Machine zero และ Work offset — จุดอ้างอิงเครื่องจักรและจุดศูนย์ชิ้นงาน

บทที่ 4 และ 5 อธิบายว่าแกนของเครื่องจักรชี้ไปทางใด แต่ยังไม่ได้ตอบคำถามสำคัญว่า ตำแหน่ง X0 Y0 Z0 ในโปรแกรมอยู่ตรงไหนบนชิ้นงานจริง ชิ้นงานแต่ละชิ้นถูกจับที่ตำแหน่งต่างกันบนโต๊ะงานหรือในหัวจับ ผู้เขียนโปรแกรมจึงเขียนพิกัดจากจุดบนชิ้นงานที่เลือกเอง แล้วให้ชุดควบคุมแปลงเป็นตำแหน่งของเครื่องจักร บทนี้อธิบายระบบพิกัดสองชุดที่ทำให้การแปลงนี้เกิดขึ้น และวิธีตั้งค่าบนทั้ง Machining center และ Turning center ตัวอย่างคำสั่งในบทนี้อ้างอิงชุดควบคุมแบบ Fanuc

6.1 ระบบพิกัดสองชุด

ชุดควบคุม CNC ทำงานกับระบบพิกัดสองชุดพร้อมกัน

• ระบบพิกัดเครื่อง (Machine coordinate system) ผู้ผลิตเครื่องจักรกำหนดไว้ตายตัว จุดกำเนิดคือ จุดอ้างอิงเครื่อง (Machine zero / Machine reference point) ซึ่งเป็นตำแหน่งทางกลที่เครื่องหาได้ซ้ำทุกครั้ง ผู้ใช้เปลี่ยนตำแหน่งนี้ไม่ได้
• ระบบพิกัดชิ้นงาน (Work coordinate system) ผู้เขียนโปรแกรมเลือกเอง จุดกำเนิดคือ จุดศูนย์ชิ้นงาน (Work zero / Program zero) ซึ่งเลือกให้ตรงกับจุดอ้างอิงบนแบบงาน พิกัดทุกค่าในโปรแกรมเป็นพิกัดในระบบนี้

ระยะจากจุดอ้างอิงเครื่องถึงจุดศูนย์ชิ้นงานเรียกว่า ค่าจุดศูนย์ชิ้นงาน (Work offset) ผู้ปฏิบัติงานวัดค่านี้ตอนตั้งงาน แล้วบันทึกในหน้าค่าชดเชยของชุดควบคุม เมื่อโปรแกรมสั่งให้ไปที่พิกัดใด ชุดควบคุมจะบวกค่านี้เข้าไปเพื่อหาตำแหน่งที่เครื่องต้องไปจริง

$$X_{\text{machine}} = X_{\text{G54}} + X_{\text{prog}}$$

เมื่อ $X_{\text{machine}}$ คือตำแหน่งในระบบพิกัดเครื่อง $X_{\text{G54}}$ คือค่าจุดศูนย์ชิ้นงานที่บันทึกไว้ และ $X_{\text{prog}}$ คือพิกัดที่เขียนในโปรแกรม แกน Y และ Z ใช้หลักเดียวกัน (แกน Z ยังมีค่าชดเชยความยาวเครื่องมือเพิ่มเข้ามา ซึ่งจะอธิบายในหัวข้อของ Machining center)

ข้อดีของการแยกสองระบบคือ โปรแกรมไม่ขึ้นกับตำแหน่งที่จับชิ้นงาน ถ้าวันพรุ่งนี้ปากกาจับงานถูกย้ายไป 100 มม. ผู้ปฏิบัติงานเพียงวัดค่า G54 ใหม่ โปรแกรมเดิมใช้ได้ทุกบรรทัด

6.1.1 หน้าจอแสดงตำแหน่ง

ชุดควบคุมส่วนใหญ่แสดงตำแหน่งปัจจุบันได้หลายแบบ ผู้ปฏิบัติงานควรรู้ว่ากำลังดูตัวเลขชุดใด

หน้าจอ	ความหมาย	ใช้เมื่อ
Absolute	ตำแหน่งในระบบพิกัดชิ้นงานที่ใช้อยู่	ตรวจว่าเครื่องอยู่ที่พิกัดตามโปรแกรม
Machine	ตำแหน่งในระบบพิกัดเครื่อง	อ่านค่าไปบันทึกเป็นค่าจุดศูนย์ชิ้นงาน
Relative	ตำแหน่งเทียบกับจุดที่ผู้ปฏิบัติงานตั้งศูนย์ไว้เองได้ทุกเมื่อ	วัดระยะระหว่างสองจุดขณะตั้งงาน
Distance to go	ระยะที่เหลือของคำสั่งที่กำลังทำ	ตรวจก่อนปล่อยให้เครื่องเคลื่อนที่เร็วเข้าหาชิ้นงาน

6.2 จุดอ้างอิงเครื่องและการกลับจุดอ้างอิง

ผู้ผลิตส่วนใหญ่ตั้งจุดอ้างอิงเครื่องไว้ที่ ปลายระยะเคลื่อนที่ด้านบวกของทุกแกน ซึ่งเป็นตำแหน่งที่เครื่องมืออยู่ห่างจากชิ้นงานมากที่สุด

• Machining center แนวตั้ง หัวสปินเดิลขึ้นสูงสุด (+Z) และแกน X Y อยู่สุดระยะด้านบวก โดยทิศบวกนับตามการเคลื่อนที่ของเครื่องมือเทียบกับชิ้นงานตามที่อธิบายในบทที่ 4 โต๊ะงานจริงจึงเลื่อนไปทางตรงข้าม
• Turning center ป้อมมีดถอยห่างจากแนวศูนย์กลาง (+X) และห่างจากหัวจับ (+Z) จนสุดระยะ

