เครื่องจักรซีเอ็นซี (CNC Machine) คืออะไร มีกี่ประเภท มีวิธีการทำงานและนำไปใช้งานอย่างไร

เครื่องซีเอ็นซี (CNC Machine) คือเครื่องจักรกลอัตโนมัติที่ทำงานโดยใช้ระบบคอมพิวเตอร์ควบคุม (Computer Numerical Control) ระบบคอมพิวเตอร์จะควบคุมการเคลื่อนที่ของแกนต่าง ๆ การหมุนของมอเตอร์ ลำดับการทำงาน และส่วนประกอบย่อยอื่น ๆ ของเครื่องจักร ผู้ใช้งานจะต้องสร้างแบบตามต้องการบนคอมพิวเตอร์ และสั่งงานให้ระบบคอมพิวเตอร์ควบคุมการทำงานของเครื่องจักร CNC เครื่อง CNC สามารถ กัด ตัด เจาะ หรือ แกะสลักชิ้นงานได้อย่างอัตโนมัติ

เครื่องจักรซีเอ็นซี (CNC Machine) คืออะไร

• ประวัติความเป็นมาของเครื่องซีเอ็นซี

  เครื่องจักร CNC มีต้นกำเนิดจากเครื่องจักร NC หลังสงครามโลกครั้งที่สอง โดยบริษัทพาร์สันส์ เวอร์ก นำโดย จอห์น พาร์สันส์ พัฒนาเทคนิคการผลิตด้วยตัวเลข เพื่อผลิตใบพัดเฮลิคอปเตอร์ MIT สร้างเครื่องจักร NC เครื่องแรกในปี 1952 ซึ่งมีการควบคุมในลักษณะกึ่งอัตโนมัติ และตั้งแต่ปี 1960 เทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์เข้ามาแทนที่เทคโนโลยีเดิม ทำให้เกิดเครื่องจักร CNC ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น รวมถึงมีการพัฒนา CAD/CAM ในช่วงปี 1970 ถึง 1980 ซึ่งเป็นตัวช่วยในการสร้าง G-Code (ชุดคำสั่งของเครื่องซีเอ็นซี) ทำให้เครื่อง CNC Machine มีประสิทธิภาพในการทำงานที่สูงขึ้น และกลายเป็นมาตรฐานในอุตสาหกรรมการผลิตทั่วโลกจนถึงปัจจุบัน

• ระบบ CNC คืออะไร

  ระบบ CNC (Computer Numerical Control) คือระบบที่ใช้ในการควบคุมเครื่องจักรกลอัตโนมัติผ่านการใช้คอมพิวเตอร์ โดยเครื่องจักร CNC จะทำงานตามโปรแกรมที่ถูกป้อนเข้าไป ซึ่งสามารถควบคุมการเคลื่อนที่ของแกนต่าง ๆ และการทำงานของเครื่องมือได้อย่างแม่นยำและมีประสิทธิภาพ

• ข้อดีของเครื่องจักร CNC

  เครื่องจักร CNC เปรียบเสมือน "ผู้ช่วยอัจฉริยะ" ในงานผลิต ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มความแม่นยำ ความเร็ว และประสิทธิภาพในกระบวนการผลิตเท่านั้น แต่ยังช่วยให้ผู้ประกอบการสามารถลดต้นทุน และสร้างชิ้นงานซับซ้อนได้ง่ายขึ้น พร้อมทั้งเพิ่มความปลอดภัยในการทำงาน ทำให้ CNC Machine จึงถือเป็นอีกหนึ่งเครื่องมือที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมการผลิตยุคปัจจุบันเลยก็ว่าได้

