับเคลื่อน (Drive system)	เซอร์โวมอเตอร์หรือสเต็ปเปอร์มอเตอร์ บอลสกรู และรางเลื่อน ที่เปลี่ยนสัญญาณเป็นการเคลื่อนที่จริง
ระบบป้อนกลับ (Feedback system)	เอนโค้ดเดอร์หรือสเกลวัดตำแหน่ง ที่รายงานตำแหน่งจริงกลับไปให้ชุดควบคุมแก้ไขความคลาดเคลื่อน
ตัวเครื่องจักร (Machine tool)	โครงเครื่อง หัวสปินเดิล โต๊ะงาน และเครื่องมือตัดที่ทำงานกับชิ้นงานจริง

เครื่องจักร CNC ส่วนใหญ่ในงานอุตสาหกรรมเป็นระบบ วงปิด (Closed loop) คือชุดควบคุมจะเปรียบเทียบตำแหน่งที่สั่งกับตำแหน่งจริงที่วัดได้ตลอดเวลาแล้วปรับแก้ทันที ต่างจากระบบ วงเปิด (Open loop) ที่สั่งงานไปแล้วไม่ได้ตรวจสอบผล ซึ่งพบได้ในเครื่องขนาดเล็กหรือราคาประหยัด

2.2 NC กับ CNC ต่างกันอย่างไร

เครื่องจักร NC (Numerical Control) รุ่นแรกไม่มีคอมพิวเตอร์อยู่ในเครื่อง การควบคุมทำด้วย วงจรอิเล็กทรอนิกส์แบบต่อสายตายตัว (Hardwired logic) ที่ออกแบบมาเพื่องานเฉพาะอย่าง และรับคำสั่งจาก เทปเจาะรู (Punched tape) ทีละบรรทัด เครื่องไม่สามารถจำโปรแกรมทั้งหมดไว้ได้ ทุกครั้งที่ผลิตชิ้นงานชิ้นใหม่ต้องอ่านเทปใหม่ตั้งแต่ต้น และถ้าต้องการแก้ไขโปรแกรมก็ต้องเจาะเทปม้วนใหม่

เมื่อคอมพิวเตอร์มีขนาดเล็กลงและราคาถูกลงในช่วงทศวรรษ 1970 จึงมีการนำคอมพิวเตอร์มาใช้เป็นชุดควบคุมแทนวงจรตายตัว กลายเป็นเครื่องจักร CNC ที่เก็บโปรแกรมไว้ในหน่วยความจำ แก้ไขได้ที่หน้าเครื่อง และเปลี่ยนความสามารถของเครื่องได้ด้วยการปรับปรุงซอฟต์แวร์

หัวข้อ	NC	CNC
ชุดควบคุม	วงจรตายตัว (Hardwired)	คอมพิวเตอร์ (Softwired)
การป้อนโปรแกรม	เทปเจาะรู บัตรเจาะรู	คีย์บอร์ดหน้าเครื่อง USB การ์ดหน่วยความจำ หรือเครือข่าย
การเก็บโปรแกรม	ไม่มีหน่วยความจำ ต้องอ่านเทปใหม่ทุกชิ้นงาน	เก็บได้หลายโปรแกรมในหน่วยความจำ
การแก้ไขโปรแกรม	ต้องเจาะเทปใหม่	แก้ไขได้ทันทีที่หน้าเครื่อง
การคำนวณเส้นทาง	จำกัด ทำได้เฉพาะงานที่วงจรออกแบบไว้	คำนวณเส้นโค้ง วงกลม และชดเชยขนาดเครื่องมือได้เอง
การแสดงผลและตรวจสอบ	แทบไม่มี	หน้าจอแสดงตำแหน่ง จำลองเส้นทางเดินเครื่องมีอตัด และแจ้งเตือนความผิดปกติ
การเพิ่มความสามารถ	ต้องเปลี่ยนฮาร์ดแวร์	อัปเดตซอฟต์แวร์หรือเปิดใช้ฟังก์ชันเพิ่ม