พิกัดเครื่องของตำแหน่งในพื้นที่ทำงานจึงมักเป็น ค่าลบ และค่าจุดศูนย์ชิ้นงานก็มักเป็นค่าลบเช่นกัน ตำแหน่งจุดอ้างอิงจริงขึ้นกับผู้ผลิต จึงควรตรวจสอบจากคู่มือเครื่อง

6.2.1 การกลับจุดอ้างอิงเมื่อเปิดเครื่อง

เครื่องที่ใช้ ตัวเข้ารหัสแบบนับเพิ่ม (Incremental encoder) จะลืมตำแหน่งของตัวเองเมื่อปิดไฟ หลังเปิดเครื่องทุกครั้งต้อง กลับจุดอ้างอิง (Reference return / Homing) ในโหมด ZRN หรือ Home ให้ทุกแกนวิ่งไปหาสวิตช์และสัญญาณอ้างอิงเพื่อสร้างระบบพิกัดเครื่องขึ้นใหม่ ก่อนกลับจุดอ้างอิง ค่าจุดศูนย์ชิ้นงานและระยะจำกัดการเคลื่อนที่ทางซอฟต์แวร์ (Soft limit) ยังใช้ไม่ได้ เครื่องจึงไม่ยอมเดินโปรแกรม

เครื่องรุ่นใหม่จำนวนมากใช้ ตัวเข้ารหัสแบบสัมบูรณ์ (Absolute encoder) ซึ่งจำตำแหน่งไว้ด้วยแบตเตอรี่สำรอง จึงไม่ต้องกลับจุดอ้างอิงทุกครั้งที่เปิดเครื่อง แต่หากแบตเตอรี่หมดหรือมีการถอดมอเตอร์ ต้องให้ช่างตั้งจุดอ้างอิงใหม่

6.2.2 G28 และ G53 ในโปรแกรม

โปรแกรมมักสั่งให้แกนกลับจุดอ้างอิงก่อนเปลี่ยนเครื่องมือและเมื่อจบโปรแกรม มีสองคำสั่งที่ใช้บ่อย

G28 กลับจุดอ้างอิงผ่านจุดกลาง (Intermediate point) เครื่องจะเคลื่อนที่เร็วไปยังจุดกลางที่ระบุก่อน แล้วจึงไปจุดอ้างอิง พิกัดของจุดกลางตีความตามโหมด G90 หรือ G91 ที่ใช้อยู่ นี่คือที่มาของรูปแบบที่ใช้กันทั่วไป

G91 G28 Z0              (จุดกลางคือระยะ 0 จากตำแหน่งปัจจุบัน จึงขึ้นตรงไปจุดอ้างอิง Z ทันที)
G91 G28 X0 Y0           (หลังจากแกน Z ขึ้นแล้ว จึงพาแกน X Y กลับจุดอ้างอิง)
G90                     (กลับสู่โหมดสัมบูรณ์ก่อนคำสั่งถัดไป)

ข้อผิดพลาดที่อันตรายที่สุดคือเขียน G90 G28 Z0 เพราะในโหมดสัมบูรณ์ จุดกลางคือ Z0 ของชิ้นงาน เครื่องจะวิ่งลงไปที่ผิวบนชิ้นงานด้วยความเร็วเคลื่อนที่เร็วก่อนขึ้นไปจุดอ้างอิง หากเครื่องมืออยู่ต่ำกว่าผิวบน เช่น อยู่ในร่องหรือรู ก็จะชนทันที

G53 เคลื่อนที่ในระบบพิกัดเครื่อง เช่น G53 G00 Z0 พาแกน Z ไปที่ Z0 ของระบบพิกัดเครื่องโดยตรงโดยไม่ผ่านจุดกลาง G53 มีผลเฉพาะบรรทัดที่เขียนและต้องใช้ในโหมด G90 นิยมใช้สั่งแกนไปตำแหน่งที่แน่นอนบนเครื่อง เช่น ตำแหน่งเปลี่ยนเครื่องมือหรือตำแหน่งที่ผู้ปฏิบัติงานเข้าถึงชิ้นงานได้สะดวก

นอกจากนี้ยังมี G30 จุดอ้างอิงที่สอง ซึ่งเป็นตำแหน่งที่ผู้ผลิตหรือผู้ใช้ตั้งไว้ในพารามิเตอร์ เช่น ตำแหน่งเปลี่ยนเครื่องมือของ ATC หรือตำแหน่งหมุนป้อมมีดที่ปลอดภัย

6.3 จุดศูนย์ชิ้นงาน G54 ถึง G59

ชุดควบคุมมีตารางค่าจุดศูนย์ชิ้นงานมาตรฐาน 6 ชุด คือ G54 ถึง G59 แต่ละชุดเก็บค่า X Y Z และค่าของแกนหมุนถ้ามี เมื่อโปรแกรมสั่ง G55 ชุดควบคุมจะใช้ค่าของ G55 แทน G54 จนกว่าจะสั่งชุดอื่น คำสั่งกลุ่มนี้เป็นคำสั่งคงสถานะ (Modal) และชุดควบคุมส่วนใหญ่ใช้ G54 เป็นค่าเริ่มต้น เมื่อเปิดเครื่องหรือรีเซ็ต