ประเภทของเครื่องจักร CNC

• เครื่องกลึง CNC (CNC Lathe Machine):เครื่องจักร CNC ที่ใช้สำหรับกลึงงานประเภทที่มีรูปทรงกระบอก 2 มิติ หรือกัดชิ้นงาน โดยทำงานโดยหมุนชิ้นงานในขณะที่เครื่องมือตัดเคลื่อนที่เพื่อขจัดวัสดุและขึ้นรูปวัตถุ เครื่องกลึง CNC สามารถใช้สำหรับการกลึงหยาบ การตกแต่ง การกลึงหน้า การกลึงเกลียว การขึ้นรูป การกลึงร่อง การตัด และการกลึงร่อง
• เครื่องกัด CNC (CNC Milling Machine):เครื่องจักร CNC ที่ใช้เทคโนโลยีการควบคุมการทำงานผ่านระบบคอมพิวเตอร์ โดยมีหน้าที่หลักคือ การกัด ตัด เจาะ และขึ้นรูปวัสดุต่าง ๆ ตามแบบที่กำหนดไว้อย่างแม่นยำ เครื่องกัด CNC ทำงานโดยการเคลื่อนที่ของหัวตัดและโต๊ะรองรับชิ้นงานไปตามแนวแกน X แกน Y และแกน Z ซึ่งถูกควบคุมโดยโปรแกรม G-Code ผ่านระบบคอมพิวเตอร์
• เครื่องเจาะ CNC (CNC Drilling Machine):เครื่อง CNC Machine ที่เหมาะสำหรับเจาะรูกลมและทำเกลียวสำหรับชิ้นงาน และส่วนใหญ่ใช้ในการประมวลผลแผ่นหลอดในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีและหม้อไอน้ำ
• เครื่องตัด CNC (CNC Cutting Machine):เครื่องซีเอ็นซีที่ใช้สำหรับตัดแผ่นโลหะตามรูปแบบที่ต้องการและความหนาของชิ้นงานไม่หนามาก โดยสามารถแบ่งประเภทวิธีการตัดได้คือ เลเซอร์ (Laser) พลาสม่า (Plasma) น้ำ (Water Jet) เครื่องตัดพลาสม่าสามารถตัดวัสดุที่เหนี่ยวนำไฟฟ้าได้ทุกชนิด ทั้งแผ่นโลหะบางและหนา
• เครื่อง EDM (Electrical Discharge Machine):เครื่อง CNC Machine สำหรับกัดชิ้นงาน 3 มิติ โดยใช้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านอิเล็กโทรดเพื่อทำการขึ้นรูปชิ้นงานให้ได้ตามแบบที่กำหนด
• เครื่องเจียร CNC (CNC Grinding Machine):เครื่องจักร CNC สำหรับเจียระไนให้ได้ผิวงานละเอียด เรียบมันวาว โดยแยกออกได้ดังนี้ การเจียระไนราบ (Surface Grinding) การเจียระไนกลม (Cylindrical Grinding) และการลับคมตัดชนิดต่างๆ

ตัวอย่างอุตสาหกรรมที่มีการใช้เครื่องจักร CNC

• อุตสาหกรรมยานยนต์:ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนยานยนต์ต่าง ๆ เช่น เครื่องยนต์ บล็อกอะลูมิเนียม กระบอกสูบ หัวสูบ และชิ้นส่วนช่วงล่าง เครื่องจักร CNC Milling มีบทบาทสำคัญในการผลิตชิ้นส่วนยานยนต์ที่มีคุณภาพและตอบสนองความต้องการของลูกค้าที่เพิ่มขึ้น
• อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ:ใช้เครื่องซีเอ็นซีในการผลิตชิ้นส่วนที่มีความซับซ้อนและต้องการความแม่นยำสูง อย่างชิ้นส่วนเครื่องยนต์ไอพ่น โครงสร้างเครื่องบิน และชิ้นส่วนดาวเทียม
• อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์:ใช้เครื่อง CNC Machine ในการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดเล็กและมีความแม่นยำสูง เช่น แผงวงจรพิมพ์ (PCB) ตัวเชื่อมต่อ (connector) และโครงสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
• อุตสาหกรรมการแพทย์:ใช้เครื่องจักร CNC ในการผลิตเครื่องมือและอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่มีความแม่นยำสูง เช่น เครื่องมือผ่าตัด อุปกรณ์ทันตกรรม และชิ้นส่วนอุปกรณ์ทางการแพทย์
• อุตสาหกรรมแม่พิมพ์:ใช้เครื่อง CNC Machine ในการผลิตแม่พิมพ์สำหรับขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ เช่น แม่พิมพ์ฉีดพลาสติก แม่พิมพ์ปั๊มโลหะ และแม่พิมพ์หล่อ
• อุตสาหกรรมเครื่องจักรกล:ใช้เครื่องจักร CNC Milling ในการผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักรต่าง ๆ ที่ต้องการความแม่นยำสูง ไม่ว่าจะเป็นชิ้นส่วนเครื่องกลึง ชิ้นส่วนเครื่องกัด ซึ่งรวมถึงชิ้นส่วนของเครื่องจักรอุตสาหกรรมอื่น ๆ ด้วย
• อุตสาหกรรมเฟอร์นิเจอร์:ใช้เครื่องจักร CNC ในการผลิตชิ้นส่วนเฟอร์นิเจอร์ต่าง ๆ เริ่มตั้งแต่ตู้ โต๊ะ ตู้เก็บเอกสาร ไปจนถึงเฟอร์นิเจอร์น็อคดาวน์
• อุตสาหกรรมอัญมณี:เครื่องซีเอ็นซีถือเป็นเครื่องมือสำคัญที่ช่างฝีมือนิยมใช้ในการผลิตเครื่องประดับและอัญมณีที่มีความละเอียดและซับซ้อนสูง ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิต และร่นเวลาได้ดี
• อุตสาหกรรมพลังงาน:ใช้เครื่อง CNC Machine ในการผลิตชิ้นส่วนสำหรับอุปกรณ์และเครื่องจักรที่ใช้ในอุตสาหกรรมพลังงาน เช่น ชิ้นส่วนกังหันลม ชิ้นส่วนโรงไฟฟ้า และชิ้นส่วนอุปกรณ์ขุดเจาะน้ำมัน
• อุตสาหกรรมอื่น ๆ:เครื่องจักร CNC ยังมีการใช้งานในอุตสาหกรรมอื่น ๆ อีกมากมาย ไม่ว่าจะเป็นการใช้เครื่องซีเอ็นซีในการผลิตป้ายโฆษณา โลโก้ งานภาพนูนสูงและต่ำในอุตสาหกรรมผลิตป้าย อุตสาหกรรมผลิตเครื่องใช้ไฟฟ้า และอุตสาหกรรมผลิตงานเจาะต่าง ๆ