ในปัจจุบันเครื่องจักร NC แบบดั้งเดิมแทบไม่มีการผลิตแล้ว คำว่า “NC” ที่ยังพบในเอกสารหรือชื่อเรียกต่างๆ จึงมักหมายถึงเครื่องจักร CNC นั่นเอง

2.3 เปรียบเทียบกับเครื่องจักรแบบธรรมดา

เครื่องจักรแบบธรรมดา (Conventional machine) เช่น เครื่องกลึงหรือเครื่องกัดที่ใช้มือหมุนป้อน อาศัยทักษะของช่างเป็นหลัก ช่างต้องอ่านแบบ คำนวณ ตั้งค่า และควบคุมการเคลื่อนที่ของแต่ละแกนด้วยตัวเอง คุณภาพของงานจึงขึ้นอยู่กับฝีมือและความชำนาญของช่างแต่ละคน

หัวข้อ	เครื่องจักรแบบธรรมดา	เครื่องจักร CNC
การควบคุม	ช่างหมุนมือหมุนและโยกคันโยกเอง	ชุดควบคุมสั่งมอเตอร์ตามโปรแกรม
ความเที่ยงตรง	ขึ้นกับฝีมือช่างและการอ่านสเกล	สม่ำเสมอ ตามความละเอียดของเครื่องและระบบป้อนกลับ
ความซ้ำได้ของงาน	แต่ละชิ้นอาจต่างกันเล็กน้อย	ทุกชิ้นเหมือนกันตามโปรแกรม
รูปทรงที่ทำได้	งานเส้นตรงและรูปทรงพื้นฐานเป็นหลัก	เส้นโค้ง ผิวสามมิติ และรูปทรงซับซ้อน ด้วยการเคลื่อนที่หลายแกนพร้อมกัน
เวลาเตรียมงาน	ตั้งเครื่องเร็วสำหรับงานชิ้นเดียว	ต้องเขียนและทดสอบโปรแกรมก่อน แต่ผลิตซ้ำได้เร็วมาก
ความเหมาะสม	งานซ่อม งานชิ้นเดียว งานเร่งด่วนง่ายๆ	งานผลิตจำนวนมาก งานซับซ้อน งานที่ต้องการความเที่ยงตรงสูง
ทักษะของผู้ใช้	ต้องชำนาญงานเครื่องมือกลโดยตรง	ต้องเข้าใจการเขียนโปรแกรม เครื่องมือตัด และการตั้งค่าเครื่อง
ราคาและการบำรุงรักษา	ราคาต่ำกว่า ซ่อมบำรุงง่ายกว่า	ราคาสูงกว่า ต้องดูแลทั้งระบบกลไกและอิเล็กทรอนิกส์

แม้เครื่องจักร CNC จะเข้ามาแทนที่งานส่วนใหญ่ แต่เครื่องจักรแบบธรรมดายังมีที่ใช้ในงานซ่อมบำรุง งานต้นแบบชิ้นเดียว และการฝึกพื้นฐานช่าง เพราะความเข้าใจเรื่องการตัดเฉือนโลหะที่ได้จากเครื่องธรรมดาเป็นพื้นฐานสำคัญของการเขียนโปรแกรม CNC ที่ดี