• จุดศูนย์ชิ้นงานเพิ่มเติม เมื่อจุดศูนย์ชิ้นงาน 6 ชุดไม่พอ ชุดควบคุมหลายรุ่นมีตัวเลือกเพิ่ม เช่น G54.1 P1 ถึง P48 ใน Fanuc หรือ G154 P1 ถึง P99 ใน Haas จำนวนสูงสุดขึ้นกับรุ่นและตัวเลือกที่ซื้อ
• ค่า offset ร่วม (External / Common work offset) เป็นค่าชุดพิเศษที่บวกเข้ากับทุกชุดตั้งแต่ G54 ถึง G59 ใช้เลื่อนทุกจุดศูนย์พร้อมกัน เช่น เมื่อทั้งฟิกซ์เจอร์ถูกย้าย ค่านี้มักถูกลืมเพราะไม่ได้แสดงคู่กับ G54 หากพบว่าทุกจุดศูนย์เพี้ยนไปเท่ากัน ให้ตรวจค่านี้ก่อน
• G92 (เครื่องกัด) และ G50 (เครื่องกลึง ระบบ G-code แบบ Fanuc System A) เป็นวิธีตั้งระบบพิกัดแบบเก่า คำสั่งนี้ประกาศว่า “ตำแหน่งปัจจุบันของเครื่องมือคือพิกัดนี้” ผลลัพธ์จึงขึ้นกับว่าเครื่องมืออยู่ที่ไหนตอนสั่ง ถ้าโปรแกรมหยุดกลางคันแล้วเริ่มใหม่จากตำแหน่งอื่น ระบบพิกัดจะเพี้ยนทั้งหมด บนคอนโทรลหลายรุ่น ค่าที่ตั้งด้วย G92 ยังเลื่อนทับ G54 ถึง G59 และอาจค้างอยู่หลังรีเซ็ต โปรแกรมใหม่ควรใช้ G54 ถึง G59 แทน
  • หมายเหตุ: G50 ที่ตามด้วย S (เช่น G50 S2000) เป็นคนละหน้าที่ คือจำกัดความเร็วรอบสูงสุดของสปินเดิลเมื่อใช้ G96 และยังต้องใช้ตามปกติ
• G52 ระบบพิกัดย่อย (Local coordinate system) เลื่อนจุดศูนย์ชั่วคราวจากจุดศูนย์ชิ้นงานที่ใช้อยู่ เช่น เมื่อต้องเจาะกลุ่มรูเดียวกันหลายตำแหน่งบนชิ้นงานเดียว ยกเลิกด้วย G52 X0 Y0 Z0

6.4 บน Machining center

6.4.1 เลือกจุดศูนย์ชิ้นงานตาม datum ในแบบงาน

จุดศูนย์ชิ้นงานที่ดีที่สุดคือจุดที่แบบงานใช้บอกขนาด ซึ่งมักเป็น datum ในแบบงาน GD&T (ดูบท พื้นฐาน GD&T) ถ้าแบบงานบอกตำแหน่งรูจากผิว B และ C ให้ตั้ง X0 ที่ผิว B และ Y0 ที่ผิว C ขนาดในแบบงานจะเป็นพิกัดในโปรแกรมได้โดยตรง ไม่ต้องบวกลบ และจับชิ้นงานให้ผิว B และ C ชนปากกาตายตัวหรือตัวหยุด ชิ้นงานถัดไปจึงมีจุดศูนย์ที่เดิม

ตำแหน่ง X0 Y0	เหมาะกับ	ข้อควรระวัง
มุมชิ้นงาน (ผิว datum B และ C)	ชิ้นงานทรงเหลี่ยมที่บอกขนาดจากขอบ	ใช้มุมที่ผิวชิดปากปากกาด้านตายและตัวชนงาน ไม่ใช่มุมฝั่งตรงข้ามที่ตำแหน่งเปลี่ยนตามขนาดวัตถุดิบ
ศูนย์กลางรูหรือเพลา	หน้าแปลน ชิ้นงานกลม งานที่บอกขนาดจากแกน	ต้องหาศูนย์กลางด้วยไดอัลเกจหรือโพรบ
กึ่งกลางชิ้นงาน	ชิ้นงานสมมาตร	หาได้จากการแตะขอบสองด้านแล้วหารสอง

สำหรับแกน Z ส่วนใหญ่ตั้ง Z0 ที่ผิวบนของชิ้นงาน ความลึกทุกค่าจึงเป็นค่าลบ และค่า Z บวกหมายถึงอยู่เหนือชิ้นงานซึ่งปลอดภัยเสมอ แบบงานบางแบบบอกความสูงจากผิวล่าง (datum A) ในกรณีนี้อาจตั้ง Z0 ที่ผิวล่างก็ได้ แต่ต้องระวังว่าพิกัด Z ที่ยังเป็นบวกอาจอยู่ในเนื้อชิ้นงาน

6.4.2 หาตำแหน่ง X และ Y

ตัวหาขอบ (Edge finder) แบบกลไกเป็นแท่งที่มีหัวเซนเซอร์ทรงกระบอกต่อกับก้านด้วยสปริง จับในหัวสปินเดิลแล้วหมุนประมาณ 500 ถึง 800 รอบ/นาทีตามคู่มือของผู้ผลิต หัวเซนเซอร์จะเหวี่ยงไม่ตรงศูนย์ เมื่อค่อยๆ เลื่อนเข้าหาผิวชิ้นงาน หัวเซนเซอร์จะถูกผิวดันให้หมุนตรงศูนย์ และเมื่อเลื่อนต่ออีกเล็กน้อยจะ เด้งออกด้านข้างทันที ตำแหน่งที่เด้งคือตำแหน่งที่ผิวของหัวเซนเซอร์แตะผิวชิ้นงานพอดี

