เครื่องตัด CNC ระดับไฮเอนด์

เกรดสูง" CNC " เครื่องมือเครื่องจักร

ทั้ง 6 คำนี้มีคอนเซปต์ 3 ชั้น เรามองทีละชั้น

เครื่องมิลลิ่ง CNC 5 แกน Handtmann PBZ HD

ก่อนอื่น "เครื่องมือเครื่องจักร" คืออะไร

"เครื่องมือเครื่องจักร" ในความหมายที่แคบมักจะหมายถึง "เครื่องมือตัด" (พูดว่า "ในความหมายที่แคบ" เพราะตอนนี้ยังปรากฏตัวขึ้นคล้ายกับเครื่องมือเครื่องจักรสำหรับการผลิตสารเติมแต่งเช่นการพิมพ์ 3 มิติหรือเครื่องจักรพิเศษอื่น ๆ ) เครื่องมือตัดใช้วิธีการตัดเพื่อแปรรูปช่องว่างของชิ้นงานเป็นชิ้นส่วนเครื่องจักร ที่กล่าวว่าเครื่องจักรกลเป็นเครื่องจักรสำหรับการทำเครื่องดังนั้นจึงเรียกว่า "แม่ทำงาน" ในภาษาญี่ปุ่นเรียกว่า "เครื่องจักรทำงาน (ももももも)" ในภาษาอังกฤษเรียกว่า "เครื่องมือเครื่องจักร"

เครื่องมือเครื่องที่แท้จริงเครื่องแรกเป็นเครื่องน่าเบื่อที่คิดค้นโดย John Wilkinson นักอุตสาหกรรมชาวอังกฤษในปี 1775[1] แรงจูงใจในการประดิษฐ์ครั้งแรกของเครื่องน่าเบื่อนี้คือการแก้ปัญหาที่แท้จริงของการผลิตกระบอกปืนใหญ่ที่มีความแม่นยำสูงในกองทัพในเวลานั้น

การประมวลผลที่น่าเบื่อเป็นกระบวนการตัดที่ใช้เครื่องมือเพื่อขยายเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของรูบนหรือโปรไฟล์วงกลมอื่น ๆ ของชิ้นงานแกว่ง มันสอดคล้องกับการกลึงซึ่งเป็นกระบวนการตัดที่ใช้เครื่องมือเพื่อลดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของชิ้นงานแกว่งหรือทำการขึ้นรูปใบหน้าปลาย [2]

กระบวนการน่าเบื่อ (ซ้าย) และกลึง (ขวา)

วิลคินสันวัย 47 ปีหลังจากความพยายามอย่างต่อเนื่องในโรงงานของพ่อเขาในที่สุดก็สร้างเครื่องจักรใหม่ที่สามารถสร้างกระบอกปืนใหญ่ด้วยความแม่นยําที่หายาก หลักการทำงานคือ: ผ่านกังหันน้ำเพื่อให้แกนหมุนของเครื่องมือที่น่าเบื่อคงที่หมุนและทำให้ชิ้นงานทรงกระบอกถูกผลักดันซึ่งแกนหมุนของเครื่องมือที่น่าเบื่อคงที่ผ่านกระบอกสูบและรองรับที่ปลายทั้งสองเนื่องจากมีการเคลื่อนที่สัมพันธ์กันระหว่างเครื่องมือและชิ้นงานวัสดุจึงถูกเจาะออกจากหลุมทรงกระบอกที่มีความแม่นยำสูง

แผนผังของเครื่องเจาะเครื่องแรก

และเครื่องน่าเบื่อนี้ถูกใช้ในภายหลังสำหรับการประมวลผลกระบอกสูบของเครื่องจักรไอน้ำ สาเหตุคือหลังจาก James Watt คิดค้นเครื่องจักรไอน้ํา เขาพบว่าการใช้วิธีการปลอมเพื่อสร้างกระบอกสูบของเครื่องจักรไอน้ํานั้นยากมาก และเนื่องจากความแม่นยําในการผลิตต่ําเกินไปและการรั่วไหลของอากาศอย่างรุนแรง จึงจํากัดการผลิตเครื่องจักรไอน้ําและการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้งาน [3] หลังจากใช้เครื่องเจาะนี้สามารถผลิตกระบอกสูบที่มีความแม่นยำสูงได้มากกว่า 50 นิ้วซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพการประมวลผลและประสิทธิภาพการผลิตของกระบอกสูบของเครื่องจักรไอน้ำได้อย่างมากและประสบความสำเร็จอย่างมาก