2.4 ข้อดีของเครื่องจักร CNC

• ความเที่ยงตรงสูง เครื่องเคลื่อนที่ตามค่าที่คำนวณไว้ และระบบป้อนกลับคอยแก้ไขความคลาดเคลื่อนตลอดเวลา
• ผลิตซ้ำได้เหมือนเดิม ชิ้นงานชิ้นแรกกับชิ้นที่หนึ่งพันมีขนาดเท่ากัน ทำให้ชิ้นส่วนสับเปลี่ยนกันได้ (Interchangeability)
• ทำรูปทรงซับซ้อนได้ การเคลื่อนที่หลายแกนพร้อมกันทำให้สร้างเส้นโค้งและผิวสามมิติที่ทำด้วยมือได้ยากหรือทำไม่ได้เลย
• เพิ่มผลผลิต เครื่องทำงานต่อเนื่องได้นาน ใช้ความเร็วตัดและอัตราป้อนที่เหมาะสมตลอดทั้งงาน และเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติได้
• ลดของเสีย เมื่อโปรแกรมถูกต้องแล้ว โอกาสผิดพลาดจากความเหนื่อยล้าหรือความประมาทของคนจะลดลงมาก
• เปลี่ยนงานได้รวดเร็ว เปลี่ยนชิ้นงานใหม่ด้วยการเรียกโปรแกรมอื่น โดยไม่ต้องสร้างจิ๊กหรือแม่แบบใหม่ทั้งหมด
• ปลอดภัยขึ้น ผู้ปฏิบัติงานไม่ต้องอยู่ใกล้เครื่องมือตัดขณะทำงาน และเครื่องส่วนใหญ่มีฝาครอบและระบบหยุดฉุกเฉิน
• เชื่อมต่อกับระบบดิจิทัล รับข้อมูลโดยตรงจากซอฟต์แวร์ออกแบบ CAD/CAM และส่งข้อมูลการผลิตกลับไปยังระบบบริหารโรงงาน

2.5 ผลกระทบต่ออุตสาหกรรมสมัยใหม่

การผลิตจำนวนมากที่มีความเที่ยงตรงสูง อุตสาหกรรมยานยนต์ อากาศยาน และอิเล็กทรอนิกส์ต้องการชิ้นส่วนจำนวนมหาศาลที่มีขนาดตรงกันทุกชิ้น เช่น ฝาสูบ เพลาข้อเหวี่ยง ใบพัดกังหัน หรือโครงอะลูมิเนียมของโทรศัพท์มือถือ ซึ่งแทบเป็นไปไม่ได้ที่จะผลิตในปริมาณและคุณภาพระดับนี้ด้วยเครื่องจักรแบบธรรมดา

จากแบบในคอมพิวเตอร์สู่ชิ้นงานจริง การทำงานร่วมกันของ CAD (ออกแบบ) CAM (สร้างเส้นทางตัดและโปรแกรม) และ CNC (ผลิต) ทำให้แบบที่วาดในคอมพิวเตอร์ถูกแปลงเป็นชิ้นงานจริงได้โดยตรง ลดขั้นตอนการเขียนแบบบนกระดาษและการตีความแบบผิดพลาด

รอบการพัฒนาผลิตภัณฑ์สั้นลง บริษัทสามารถทำต้นแบบ ทดสอบ แก้ไขแบบ และผลิตจริงได้ในเวลาไม่กี่วันหรือไม่กี่สัปดาห์ จากเดิมที่อาจใช้เวลาหลายเดือน

การผลิตอัตโนมัติและโรงงานอัจฉริยะ เครื่องจักร CNC เป็นพื้นฐานของระบบการผลิตแบบยืดหยุ่น (FMS) ที่มีหุ่นยนต์ป้อนชิ้นงานและเปลี่ยนเครื่องมือเอง ไปจนถึงแนวคิดอุตสาหกรรม 4.0 ที่เครื่องจักรส่งข้อมูลสถานะ การสึกหรอของเครื่องมือ และผลผลิตผ่านเครือข่ายแบบเรียลไทม์

การเปลี่ยนแปลงของทักษะแรงงาน งานของช่างเปลี่ยนจากการควบคุมเครื่องด้วยมือไปสู่การเขียนโปรแกรม การตั้งเครื่อง การเลือกเครื่องมือตัด และการตรวจสอบคุณภาพ ทำให้เกิดอาชีพใหม่ เช่น โปรแกรมเมอร์ CNC และวิศวกร CAM ขณะเดียวกันก็ทำให้ผู้ผลิตขนาดเล็กสามารถผลิตงานคุณภาพสูงแข่งขันกับโรงงานขนาดใหญ่ได้