ขณะนั้น ศูนย์กลางหัวสปินเดิลยังห่างจากผิวอีกหนึ่งรัศมีของหัวเซนเซอร์ ถ้าหัวเซนเซอร์ Ø10 เข้าหาผิวจากด้าน −X ค่า G54 X คือตำแหน่งเครื่องบวก 5 ถ้าเข้าหาจากด้าน +X ให้ลบ 5 ชุดควบคุมหลายรุ่นมีปุ่ม MEASURE ในหน้าค่าจุดศูนย์ชิ้นงาน ผู้ปฏิบัติงานพิมพ์ X-5. (พิกัดชิ้นงานของศูนย์กลางหัวสปินเดิลในขณะนั้น) แล้วกด MEASURE ชุดควบคุมจะคำนวณค่า G54 X ให้เอง ซึ่งลดโอกาสบวกลบผิด

• หาศูนย์กลางรู ใช้ไดอัลเกจติดหัวสปินเดิล หมุนหัวสปินเดิลด้วยมือกวาดรอบผิวรู แล้วเลื่อน X และ Y จนค่าที่อ่านได้เท่ากันทุกทิศ
• โพรบวัดบนหัวสปินเดิล (Spindle probe) ทำขั้นตอนเหล่านี้อัตโนมัติด้วยโปรแกรมวัด แตะผิวหรือรูหลายจุดแล้วบันทึกค่าลง G54 ให้เอง แม่นยำและเร็วกว่าการใช้มือ และลดความผิดพลาดของผู้ปฏิบัติงาน

6.4.3 หาตำแหน่ง Z: สัมพันธ์กับความยาวเครื่องมือ

แกน Z ต่างจาก X และ Y เพราะเครื่องมือแต่ละตัวยาวไม่เท่ากัน ปลายเครื่องมือแต่ละตัวจึงอยู่คนละระดับแม้หัวสปินเดิลอยู่ตำแหน่งเดียวกัน ชุดควบคุมจึงรวม ค่าชดเชยความยาวเครื่องมือ (Tool length offset, H) ซึ่งเรียกด้วย G43 H__ เข้าไปในการคำนวณแกน Z ด้วย วิธีแบ่งหน้าที่ระหว่างค่า G54 Z กับค่า H ที่ใช้กันมีสองแบบ

แบบที่ 1: วัดจากเส้นอ้างอิงหัวสปินเดิล (Gauge line) เส้นอ้างอิงคือระนาบหน้าของหัวสปินเดิลที่ด้ามจับเครื่องมือแนบอยู่ ความยาวเครื่องมือ H ทุกตัววัดจากเส้นนี้ถึงปลายเครื่องมือ ด้วยเครื่องตั้งศูนย์เครื่องมือนอกเครื่อง (Tool presetter) หรือตัววัดความยาวบนโต๊ะงาน (Tool setter) ส่วนค่า G54 Z คือตำแหน่งเครื่องของเส้นอ้างอิงเมื่อเส้นนี้อยู่ที่ระดับผิวบนชิ้นงาน

$$Z_{\text{machine}} = Z_{\text{G54}} + H + Z_{\text{prog}}$$

ในภาพ G54 Z = −480 และเครื่องมือยาว 120 มม. เมื่อโปรแกรมเรียก G43 H แล้วสั่ง G00 Z50. เส้นอ้างอิงจะไปอยู่ที่ −480 + 120 + 50 = −310 ซึ่งทำให้ปลายเครื่องมืออยู่เหนือผิวบนพอดี 50 มม. และถ้าสั่ง Z0 เส้นอ้างอิงจะไปอยู่ที่ −360 ปลายเครื่องมือจึงแตะผิวบน ข้อดีของวิธีนี้คือค่า H เป็นคุณสมบัติของเครื่องมือเท่านั้น เปลี่ยนชิ้นงานก็ตั้ง G54 Z ใหม่เพียงค่าเดียว และเครื่องมือที่วัดนอกเครื่องไว้แล้วใส่ใช้ได้ทันที

แบบที่ 2: แตะผิวชิ้นงานด้วยเครื่องมือทุกตัว ตั้ง G54 Z = 0 แล้วนำเครื่องมือแต่ละตัวลงแตะผิวบนชิ้นงาน (หรือแตะแท่งวัดความสูงที่รู้ขนาด) บันทึกตำแหน่งเครื่องของปลายเครื่องมือเป็นค่า H ของตัวนั้น ค่า H จึงเป็นค่าลบและรวมระยะถึงชิ้นงานไว้ในตัว วิธีนี้ไม่ต้องมีอุปกรณ์วัดเพิ่ม แต่ ทุกครั้งที่เปลี่ยนชิ้นงานหรือย้ายปากกา ต้องแตะเครื่องมือใหม่ทุกตัว

เรียกค่าความยาวเครื่องมือด้วย G43

ค่า H เก็บไว้ในตารางค่าชดเชยของชุดควบคุม เช่นเดียวกับค่า G54 แต่จะ ยังไม่มีผลจนกว่าโปรแกรมจะสั่ง G43 วิธีคิดที่ง่ายที่สุดคือ G43 ย้ายจุดที่ชุดควบคุมบังคับตำแหน่ง จากเส้นอ้างอิงหัวสปินเดิลลงไปที่ปลายเครื่องมือ