หลังจากนั้นเพื่อตอบสนองความต้องการของกระบวนการประมวลผลที่แตกต่างกันเครื่องกลึงเครื่องกัดเครื่องไสเครื่องบดเครื่องเจาะและเครื่องจักรประเภทอื่น ๆ ปรากฏขึ้นอย่างต่อเนื่อง [4]

กระบวนการเจาะ (ซ้าย) และการกัด (ขวา)

แล้ว "เครื่อง CNC" คืออะไร

คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เครื่องแรกถือกำเนิดขึ้นเมื่อวันที่ 14 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2489 ที่มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย ประเทศสหรัฐอเมริกา แรงจูงใจในการวิจัยและพัฒนาเบื้องต้นคือการผลิตอุปกรณ์คํานวณ "อิเล็กทรอนิกส์" ที่ใช้หลอดอิเล็กทรอนิกส์แทนรีเลย์ตามคําขอของกองทัพสหรัฐฯ ในบริบทของสงครามโลกครั้งที่ 2 เพื่อคํานวณวิถีกระสุนปืนใหญ่

6 ปีต่อมาในปี 1952 Parsons ได้ร่วมมือกับสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ร่วมกับระบบควบคุมดิจิตอลที่ใช้คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องมิลลิ่งจาก Cincinnati เพื่อพัฒนาเครื่องแม่งาน NC (Numerical Control) เครื่องแรก (หรือที่รู้จักกันในชื่อ "เครื่องควบคุมแบบดิจิตอล") และตั้งแต่นั้นมาเครื่องจักรแบบดั้งเดิมได้เปลี่ยนแปลงคุณภาพซึ่งเป็นเครื่องหมายว่าเครื่องจักรเริ่มเข้าสู่ยุคของการควบคุมเชิงตัวเลข [5]

เครื่อง CNC เครื่องแรก (มิลลิ่ง)

อีกหกปีต่อมาในปี 1958 สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ได้ร่วมมือกับหลายธุรกิจภายใต้การสนับสนุนของกองทัพสหรัฐฯในการพัฒนา APT (Automatic Programming Tools) [6] ซึ่งเป็นภาษาการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ขั้นสูงที่ใช้ในการสร้างคําสั่งงานสําหรับเครื่องมือเครื่องควบคุมเชิงตัวเลข หนึ่งที่พบมากที่สุดในขณะนี้คือการใช้คำสั่งรูปแบบ RS-274 ซึ่งมักเรียกว่า "รหัส G" [7]

หลังจากการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ไมโครโปรเซสเซอร์ถูกนำไปใช้กับการควบคุมแบบดิจิตอลเพื่อปรับปรุงฟังก์ชั่นอย่างมากระบบดังกล่าวเรียกว่าการควบคุมแบบดิจิตอลคอมพิวเตอร์ (CNC, Computer Numerical Control）， เครื่องที่ใช้ระบบนี้เรียกว่าเครื่อง CNC ซึ่งเป็นเครื่องควบคุมแบบดิจิตอลด้วยคอมพิวเตอร์หรือเรียกว่า "เครื่อง CNC"