2.6 ตัวอย่างเครื่องจักร CNC ที่พบได้ทั่วไป

เครื่องจักร	ลักษณะการทำงาน	ตัวอย่างงาน
เครื่องกัด CNC / Machining center	เครื่องมือตัดหมุน ชิ้นงานเคลื่อนที่ตามแกน X Y Z มักมีระบบเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติ (ATC)	แม่พิมพ์ เสื้อเครื่องยนต์ ชิ้นส่วนเครื่องจักร
เครื่องกลึง CNC / Turning center	ชิ้นงานหมุน มีดกลึงเคลื่อนที่ตัด รุ่นใหม่มักมีเครื่องมือหมุน (Live tool) ช่วยกัดและเจาะได้ในเครื่องเดียว	เพลา บูช สลักเกลียว หน้าแปลน
เครื่องกัด 5 แกน	เพิ่มแกนหมุนงานอีกสองแกน ทำให้เครื่องมือเข้าตัดชิ้นงานได้เกือบทุกทิศทางในการจับงานครั้งเดียว	ใบพัดกังหัน ชิ้นส่วนอากาศยาน ชิ้นส่วนทางการแพทย์
เครื่องอีดีเอ็ม (EDM) แบบลวดและแบบจม (wire EDM, Sinker EDM)	ใช้ประกายไฟฟ้ากัดกร่อนเนื้อโลหะ ตัดวัสดุที่แข็งมากได้โดยไม่ใช้แรงตัด	แม่พิมพ์ปั๊ม แม่พิมพ์ฉีดพลาสติก ร่องและมุมแหลมที่ดอกกัดเข้าไม่ถึง
เครื่องเจียระไน CNC	ใช้ล้อหินเจียระไนตกแต่งผิวให้ได้ขนาดและความเรียบระดับละเอียดมาก	เพลาแบริ่ง ดอกสว่าน ดอกกัด
เครื่องตัดเลเซอร์ พลาสมา และวอเตอร์เจ็ท	ตัดแผ่นวัสดุตามรูปร่างที่กำหนดด้วยลำแสง พลาสมา หรือน้ำแรงดันสูง	ชิ้นส่วนแผ่นโลหะ ป้าย โครงตู้ไฟฟ้า
เครื่องพับโลหะแผ่น CNC (Press brake)	ควบคุมตำแหน่งและมุมพับอัตโนมัติ	ตู้ รางเดินสายไฟ ชิ้นส่วนตัวถัง
เครื่องเร้าเตอร์ CNC	เครื่องกัดโครงสร้างเบา พื้นที่ทำงานกว้าง	งานไม้ เฟอร์นิเจอร์ แผ่นพลาสติก ป้ายโฆษณา
เครื่องวัดพิกัดสามมิติ (CMM)	ใช้หัววัดเคลื่อนที่ตามโปรแกรมเพื่อตรวจสอบขนาดชิ้นงาน	ตรวจสอบคุณภาพชิ้นส่วนเทียบกับแบบ
เครื่องพิมพ์สามมิติ	ใช้หลักการควบคุมเชิงตัวเลขแบบเดียวกัน (มักใช้ G-code) แต่เป็นการเพิ่มเนื้อวัสดุทีละชั้นแทนการตัดออก	ต้นแบบ จิ๊ก ชิ้นส่วนที่มีรูปทรงภายในซับซ้อน

2.7 เครื่องกัดและเครื่องกลึง CNC

ในบรรดาเครื่องจักรข้างต้น เครื่องกัดและเครื่องกลึงเป็นสองกลุ่มที่พบมากที่สุด และเป็นเครื่องที่ผู้เรียนการเขียนโปรแกรม CNC มักจะได้ใช้งานก่อน ทั้งสองกลุ่มยังแบ่งย่อยได้อีกตามขีดความสามารถของเครื่อง