• ก่อนสั่ง G43 หรือหลังสั่ง G49 ค่า Z ในโปรแกรมคือตำแหน่งของ เส้นอ้างอิงหัวสปินเดิล ชุดควบคุมไม่รู้ว่ามีเครื่องมือยาวเท่าใดยื่นลงมาจากหัวสปินเดิล
• หลังสั่ง G43 H01 ซึ่งหมายถึง “เปิดการชดเชยความยาวเครื่องมือในทิศบวก โดยใช้ค่าในแถวที่ 1 ของตาราง” ชุดควบคุมนำค่า H01 มาคำนวณตามสมการข้างต้น ค่า Z ในโปรแกรมจึงหมายถึง ตำแหน่งปลายเครื่องมือ เทียบกับจุดศูนย์ชิ้นงาน เช่น Z50. คือปลายเครื่องมืออยู่เหนือผิวบนชิ้นงาน 50 มม. ไม่ว่าเครื่องมือจะยาวเท่าใด

ผู้เขียนโปรแกรมจึงเขียนค่า Z ทุกค่าเป็นตำแหน่งปลายเครื่องมือได้เลย เช่น ความลึกของรูหรือร่อง โดยไม่ต้องรู้ความยาวของเครื่องมือ หลักนี้ใช้ได้กับทั้งสองแบบข้างต้น เพราะค่า H ของทั้งสองแบบถูกวัดมาเพื่อให้ปลายเครื่องมือมาอยู่ที่ Z0 ของชิ้นงานพอดี

ภาพเคลื่อนไหวด้านล่างใช้โปรแกรมเดียวกับตัวอย่างถัดไป ในแบบที่ 1 ด้านซ้ายลืม G43 บรรทัด Z50. จึงพาเส้นอ้างอิงลงไปหยุดเหนือผิวบนชิ้นงาน 50 มม. ปลายเครื่องมือซึ่งยื่นต่ำกว่าเส้นอ้างอิง 120 มม. จึงจมลงไปใต้ผิวบน 70 มม. และพุ่งชนชิ้นงาน ด้านขวาบรรทัด G43 H01 Z50. ย้ายจุดที่ควบคุมลงไปที่ปลายเครื่องมือก่อนเคลื่อนที่ ปลายเครื่องมือจึงไปหยุดเหนือผิวบน 50 มม. ตามที่ตั้งใจ

T01 M06                 (เปลี่ยนเป็นเครื่องมือหมายเลข 1)
G90 G54 G00 X0 Y0       (เลือกจุดศูนย์ชิ้นงาน และไปเหนือตำแหน่งแรก)
G43 H01 Z50.            (เปิดการชดเชยความยาวด้วยค่า H01 แล้วลงมาหยุดเหนือผิวบนชิ้นงาน 50 มม.)
...                     (ตัดเฉือนด้วยเครื่องมือหมายเลข 1)
G91 G28 Z0              (ถอยแกน Z กลับจุดอ้างอิงก่อนเปลี่ยนเครื่องมือ)
G49                     (ยกเลิกการชดเชยความยาว)
T02 M06                 (เปลี่ยนเป็นเครื่องมือหมายเลข 2)
G90 G00 X0 Y0
G43 H02 Z50.            (เรียกค่าของเครื่องมือหมายเลข 2 ทุกครั้งหลังเปลี่ยนเครื่องมือ)

• โปรแกรมเดียวกันใช้ได้กับทั้งสองแบบ แบบที่ 1 ค่า H เป็นความยาวเครื่องมือซึ่งเป็นค่าบวก แบบที่ 2 ค่า H เป็นตำแหน่งเครื่องซึ่งเป็นค่าลบ แต่บรรทัด G43 H01 Z50. เหมือนกันทุกตัวอักษร สิ่งที่ต่างคือค่าที่บันทึกไว้ในตาราง
• เขียน G43 คู่กับการเคลื่อนที่ในแกน Z ในบรรทัดเดียวกัน และให้เป็นตำแหน่งที่ยังอยู่เหนือชิ้นงานห่างพอ เช่น Z50. ผู้ปฏิบัติงานจะเห็นได้ทันทีว่าเครื่องมือลงมาหยุดที่ระดับที่คาดไว้หรือไม่
• หมายเลข H ต้องตรงกับเครื่องมือ นิยมใช้หมายเลข H เดียวกับหมายเลข T เช่น T01 คู่กับ H01 ถ้าเขียน H02 ให้เครื่องมือหมายเลข 1 ชุดควบคุมจะใช้ความยาวของเครื่องมืออีกตัว ปลายเครื่องมือจะสูงหรือต่ำกว่าที่ตั้งใจเท่ากับผลต่างของความยาวทั้งสองตัว ซึ่งมักมากถึงหลายสิบมิลลิเมตร
• ลืม G43 หลังเปลี่ยนเครื่องมือ ถ้าการชดเชยถูกยกเลิกไปแล้ว Z จะยังหมายถึงเส้นอ้างอิงหัวสปินเดิล ในแบบที่ 1 Z50. จึงพาเส้นอ้างอิงไปหยุดเหนือผิวบน 50 มม. ถ้าเครื่องมือยาว 120 มม. ปลายเครื่องมือจะจมลงไปใต้ผิวบน 70 มม. ถ้ายังไม่ได้ยกเลิก ชุดควบคุมจะใช้ความยาวของเครื่องมือตัวก่อน ปลายเครื่องมือจะคลาดไปเท่ากับผลต่างของความยาวทั้งสองตัว ทั้งสองกรณีชนชิ้นงานได้ทันที ข้อนี้คือเหตุผลของกฎ “เรียกค่าชดเชยความยาวทุกครั้งหลังเปลี่ยนเครื่องมือ” ในบทที่ 0
• ยกเลิกด้วย G49 ซึ่งย้ายจุดที่ควบคุมกลับไปที่เส้นอ้างอิงหัวสปินเดิล จึงควรสั่งเมื่อแกน Z ถอยขึ้นไปแล้ว เช่น หลัง G91 G28 Z0 ตามตัวอย่าง และใส่ G49 ไว้ในบรรทัดเตรียมความปลอดภัยต้นโปรแกรม เพื่อไม่ให้ค่าจากโปรแกรมก่อนหน้าค้างมา ชุดควบคุมบางรุ่นยกเลิกการชดเชยความยาวให้เองเมื่อเปลี่ยนเครื่องมือหรือรีเซ็ต ขึ้นกับพารามิเตอร์ของเครื่อง
• G44 คือการชดเชยความยาวในทิศลบ ซึ่งแทบไม่ได้ใช้ในงานปัจจุบัน ถ้าพบในโปรแกรมเก่าให้ตรวจเครื่องหมายของค่า H ให้ดี