เทคโนโลยีการควบคุมแบบดิจิตอล (Numerical Control) ในเครื่องจักรซีเอ็นซีเป็นวิธีการทางเทคนิคในการควบคุมการเคลื่อนไหวของเครื่องจักรและกระบวนการประมวลผลด้วยสัญญาณดิจิตอล เครื่อง CNC เป็นเครื่องจักรที่ใช้เทคโนโลยี CNC หรือเครื่องจักรที่ติดตั้งระบบ CNC คณะกรรมการด้านเทคนิคที่ 5 ของ International Federation of Information Processing (IFIP) นิยามของเครื่องมือเครื่อง CNC: เครื่องมือเครื่อง CNC เป็นเครื่องจักรที่ติดตั้งระบบควบคุมโปรแกรม ระบบควบคุมนี้สามารถประมวลผลโปรแกรมที่มีการเข้ารหัสควบคุมหรือคําสั่งเชิงสัญลักษณ์อื่น ๆ อย่างมีเหตุผลและแปลรหัสโดยระบบด้วยตัวเลขรหัสและป้อนลงในระบบซีเอ็นซีผ่านผู้ให้บริการข้อมูล หลังจากการประมวลผลการดำเนินงานโดยอุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลขเพื่อส่งสัญญาณควบคุมต่างๆเพื่อควบคุมการทำงานของเครื่องมือเครื่องและชิ้นส่วนจะถูกประมวลผลโดยอัตโนมัติตามความต้องการ

กระบวนการเครื่องจักรกลของเครื่อง CNC

เครื่องจักรกลซีเอ็นซีแบ่งพิกัดการเคลื่อนที่ของเครื่องมือและชิ้นงานออกเป็นจำนวนหน่วยที่เล็กที่สุดคือปริมาณการเคลื่อนที่น้อยที่สุดโดยระบบควบคุมเชิงตัวเลขตามข้อกำหนดของโปรแกรมชิ้นส่วนเพื่อให้พิกัดเคลื่อนที่จำนวนของการเคลื่อนที่น้อยที่สุด (เช่นการควบคุมเส้นทางการเคลื่อนที่ของเครื่องมือ) เพื่อให้บรรลุการเคลื่อนไหวสัมพัทธ์ของเครื่องมือและชิ้นงานเสร็จสิ้นการประมวลผลของชิ้นส่วน

การเคลื่อนที่สัมพันธ์กันของเครื่องตัดตามแกนพิกัดแต่ละแกนเป็นเทียบเท่าชีพจร (มม. / ชีพจร) เมื่อวิถีการเคลื่อนที่ของมีดเป็นเส้นตรงหรือส่วนโค้งอุปกรณ์ซีเอ็นซีจะทำ "ความหนาแน่นของจุดข้อมูล" ระหว่างจุดเริ่มต้นและค่าพิกัดปลายทางของส่วนเส้นหรือส่วนโค้งเพื่อหาค่าพิกัดของจุดตรงกลางชุดหนึ่งจากนั้นกดค่าพิกัดของจุดตรงกลางเพื่อส่งออกพัลส์ไปยังแต่ละพิกัดเพื่อให้แน่ใจว่าการประมวลผลโปรไฟล์เส้นตรงหรือส่วนโค้งที่ต้องการ

"ความหนาแน่นของจุดข้อมูล" ที่ดำเนินการโดยอุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลขนี้เรียกว่าการแทรกแซงและอุปกรณ์ควบคุมเชิงตัวเลขทั่วไปมีหน้าที่ในการแทรกแซงฟังก์ชั่นพื้นฐานเช่นฟังก์ชั่นเชิงเส้นและฟังก์ชั่นวงกลม ในความเป็นจริงการประมวลผลชิ้นส่วนของเส้นโค้ง L ใด ๆ บนเครื่อง CNC จะถูกใกล้โดยฟังก์ชั่นทางคณิตศาสตร์พื้นฐานที่อุปกรณ์ซีเอ็นซีนี้สามารถประมวลผลเช่นเส้นตรงส่วนโค้งวงกลม ฯลฯ โดยธรรมชาติข้อผิดพลาดใกล้เคียงต้องเป็นไปตามข้อกำหนดรูปแบบชิ้นส่วน

เมื่อเทียบกับเครื่องแบบดั้งเดิมเครื่อง CNC มีข้อดีดังต่อไปนี้:

ความแม่นยำในการประมวลผลสูงและมีเสถียรภาพ ระบบซีเอ็นซีต่อหนึ่งพัลส์เอาท์พุทปริมาณการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ของเครื่องเครื่องเรียกว่าเทียบเท่าพัลส์เครื่อง CNC เทียบเท่าชีพจรโดยทั่วไปคือ 0.001 มม. เครื่อง CNC ที่มีความแม่นยำสูงสามารถเข้าถึง 0.0001 มม. และความละเอียดในการเคลื่อนที่สูงกว่าเครื่องทั่วไป นอกจากนี้เครื่อง CNC ยังมีอุปกรณ์ตรวจจับตำแหน่งซึ่งสามารถป้อนปริมาณการกระจัดที่แท้จริงของชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่หรือมุมของสกรูนำเซอร์โวมอเตอร์เข้าสู่ระบบซีเอ็นซีและชดเชย ดังนั้นความแม่นยำในการประมวลผลที่สูงกว่าความแม่นยำของเครื่องมือเครื่องจะได้รับ คุณภาพของชิ้นส่วนเครื่องจักรกลซีเอ็นซีมีการประกันโดยเครื่องจักรกลไม่มีผลกระทบจากข้อผิดพลาดในการดำเนินงานที่มนุษย์สร้างขึ้นดังนั้นความสอดคล้องของมิติของชิ้นส่วนเดียวกันเป็นสิ่งที่ดีและมีเสถียรภาพ สามารถประมวลผลชิ้นส่วนที่ซับซ้อนซึ่งเครื่องมือเครื่องจักรทั่วไปทำได้ยากหรือไม่สามารถประมวลผลได้เลย ตัวอย่างเช่นเครื่อง CNC ที่มีการเชื่อมโยงสองแกนหรือสองแกนขึ้นไปสามารถประมวลผลชิ้นส่วนโค้งของร่างกายหมุนชิ้นส่วนลูกเบี้ยวและชิ้นส่วนโค้งเชิงพื้นที่ที่ซับซ้อนทุกชนิดของ busbar เป็นเส้นโค้ง ประสิทธิภาพการผลิตสูง ความเร็วแกนหมุนและช่วงการป้อนอาหารของเครื่อง CNC มีขนาดใหญ่กว่าเครื่องทั่วไปความแข็งแกร่งของโครงสร้างที่ดีช่วยให้เครื่อง CNC สามารถใช้ปริมาณการตัดขนาดใหญ่ซึ่งจะช่วยประหยัดเวลาในการเคลื่อนที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ การตัดเฉือนชิ้นส่วนที่ซับซ้อนบางอย่างหากใช้ศูนย์เครื่องจักรกลซีเอ็นซีพร้อมอุปกรณ์เปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติการประมวลผลอย่างต่อเนื่องของหลายขั้นตอนสามารถทำได้ภายใต้คลิปยึดครั้งเดียวลดเวลาหมุนเวียนของผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปและการปรับปรุงผลผลิตจะเห็นได้ชัดยิ่งขึ้น การปรับตัวที่แข็งแกร่งสำหรับการออกแบบการปรับเปลี่ยนผลิตภัณฑ์ เมื่อถูกปรับเปลี่ยนการออกแบบของชิ้นส่วนเครื่องจักรกลในเครื่อง CNC เพียงแค่เปลี่ยนขั้นตอนการประมวลผลของชิ้นส่วนปรับพารามิเตอร์เครื่องมือและอื่น ๆ ก็สามารถตระหนักถึงการประมวลผลของชิ้นส่วนหลังจากการปรับเปลี่ยนการออกแบบรอบการเตรียมการผลิตจะสั้นลงอย่างมาก ดังนั้นเครื่อง CNC สามารถแปลงได้อย่างรวดเร็วจากการประมวลผลชิ้นส่วนหนึ่งไปเป็นการประมวลผลชิ้นส่วนที่มีการปรับเปลี่ยนการออกแบบอื่น ๆ ซึ่งสำหรับชิ้นเดียวและชุดขนาดเล็กของผลิตภัณฑ์ทดลองใหม่สำหรับการประมวลผลเพื่อให้สะดวกมากสำหรับการปรับปรุงโครงสร้างผลิตภัณฑ์บ่อยครั้ง เอื้อต่อการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตไปสู่ระบบอัตโนมัติแบบครบวงจร เครื่อง CNC เป็นอุปกรณ์พื้นฐานสำหรับระบบอัตโนมัติการประมวลผลทางกล ระบบอัตโนมัติที่ครอบคลุมเช่น FMC (Flexible Machine Center, Flexible Machining Center), FMS (Flexible Manufacturing System, Flexible Manufacturing System) [8], CIMS (Computer Integrated Manufacturing System, Computer Integrated Manufacturing System) [9] ซึ่งจัดตั้งขึ้นโดยใช้เครื่อง CNC นี่เป็นเพราะระบบควบคุมเครื่อง CNC ใช้ข้อมูลดิจิตอลและป้อนรหัสมาตรฐานและมีอินเทอร์เฟซการสื่อสารง่ายต่อการรับรู้การสื่อสารข้อมูลระหว่างเครื่อง CNC เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์เพื่อสร้างเครือข่ายการควบคุมอุตสาหกรรมเพื่อให้ได้คำนวณการจัดการและการควบคุมกระบวนการผลิตอัตโนมัติ ฟังก์ชั่นการตรวจสอบที่แข็งแกร่งและความสามารถในการวินิจฉัยความผิดพลาด ระบบซีเอ็นซีไม่เพียง แต่ควบคุมการเคลื่อนไหวของเครื่องมือเครื่องเท่านั้น แต่ยังสามารถตรวจสอบเครื่องจักรได้อย่างเต็มที่ ตัวอย่างเช่นสามารถแจ้งเตือนล่วงหน้าสำหรับปัจจัยบางอย่างที่ทำให้เกิดความล้มเหลวทำการวินิจฉัยข้อผิดพลาด ฯลฯ ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของการยกเครื่องและยกเครื่องให้ดียิ่งขึ้น ลดความเข้มแรงงานของคนงานและปรับปรุงสภาพแรงงาน ในที่สุด "เครื่อง CNC คุณภาพสูง" คืออะไร?