2.7.1 เครื่องกัด CNC กับ Machining center

เครื่องกัด CNC (CNC milling machine) คือเครื่องกัดที่ควบคุมการเคลื่อนที่ของแกนด้วยระบบ CNC มักมีสามแกน คือ X (ซ้าย–ขวา) Y (หน้า–หลัง) และ Z (ขึ้น–ลง) หลายรุ่นพัฒนามาจากเครื่องกัดแบบธรรมดา เช่น เครื่องกัดตั้งแบบหัวป้อมที่ติดชุดควบคุมเพิ่ม การเปลี่ยนเครื่องมือตัดมักทำด้วยมือ ผู้ปฏิบัติงานต้องหยุดเครื่องเพื่อถอดใส่ดอกกัดเอง จึงเหมาะกับงานชิ้นเดี่ยว งานต้นแบบ หรืองานที่ใช้เครื่องมือตัดไม่กี่ชนิด

Machining center คือเครื่องกัด CNC ที่ออกแบบมาสำหรับงานผลิตโดยเฉพาะ จุดที่ทำให้แตกต่างคือ ระบบเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติ (ATC – Automatic Tool Changer) พร้อม แม็กกาซีนเก็บเครื่องมือ ที่บรรจุได้ตั้งแต่สิบกว่าไปจนถึงหลายร้อยตัว โปรแกรมเดียวจึงสั่งให้เครื่องกัดผิว เจาะรู ทำเกลียว และคว้านรูได้ต่อเนื่องจนจบโดยไม่ต้องมีคนเปลี่ยนเครื่องมือ นอกจากนี้ยังมีโครงเครื่องที่แข็งแรงกว่า หัวสปินเดิลที่เร็วกว่า ฝาครอบรอบตัวเครื่อง ระบบหล่อเย็น และระบบลำเลียงเศษโลหะ

หัวข้อ	เครื่องกัด CNC	Machining center
การเปลี่ยนเครื่องมือ	ส่วนใหญ่เปลี่ยนด้วยมือ	อัตโนมัติด้วย ATC
จำนวนแกน	ส่วนใหญ่ 3 แกน	3 แกนขึ้นไป อาจมีแกนหมุนเพิ่ม
ลักษณะงาน	งานชิ้นเดี่ยว งานต้นแบบ งานห้องเครื่องมือ	งานผลิตต่อเนื่อง งานหลายขั้นตอนในการจับงานครั้งเดียว
ตัวเครื่อง	มักเปิดโล่ง ขนาดกะทัดรัด	มีฝาครอบมิดชิด โครงเครื่องแข็งแรง

ในการใช้งานจริง ผู้ผลิตและช่างมักเรียกทั้งสองแบบรวมกันว่า “เครื่องกัด CNC” และเส้นแบ่งระหว่างสองกลุ่มก็ไม่ได้ชัดเจนนัก เพราะเครื่องกัด CNC รุ่นใหม่จำนวนมากก็มี ATC ขนาดเล็กติดมาด้วย

2.7.2 Machining center แนวตั้งและแนวนอน

Machining center แบ่งตามทิศทางของหัวสปินเดิล (Spindle) ได้เป็นสองแบบหลัก

Machining center แนวตั้ง (VMC – Vertical Machining Center) หัวสปินเดิลตั้งฉากกับโต๊ะงาน ดอกกัดชี้ลงจากด้านบน ผู้ปฏิบัติงานมองเห็นและเข้าถึงชิ้นงานได้ง่าย ตั้งงานสะดวก ราคาไม่สูงนัก จึงเป็นแบบที่พบมากที่สุดในโรงงานทั่วไป เหมาะกับงานแผ่นเรียบ งานแม่พิมพ์ และงานที่ตัดเฉือนจากด้านบนเป็นหลัก ข้อจำกัดคือเศษโลหะมักสะสมอยู่บนชิ้นงาน และหากต้องการตัดด้านอื่นต้องหยุดเครื่องเพื่อกลับด้านชิ้นงาน