หลักและขั้นตอนในการใช้งานของเครื่องจักร CNC

• การออกแบบชิ้นงานด้วยโปรแกรม CAD/CAM:โดยผู้ใช้งานจะต้องสร้างแบบจำลองของชิ้นงานที่ต้องการผลิตในโปรแกรม CAD (Computer-Aided Design) ซึ่งจะช่วยให้สามารถออกแบบรูปทรงและรายละเอียดต่าง ๆ ได้อย่างแม่นยำ หลังจากนั้นจะใช้โปรแกรม CAM (Computer-Aided Manufacturing) ในการแปลงแบบจำลอง CAD ให้เป็น G-code ซึ่งเป็นภาษาที่เครื่องจักร CNC สามารถเข้าใจได้ G-code จะระบุถึงการเคลื่อนที่ของเครื่องมือ การเปลี่ยนทูล และการควบคุมฟังก์ชันอื่น ๆ ที่จำเป็นในการผลิตชิ้นงาน
• การตั้งค่าเครื่องจักร CNC:เริ่มจากการเปิดเครื่องซีเอ็นซี และทำให้แน่ใจว่าเครื่องทำงานได้อย่างถูกต้อง จากนั้นผู้ใช้งานจะต้องทำการปรับตั้งชิ้นงานให้เข้าที่ในหัวจับของเครื่องจักร CNC โดยใช้เครื่องมือวัดเพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นงานถูกติดตั้งอย่างมั่นคงและอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง หลังจากนั้นจะต้องตั้งค่า Zero ของโปรแกรม ซึ่งหมายถึงการปรับตำแหน่งของเครื่องมือให้ตรงกับจุดเริ่มต้นของชิ้นงาน เพื่อให้โปรแกรมสามารถทำงานได้อย่างแม่นยำ
• การป้อนโปรแกรม CNC:ผู้ใช้งานจะต้องนำ G-code ที่ได้จากโปรแกรม CAM มาป้อนเข้าสู่ระบบผ่านทางแผงคีย์บอร์ดหรือช่องทางอื่น ๆ เมื่อระบบควบคุมอ่านคำสั่งที่ป้อนเข้าไปแล้ว จะนำไปควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องมือและสร้างชิ้นงานตามคำสั่งที่กำหนด
• การเริ่มและสิ้นสุดการผลิต:เมื่อทุกอย่างพร้อมแล้ว ผู้ใช้งานสามารถเริ่มรันโปรแกรมร่วมกับ CNC Machine เพื่อผลิตชิ้นงานได้ โดยอาจจะต้องเพิ่มความระมัดระวังในช่วงแรก เพื่อป้องกันข้อผิดพลาด ในระหว่างกระบวนการผลิต ผู้ใช้งานควรติดตามและตรวจสอบความเคลื่อนไหวของเครื่องจักร CNC อย่างใกล้ชิด เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานเป็นไปตามที่กำหนด เมื่อโปรแกรมทำงานเสร็จแล้ว ผู้ใช้งานจะต้องนำชิ้นงานออกมาตรวจสอบคุณภาพตามมาตรฐานที่กำหนด และทำการปรับปรุงแก้ไขหากจำเป็น ก่อนที่จะส่งมอบหรือใช้งานต่อไป