รายละเอียดของค่าชดเชยความยาวเครื่องมือ ค่าชดเชยการสึกหรอ และการชดเชยรัศมีเครื่องมือจะอยู่ในบทต่อไป

6.4.4 หลายจุดศูนย์ในเครื่องเดียว

การมีจุดศูนย์หลายชุดทำให้เครื่องตัดชิ้นงานหลายชิ้นในรอบเดียวได้ โดยใช้โปรแกรมตัดเฉือนชุดเดียวกัน

• หลายปากกาบน VMC ปากกาแต่ละตัวมีจุดศูนย์ของตัวเอง เช่น G54 G55 G56 โปรแกรมหลักเรียกโปรแกรมย่อยชุดเดียวกันซ้ำหลังเปลี่ยนจุดศูนย์แต่ละครั้ง ผู้ปฏิบัติงานเปลี่ยนชิ้นงานในปากกาหนึ่งขณะที่เครื่องตัดอีกปากกาหนึ่งได้ด้วย
• ทาวเวอร์จับชิ้นงานบน HMC แต่ละด้านของทาวเวอร์ที่หันเข้าหาหัวสปินเดิลด้วยมุมของแกน B มีจุดศูนย์ของตัวเอง ตามตัวอย่างในบทที่ 4 ชุดควบคุมบางรุ่นมีฟังก์ชัน จุดศูนย์ชิ้นงานที่หมุนตามแกนหมุน (Dynamic fixture offset) ซึ่งคำนวณจุดศูนย์ใหม่ให้เองเมื่อแกน B หรือแกนหมุนอื่นหมุนไป ทำให้บันทึกจุดศูนย์เพียงชุดเดียวได้

G90 G54 G00 X0 Y0       (ปากกาตัวที่ 1)
G43 H01 Z50.            (เรียกค่าชดเชยความยาว ลงมาหยุดเหนือชิ้นงาน 50 มม.)
M98 P1000               (เรียกโปรแกรมย่อย O1000 ซึ่งเขียนจากจุดศูนย์ชิ้นงาน)
G00 Z50.                (ถอยขึ้นก่อนย้ายไปปากกาถัดไป)
G55 X0 Y0               (ปากกาตัวที่ 2 เครื่องเคลื่อนที่ไปตามค่า G55)
M98 P1000               (โปรแกรมย่อยเดิมทุกบรรทัด)

ก่อนสลับจุดศูนย์ต้อง ถอยแกน Z ไปที่ความสูงปลอดภัยก่อนเสมอ เพราะบรรทัดที่สลับจุดศูนย์จะเคลื่อนที่ในแนว X และ Y ข้ามจากชิ้นงานหนึ่งไปอีกชิ้นหนึ่ง ถ้าปากกาหรือชิ้นงานทั้งสองสูงไม่เท่ากัน ค่า Z50. ของ G54 กับ G55 ก็อยู่คนละระดับ

6.5 บน Turning center

6.5.1 X0 คือแนวศูนย์กลางเสมอ Z0 คือหน้างาน

บนเครื่องกลึง ผู้เขียนโปรแกรม ไม่ได้เลือกตำแหน่ง X0 เพราะค่า X เป็นเส้นผ่านศูนย์กลาง X0 จึงต้องเป็นแนวศูนย์กลางของหัวสปินเดิลเสมอ สิ่งที่เลือกได้คือตำแหน่ง Z0 ซึ่งนิยมตั้งไว้ที่ หน้างานด้านปลายที่กลึงเสร็จแล้ว พิกัด Z ของผิวชิ้นงานทั้งหมดจึงเป็นค่าลบ และ Z บวกคือบริเวณหน้าชิ้นงานที่ปลอดภัย

ตำแหน่งอื่นที่พบบ้างคือ Z0 ที่หน้าหัวจับหรือที่ผิวหลังของชิ้นงาน ซึ่งเหมาะกับชิ้นงานที่ความยาวรวมสำคัญกว่าตำแหน่งหน้างาน แต่ต้องระวังว่าพิกัด Z ที่เป็นบวกจำนวนมากจะอยู่ในเนื้อชิ้นงาน

6.5.2 ค่าชดเชยตำแหน่งมีดและค่าชดเชยตำแหน่งชิ้นงาน

เครื่องกลึงไม่มีคำสั่ง G43 แยกเหมือนเครื่องกัด คำสั่ง T สี่หลัก เช่น T0101 เรียก ค่าชดเชยของมีด พร้อมกับการหมุนป้อมมีด ค่าชดเชยนี้แบ่งเป็น ค่าชดเชยตำแหน่งมีด (Geometry offset) ซึ่งบอกตำแหน่งปลายมีดเทียบกับเครื่อง และ ค่าชดเชยการสึกหรอ (Wear offset) ซึ่งใช้ปรับขนาดเล็กน้อยระหว่างผลิต ส่วนตำแหน่งหน้างานเก็บไว้ได้ในสองที่ วิธีตั้งเครื่องกลึงจึงมีสองแบบหลัก