Machining center แนวนอน (HMC – Horizontal Machining Center) หัวสปินเดิลขนานกับโต๊ะงาน ดอกกัดยื่นเข้าหาชิ้นงานจากด้านข้าง เศษโลหะร่วงลงด้านล่างเองตามแรงโน้มถ่วง ทำให้ระบายความร้อนและเศษได้ดี จุดเด่นอยู่ที่โต๊ะงานที่หมุนได้ ทำให้ตัดเฉือนชิ้นงานได้หลายด้านในการจับงานครั้งเดียว และมักมี ระบบเปลี่ยนพาเลต (APC – Automatic Pallet Changer) ที่ให้ผู้ปฏิบัติงานจับชิ้นงานชิ้นถัดไปบนพาเลตสำรองได้ขณะที่เครื่องกำลังตัดชิ้นปัจจุบัน เครื่องจึงแทบไม่ต้องหยุดรอ เหมาะกับงานผลิตจำนวนมากและชิ้นงานทรงกล่อง เช่น เสื้อเกียร์ เสื้อปั๊ม และเสื้อเครื่องยนต์ แต่ราคาสูงกว่าและใช้พื้นที่มากกว่า VMC

แกนเพิ่มเติมของเครื่องแนวนอน

ในมุมของผู้เขียนโปรแกรม VMC และ HMC ใช้หลักการเขียนโปรแกรมแบบเดียวกัน สิ่งที่เพิ่มเข้ามาในเครื่องแนวนอนคือ แกนหมุนของโต๊ะงาน ซึ่งส่วนใหญ่เรียกว่า แกน B (แกนที่หมุนรอบแกน Y) แกนนี้มีได้สองลักษณะ

• แกนแบ่งตำแหน่ง (Indexing axis) โต๊ะงานหมุนไปหยุดที่มุมที่กำหนด เช่น ทุกๆ 90° หรือทุกๆ 1° แล้วล็อกไว้ขณะตัด การตัดเฉือนแต่ละครั้งจึงยังเป็นงานสามแกนตามปกติ เพียงแต่หันด้านใหม่ของชิ้นงานเข้าหาดอกกัด
• แกนหมุนต่อเนื่อง (Full rotary axis) โต๊ะงานหมุนได้อย่างต่อเนื่องไปพร้อมกับการเคลื่อนที่ของแกนอื่น ทำให้กัดตามรูปทรงบนผิวโค้งได้ (Simultaneous contouring) เช่น ร่องเกลียวบนทรงกระบอก หรือผิวโค้งที่อยู่รอบชิ้นงาน

หัวข้อ	VMC (แนวตั้ง)	HMC (แนวนอน)
ทิศทางหัวสปินเดิล	ตั้งฉากกับโต๊ะงาน	ขนานกับโต๊ะงาน
แกนพื้นฐาน	X Y Z	X Y Z + แกน B ที่โต๊ะงาน
จำนวนด้านที่ตัดได้ในการจับงานครั้งเดียว	ส่วนใหญ่ด้านเดียว	หลายด้าน ด้วยการหมุนโต๊ะงาน
การระบายเศษ	เศษสะสมบนชิ้นงาน	เศษร่วงลงเอง
การเปลี่ยนชิ้นงาน	หยุดเครื่องแล้วเปลี่ยน	เปลี่ยนพาเลตอัตโนมัติ (APC) ได้
ราคาและพื้นที่	ต่ำกว่า ใช้พื้นที่น้อย	สูงกว่า ใช้พื้นที่มาก
งานที่เหมาะ	งานแผ่น แม่พิมพ์ งานผลิตปริมาณน้อยถึงปานกลาง	งานทรงกล่อง งานผลิตจำนวนมาก