ส่วนประกอบหลักของเครื่องจักร CNC มีอะไรบ้าง

• โครงสร้างเครื่องจักร (Machine Structure):ส่วนที่รองรับและให้ความมั่นคงแก่เครื่องจักร CNC โดยทั่วไปจะทำจากเหล็กหล่อหรือวัสดุที่มีความแข็งแรงสูง เพื่อป้องกันการสั่นสะเทือนและรักษาความแม่นยำในการทำงาน
• หัวจับ (Spindle):ส่วนที่หมุนและถือเครื่องมือตัด โดยมีหน้าที่ในการตัดเฉือนวัสดุ หัวจับสามารถปรับความเร็วในการหมุนได้ตามความต้องการของการผลิต
• เครื่องมือตัด (Cutting Tool):อุปกรณ์ที่ใช้ในการตัดวัสดุออกจากชิ้นงาน เครื่องมือตัดมีหลายประเภท เช่น ดอกกัด ดอกเจาะ และดอกเลื่อย ขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่อง CNC Machine และลักษณะของชิ้นงานที่ต้องการผลิต
• ระบบควบคุม (Control System):เป็นสมองของเครื่องจักร CNC ที่รับคำสั่งจากโปรแกรมและควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องมือและชิ้นงาน ระบบนี้รวมถึงคอมพิวเตอร์ ซอฟต์แวร์ CNC และอุปกรณ์ควบคุมอื่น ๆ
• ระบบขับเคลื่อน (Drive System): ระบบนี้ประกอบด้วยมอเตอร์และกลไกที่ใช้ในการเคลื่อนที่ของแกนต่าง ๆ ของเครื่องจักร CNC เช่น แกน X แกน Y และแกน Z ซึ่งช่วยให้เครื่องมือสามารถเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางที่กำหนดได้
• ระบบป้อนกลับ (Feedback System):ทำหน้าที่ตรวจวัดและรายงานตำแหน่งจริงของส่วนประกอบต่างๆ ของเครื่องจักร โดยใช้เซนเซอร์ เช่น เอ็นโคดเดอร์ (Encoder), รีโซลเวอร์ (Resolver) หรือสเกลเชิงเส้น (Linear Scale) เพื่อส่งข้อมูลกลับไปยังระบบควบคุม ทำให้เครื่องจักรสามารถปรับตำแหน่งได้อย่างแม่นยำและแก้ไขความคลาดเคลื่อนที่อาจเกิดขึ้นระหว่างการทำงาน ระบบนี้เป็นส่วนสำคัญที่ทำให้เครื่อง CNC มีความแม่นยำสูงในการผลิตชิ้นงาน
• ระบบหล่อเย็น (Coolant System):มีหน้าที่ในการลดความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการตัดและการทำงานของเครื่องซีเอ็นซี โดยใช้น้ำหรือสารหล่อเย็น เพื่อลดอุณหภูมิของเครื่องมือและวัสดุ
• ระบบหล่อลื่น (Lubrication System):ช่วยให้การเคลื่อนที่ของส่วนประกอบต่าง ๆ ของเครื่องจักรเป็นไปอย่างราบรื่น ลดแรงเสียดทานและป้องกันการสึกหรอ
• ระบบความปลอดภัย (Safety System):มีบทบาทในการป้องกันอุบัติเหตุในระหว่างการทำงาน โดยเครื่องจักร CNC ที่มีคุณภาพมาตรฐานสากล จะมีการติดตั้งเซนเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหวหรือระบบหยุดฉุกเฉินไว้ เพื่อรักษาความปลอดภัยให้กับผู้ใช้งาน

การบำรุงรักษาเครื่องจักร CNC

• การบำรุงรักษาประจำวัน

  ขั้นตอนพื้นฐานที่ต้องทำทุกครั้งหลังใช้งานเครื่องจักร CNC เพื่อป้องกันปัญหาที่อาจเกิดขึ้นในระยะยาว เริ่มต้นด้วยการทำความสะอาดเศษวัสดุ เช่น เศษเหล็กหรือเศษโลหะ ที่สะสมอยู่บนพื้นผิวของเครื่องจักร รวมถึงแผงควบคุม หัวจับ และแกนหมุน เพื่อป้องกันการสะสมของสิ่งสกปรกที่อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของเครื่อง CNC Machine นอกจากนี้ ควรตรวจสอบระดับน้ำมันหล่อลื่นและสารหล่อเย็นในถังให้เพียงพอ รวมถึงตรวจสอบแรงดันอากาศและระบบไฮดรอลิกว่าทำงานได้ตามปกติหรือไม่ การตรวจสอบสัญญาณไฟเตือนและระบบความปลอดภัย เช่น ลิมิตสวิตช์ ก็เป็นส่วนสำคัญในการป้องกันอุบัติเหตุหรือความเสียหายต่อเครื่องซีเอ็นซี