แบบที่ 1: ค่าชดเชยตำแหน่งมีดแต่ละตัวชี้ไปที่จุดศูนย์ชิ้นงานโดยตรง เป็นวิธีที่ใช้บ่อยที่สุดบนเครื่องกลึงแบบ Fanuc ค่าชดเชยตำแหน่งชิ้นงาน (Work shift) เป็นศูนย์ และมีดทุกตัวถูกแตะตั้งกับชิ้นงานจริงทีละตัว

1. ตั้ง Z ปาดหน้างานบางๆ ด้วยมีดตัวนั้น แล้วถอยออกในแกน X โดยไม่ขยับแกน Z เปิดหน้าค่าชดเชยตำแหน่งมีด (หน้า Geometry) ที่หมายเลขของมีดตัวนั้น พิมพ์ Z0. แล้วกด MEASURE ชุดควบคุมบันทึกตำแหน่งปัจจุบันเป็นค่าชดเชยตำแหน่งมีด Z เพื่อให้ปลายมีดตรงนี้คือ Z0
2. ตั้ง X กลึงผิวนอกสั้นๆ แล้วถอยออกในแกน Z โดยไม่ขยับแกน X หยุดหัวสปินเดิล วัดเส้นผ่านศูนย์กลางที่กลึงได้ด้วยไมโครมิเตอร์ เช่น 48.62 มม. พิมพ์ X48.62 แล้วกด MEASURE
3. มีดที่กลึงผิวนอกไม่ได้ เช่น ดอกสว่านหรือบาร์คว้าน ตั้ง X ให้ปลายอยู่บนแนวศูนย์กลาง หรือคว้านรูแล้ววัดเส้นผ่านศูนย์กลางรูแทน

ข้อดีคือไม่ต้องมีอุปกรณ์เพิ่ม ข้อเสียคือ เมื่อเปลี่ยนชิ้นงานที่ยาวต่างไป ต้องตั้ง Z ของมีดทุกตัวใหม่

แบบที่ 2: วัดค่าชดเชยตำแหน่งมีดจากเครื่อง และเก็บตำแหน่งหน้างานไว้ในค่าชดเชยตำแหน่งชิ้นงาน ค่าชดเชยตำแหน่งมีดทุกตัววัดด้วย แขนวัดมีด (Tool setter arm) ในเครื่อง ซึ่งเป็นหัวสัมผัสที่ยื่นออกมาอยู่ตำแหน่งตายตัวเทียบกับเครื่อง ค่าที่ได้จึงเป็นคุณสมบัติของมีดเท่านั้น จากนั้นแตะหน้างานด้วยมีดตัวเดียว แล้วบันทึกระยะถึงหน้างานเป็น ค่าชดเชยตำแหน่งชิ้นงาน (Work shift) ในแกน Z หรือเป็นค่า G54 Z บนเครื่องที่รองรับ G54 ถึง G59 ค่านี้มีผลกับมีดทุกตัวพร้อมกัน เมื่อเปลี่ยนชิ้นงานจึงตั้ง Z ใหม่เพียงค่าเดียว เหมือนวิธีเส้นอ้างอิงหัวสปินเดิลของเครื่องกัด Work shift เป็นชื่อหน้าจอและฟังก์ชันในชุดควบคุมเครื่องกลึงแบบ Fanuc ซึ่งเลื่อนระบบพิกัดชิ้นงานทั้งหมด จึงทำหน้าที่เดียวกับ Work offset (G54 ถึง G59) ของเครื่องกัด ชุดควบคุมยี่ห้ออื่นอาจเรียกต่างกัน หรือใช้ G54 แทนโดยตรง

ไม่ว่าจะใช้แบบใด ค่า X ของค่าชดเชยตำแหน่งชิ้นงานควรเป็นศูนย์เสมอ เพราะแนวศูนย์กลางของหัวสปินเดิลไม่เปลี่ยนตามชิ้นงาน ถ้าค่าชดเชยตำแหน่งชิ้นงานในแกน X ไม่เป็นศูนย์ เส้นผ่านศูนย์กลางที่กลึงได้จะผิดทุกตัว

6.5.3 ข้อควรรู้เพิ่มเติมบนเครื่องกลึง

• ความสูงศูนย์ของปลายมีด ปลายมีดต้องอยู่ที่ระดับแนวศูนย์กลางพอดี ถ้าสูงหรือต่ำไป เส้นผ่านศูนย์กลางที่ได้จะไม่ตรงกับค่า X และการปาดหน้าจะเหลือแกนเล็กๆ ที่ศูนย์กลาง ต้องแก้ที่การติดตั้งมีด ไม่ใช่ที่ค่าชดเชย
• G50 มีสองความหมาย ในชุดควบคุม Fanuc ระบบ A G50 S2500 คือจำกัดรอบสูงสุดตามที่กล่าวในบทที่ 5 แต่ G50 X__ Z__ คือการตั้งระบบพิกัดแบบเก่าที่อธิบายไว้ข้างต้น ชุดควบคุมระบบ B และ C ใช้ G92 แทนทั้งสองอย่าง ต้องอ่านให้ออกว่าบรรทัดนั้นมีตัวอักษรใดตามหลัง
• หัวสปินเดิลรอง ชิ้นงานที่ถูกส่งต่อไปกลึงด้านหลังมีหน้างานใหม่และทิศของแกน Z กลับด้าน จึงต้องมีจุดศูนย์ชิ้นงานของด้านที่สองแยกต่างหาก วิธีกำหนดต่างกันตามผู้ผลิต บางรุ่นใช้ G55 บางรุ่นใช้ค่าชดเชยตำแหน่งชิ้นงานชุดที่สองของหัวสปินเดิลรอง