2.7.3 เครื่องกลึง CNC กับ Turning center

เครื่องกลึง CNC (CNC lathe) มีสองแกนหลัก คือ แกน X ที่ควบคุมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง และ แกน Z ที่ขนานกับแนวแกนของชิ้นงาน ชิ้นงานหมุนอยู่ในหัวจับ ส่วนมีดกลึงที่ติดอยู่บนป้อมมีด (Turret) เคลื่อนที่เข้าตัดเพื่อกลึงปอก กลึงปาดหน้า เจาะรูกลาง คว้านรู และกลึงเกลียว ป้อมมีดหมุนเปลี่ยนมีดได้อัตโนมัติอยู่แล้ว แต่งานทั้งหมดต้องเป็นงานที่เกิดจากการหมุนของชิ้นงานเท่านั้น

Turning center คือเครื่องกลึง CNC ที่เพิ่มความสามารถให้ทำงานอื่นนอกจากการกลึงได้ในเครื่องเดียว โดยทั่วไปมีองค์ประกอบเพิ่มเติมดังนี้

• เครื่องมือหมุน (Live tool) มอเตอร์บนป้อมมีดที่ทำให้ดอกกัดหรือดอกสว่านหมุนเองได้ ใช้กัดร่องลิ่ม กัดหน้าแบน หรือเจาะรูด้านข้างชิ้นงาน
• แกน C ควบคุมมุมการหมุนของเพลาจับชิ้นงานได้อย่างแม่นยำ เพื่อให้ชิ้นงานหยุดหรือหมุนช้าๆ ที่มุมที่ต้องการขณะเครื่องมือหมุนกำลังตัด
• แกน Y (ในบางรุ่น) ให้ป้อมมีดเคลื่อนที่นอกแนวศูนย์กลางชิ้นงาน ช่วยกัดตำแหน่งที่อยู่เยื้องศูนย์ได้
• เพลารอง (Sub-spindle) รับชิ้นงานต่อจากเพลาหลักเพื่อตัดด้านหลังให้เสร็จ ชิ้นงานจึงออกจากเครื่องเป็นชิ้นสำเร็จโดยไม่ต้องจับงานใหม่

ด้วยความสามารถเหล่านี้ ชิ้นงานที่เดิมต้องกลึงบนเครื่องกลึงแล้วย้ายไปกัดบนเครื่องกัด จึงทำเสร็จได้ในเครื่องเดียว ลดเวลาจับงานและความคลาดเคลื่อนจากการย้ายชิ้นงาน

หัวข้อ	เครื่องกลึง CNC	Turning center
แกนพื้นฐาน	X Z	X Z + C และอาจมี Y
เครื่องมือตัด	มีดกลึงอยู่กับที่	มีดกลึง + เครื่องมือหมุน (Live tool)
งานที่ทำได้	กลึงปอก ปาดหน้า เจาะรูกลาง คว้าน ทำเกลียว	งานกลึงทั้งหมด + กัด เจาะรูด้านข้าง กัดร่อง
การตัดด้านหลังชิ้นงาน	ต้องกลับชิ้นงานด้วยมือ	ทำได้อัตโนมัติด้วยเพลารอง
งานที่เหมาะ	ชิ้นงานกลมทั่วไป	ชิ้นงานกลมที่มีรายละเอียดงานกัดร่วมด้วย

เช่นเดียวกับเครื่องกัด คำว่า “เครื่องกลึง CNC” ในการใช้งานทั่วไปมักครอบคลุมถึง Turning center ด้วย และเครื่องระดับสูงที่ผสานความสามารถของเครื่องกลึงและเครื่องกัดห้าแกนไว้ด้วยกันจะเรียกว่า เครื่องจักรแบบมัลติทาสก์ (Mill-turn / Multitasking machine)

ในบทต่อไปจะดูระบบควบคุมและแผงควบคุมของเครื่อง ซึ่งเป็นส่วนที่ผู้ปฏิบัติงานใช้สั่งงานเครื่องจักรจริง ก่อนจะเข้าสู่แกนและระบบพิกัดของเครื่องในบทที่ 4