• การบำรุงรักษาตามระยะเวลา

  เน้นไปที่การตรวจสอบและปรับปรุงส่วนประกอบสำคัญของเครื่องจักร CNC ในช่วงเวลาที่กำหนด เช่น รายเดือน รายหกเดือน หรือรายปี สำหรับการบำรุงรักษารายเดือน ควรทำความสะอาดตัวกรองอากาศในกล่องควบคุมไฟฟ้า ตรวจสอบสภาพของท่อน้ำมัน และทำความสะอาดตัวกรองน้ำมันหล่อลื่น รวมถึงตรวจสอบโซลินอยด์วาล์วและขั้วต่อสายเคเบิลว่าทำงานได้ตามปกติหรือไม่ ในกรณีของการบำรุงรักษารายหกเดือนหรือรายปี ควรเปลี่ยนน้ำมันไฮดรอลิกและน้ำมันหล่อลื่น ทำความสะอาดถังน้ำมัน และตรวจสอบตลับลูกปืนของมอเตอร์ หากพบว่ามีเสียงผิดปกติควรเปลี่ยนทันที นอกจากนี้ การปรับเทียบแนวนอนของโต๊ะทำงานและฐานเตียง รวมถึงการวัดระยะฟันเฟืองในแต่ละแกนพิกัดก็เป็นสิ่งสำคัญในการรักษาความแม่นยำของเครื่องซีเอ็นซี

• การแก้ไขปัญหาเบื้องต้น

  เมื่อเกิดปัญหาในการใช้งาน เครื่องจักร CNC มักจะแสดงข้อผิดพลาดผ่านระบบแจ้งเตือนหรือสัญญาณไฟ ผู้ใช้งานควรเริ่มต้นด้วยการตรวจสอบส่วนประกอบพื้นฐาน ทั้งระบบไฟฟ้า ระบบหล่อลื่น หรือโปรแกรม G-code ที่ป้อนเข้าไป หากพบว่าปัญหาเกิดจากโปรแกรม ควรปรับแก้คำสั่งให้ถูกต้อง หากเป็นปัญหาที่เกี่ยวข้องกับฮาร์ดแวร์ของ CNC Machine เช่น แกนหมุนไม่เคลื่อนที่หรือหัวจับไม่สามารถจับชิ้นงานได้ ควรตรวจสอบกลไกที่เกี่ยวข้อง เช่น มอเตอร์หรือเซนเซอร์ และแก้ไขตามความเหมาะสม หากไม่สามารถแก้ไขได้ ควรติดต่อผู้เชี่ยวชาญเพื่อดำเนินการซ่อมแซม

บริษัท พรีแมท จำกัด จัดจำหน่ายเครื่องจักร CNC คุณภาพสูงจากแบรนด์ Hartford

บริษัท พรีแมท จำกัด เป็นตัวแทนจำหน่ายเครื่องจักร CNC Machine ยี่ห้อ Hartford แต่เพียงผู้เดียวในประเทศไทย โดยมีประสบการณ์มากกว่า 20 ปี และมีลูกค้ามากกว่า 400 รายที่ใช้เครื่องจักรมากกว่า 1,000 เครื่อง โดย Hartford เป็นแบรนด์เครื่องจักร CNC ที่ได้รับความไว้วางใจจากโรงงานผลิตแม่พิมพ์หลายแห่งในประเทศไทย มีชื่อเสียงและเป็นที่รู้จักในด้านเครื่องจักร CNC Vertical Machining Center ที่เหมาะสำหรับงานกัดที่ต้องการความแม่นยำสูง และ CNC Double Column Vertical Machining Center เหมาะสำหรับงานขนาดใหญ่และต้องการความแข็งแรง รวมถึง CNC Horizontal Machining รุ่นยอดนิยม ได้แก่ Hartford PBM115A และ PBM115B เครื่องซีเอ็นซี HMC Series และ HMC-8 ที่มีสปินเดลแบบ built-in สามารถทำงานได้ที่ความเร็ว 10,000 RPM ซึ่งเหมาะสำหรับการผลิตชิ้นงานที่ต้องการความเร็วและความแม่นยำ