6.6 ตรวจสอบก่อนเดินเครื่องจริง

ค่าจุดศูนย์ชิ้นงานที่ผิดเป็นสาเหตุของการชนที่พบบ่อยที่สุดในการตั้งงานใหม่ ก่อนเดินโปรแกรมจริงควรตรวจตามลำดับนี้

1. ตรวจว่าโปรแกรมเรียกจุดศูนย์ชุดที่ตั้งไว้ เช่น โปรแกรมใช้ G55 แต่ผู้ปฏิบัติงานตั้งค่าไว้ที่ G54
2. สั่งไปที่จุดศูนย์ในโหมด MDI โดยเผื่อระยะ Z เช่น G54 G00 X0 Y0 แล้วตามด้วย G43 H01 Z50. บนเครื่องกัด หรือ T0101 แล้ว G00 X100. Z50. บนเครื่องกลึง แล้วมองว่าเครื่องมืออยู่เหนือจุดที่คาดไว้จริง
3. ลดความเร็วเคลื่อนที่เร็ว (Rapid override) และเดินทีละบรรทัด (Single block) ในรอบแรก ดูระยะที่เหลือ (Distance to go) ก่อนกดเดินบรรทัดที่เข้าหาชิ้นงาน
4. ตรวจเครื่องหมายและค่าที่บวกลบ โดยเฉพาะรัศมีของตัวหาขอบ และค่า X ที่ต้องเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางบนเครื่องกลึง

6.7 เปรียบเทียบ Machining center กับ Turning center

หัวข้อ	Machining center	Turning center
ตำแหน่งจุดอ้างอิงเครื่อง	หัวสปินเดิลขึ้นสุด แกน X Y สุดระยะด้านบวก	ป้อมมีดถอยสุด +X +Z
X0 Y0	ผู้เขียนโปรแกรมเลือก ตาม datum ของแบบงาน	X0 คือแนวศูนย์กลางเสมอ ไม่มีแกน Y บนเครื่องพื้นฐาน
Z0	ส่วนใหญ่ที่ผิวบนชิ้นงาน	ส่วนใหญ่ที่หน้างานที่กลึงเสร็จ
ที่เก็บตำแหน่งชิ้นงาน	G54 ถึง G59 และจุดศูนย์เพิ่มเติม	ค่าชดเชยตำแหน่งมีดแต่ละตัว หรือค่าชดเชยตำแหน่งชิ้นงาน / G54 Z
ความยาวเครื่องมือ	ค่า H เรียกด้วย G43	อยู่ในค่าชดเชยที่เรียกพร้อมคำสั่ง T
เครื่องมือหาจุดศูนย์	ตัวหาขอบ ไดอัลเกจ โพรบบนหัวสปินเดิล	ปาดหน้าและกลึงแล้ววัด แขนวัดมีด
หลายจุดศูนย์ในเครื่องเดียว	หลายปากกา ทาวเวอร์บน HMC	หัวสปินเดิลหลักและหัวสปินเดิลรอง

สรุป

• ชุดควบคุมใช้ ระบบพิกัดเครื่อง ที่ผู้ผลิตกำหนด และ ระบบพิกัดชิ้นงาน ที่ผู้เขียนโปรแกรมเลือก ตำแหน่งจริงคือค่าจุดศูนย์ชิ้นงานบวกพิกัดในโปรแกรม
• เครื่องที่ใช้ตัวเข้ารหัสแบบนับเพิ่มต้อง กลับจุดอ้างอิง ทุกครั้งหลังเปิดเครื่อง ในโปรแกรมให้ใช้ G91 G28 หรือ G53 ห้ามใช้ G90 G28 Z0
• G54 ถึง G59 เก็บจุดศูนย์ได้หกชุด ใช้กับหลายปากกาหรือหลายด้านของทาวเวอร์ได้ด้วยโปรแกรมตัดเฉือนชุดเดียว
• บน Machining center ให้ตั้งจุดศูนย์ตาม datum ของแบบงาน หาขอบด้วยตัวหาขอบแล้ว ชดเชยรัศมีของหัวเซนเซอร์ และแบ่งหน้าที่แกน Z ระหว่าง G54 Z กับความยาวเครื่องมือ H ให้ชัดเจน
• บน Turning center X0 คือแนวศูนย์กลางเสมอ ส่วน Z0 นิยมตั้งที่หน้างาน เก็บไว้ในค่าชดเชยตำแหน่งมีดแต่ละตัว หรือในค่าชดเชยตำแหน่งชิ้นงานที่ใช้ร่วมกันทุกตัว
• ตรวจจุดศูนย์ทุกครั้งด้วยการสั่งไปเหนือจุดศูนย์ใน MDI และเดินรอบแรกด้วยความเร็วต่ำทีละบรรทัด

บทต่อไปจะพูดถึงค่าชดเชยเครื่องมือ (Tool offset) ได้แก่ ค่าชดเชยความยาวและรัศมีเครื่องมือบน Machining center ค่าชดเชยตำแหน่งมีดและค่าชดเชยการสึกหรอของมีดกลึง และการชดเชยรัศมีปลายมีดบน Turning center