ความหมายของ "เกรดสูง" หรือ "ระดับสูง" เครื่อง CNC: เครื่อง CNC ที่มีความเร็วสูง, ความแม่นยำ, อัจฉริยะ, คอมโพสิต, การเชื่อมต่อแบบหลายแกน, การสื่อสารเครือข่ายและฟังก์ชั่นอื่น ๆ การพัฒนาเป็นสัญลักษณ์ของอุตสาหกรรมการผลิตเครื่องมือเครื่องจักรในปัจจุบันของประเทศคิดเป็นขั้นตอนขั้นสูงของการพัฒนาอุตสาหกรรมเครื่องมือเครื่องจักรทั่วโลกดังนั้นนานาชาติถือว่าเทคโนโลยีเครื่องมือเครื่องจักรคุณภาพสูงเช่นเครื่อง CNC ที่เชื่อมโยงห้าแกนเป็นสัญลักษณ์สำคัญของการพัฒนาอุตสาหกรรมของประเทศ [10]

ศูนย์เครื่องจักรกล 5 แกน DMG

เครื่อง CNC สามารถแบ่งออกเป็นเกียร์ต่ำกลางและสูงตามระดับการทำงานของเครื่อง การจำแนกแบบนี้ใช้ในประเทศเรามาก ขอบเขตของระดับต่ำกลางและระดับสูงนั้นสัมพันธ์กันและเกณฑ์การแบ่งจะแตกต่างกันในช่วงเวลาต่าง ๆ ในแง่ของระดับการพัฒนาในปัจจุบันโดยทั่วไปสามารถแยกแยะได้จากหลาย ๆ ด้าน (แน่นอนว่าการจำแนกดังกล่าวไม่สามารถมีตัวบ่งชี้ทั้งหมดได้):

เปรียบเทียบเครื่อง CNC เกรดสูงกลางและต่ำ

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตขั้นสูงเครื่อง CNC ที่ทันสมัยจะต้องพัฒนาไปในทิศทางของความเร็วสูงความแม่นยำสูงความน่าเชื่อถือสูงอัจฉริยะและการทำงานที่สมบูรณ์แบบมากขึ้น