เครื่องจักรซีเอ็นซี คืออะไร?
เครื่องจักรซีเอ็นซี (CNC Machine) คือ เครื่องจักรที่มีระบบควบคุมการทำงานแบบอัตโนมัติโดยใช้ระบบคอมพิวเตอร์ในการควบคุมทั้งการเคลื่อนที่ของแกนต่าง ๆ การหมุนของมอเตอร์ ลำดับการทำงาน และยังสามารถครอบคลุมถึงการทำงานปลีกย่อยอื่น ๆ ของเครื่องจักรอีกด้วย โดยคำว่า CNC นั้นก็เป็นตัวย่อมาจากคำว่า Computer Numerical Control นั่นเอง ซึ่งหมายความว่า ไม่ว่าจะเป็นเครื่องกลึง เครื่องมิลลิ่ง เครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ เครื่องเจียระไน หรือแม้แต่ เครื่องไวร์คัท อีดีเอ็ม หรือเครื่องตัดพับโลหะแผ่น ถ้าหากใช้การควบคุมเครื่องด้วยระบบคอมพิวเตอร์ก็สามารถเรียกได้ว่าเป็นเครื่องจักร CNC ได้ทั้งหมด แต่ในบางครั้งคนอาจเรียกเฉพาะเครื่องกัดชิ้นงานแมชชีนนิ่งเซนเตอร์สั้น ๆ ว่า เครื่องซีเอ็นซี ซึ่งเป็นความเข้าใจที่ไม่ถูกต้องนัก
เครื่องจักรกลต่าง ๆ ที่ใช้ในอุตสาหกรรมนั้นล้วนเริ่มมาจากเครื่องจักรที่บังคับการเคลื่อนที่ด้วยมือ หรือแบบ Manual ซึ่งผู้ใช้จำเป็นต้องใช้ประสบการณ์ในการทำงานค่อนข้างสูง อาจเปรียบเสมือนกับงานศิลปะในการทำงานได้เลยทีเดียว ทำให้คุณภาพของชิ้นงานและความเร็วในการผลิตงานนั้นขึ้นอยู่กับฝีมือการใช้งานของผู้ใช้เครื่องอย่างมาก และมียังข้อจำกัดในการทำงานบางประเภท แต่เมื่อเทคโนโลยีด้านต่าง ๆ มีการพัฒนามากขึ้น ประกอบกับที่ความต้องการด้านอุตสาหกรรมในการผลิต ต้องการผลิตสินค้าแบบจำนวนมาก (Mass Production) และยังต้องการงานที่มีความละเอียดสูง (High Precision) เครื่องจักรแบบ CNC จึงถูกสร้างขึ้นมาเพื่อตอบโจทย์เหล่านี้
แล้วเครื่องจักรซีเอ็นซีนั้นดีอย่างไร?
เนื่องจากเครื่องจักร CNC นั้นควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์ จึงสามารถทำงานที่ต้องการการทำงานแบบซ้ำ ๆ จำนวนมากได้เป็นอย่างดี เพราะเครื่องจักรสามารถทำงานตามโปรแกรมคำสั่งที่ตั้งค่าไว้ได้อย่างอัตโนมัติ และยังถูกออกแบบมาให้เหมาะกับการผลิตงานจำนวนมาก จึงทำงานรวดเร็วและแม่นยำ ชิ้นงานได้ประสิทธิภาพ สามารถผลิตชิ้นงานที่มีความซับซ้อนให้ออกมาดีได้โดยที่คนงานไม่จำเป็นต้องมีทักษะมาก
ถึงแม้ว่าการใช้งานเครื่อง CNC จะต้องตั้งค่าการทำงานด้วยผู้ที่มีทักษะความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับหลักการทำงานและชุดคำสั่งที่ใช้ในการควบคุมเครื่องจักร แต่เนื่องจากเครื่องจักร CNC สามารถทำงานแบบอัตโนมัติได้ จึงทำให้ผู้ใช้งานที่มีทักษะเพียงคนเดียวสามารถตั้งค่าเครื่องจักรได้หลายเครื่อง ต่างกับเครื่องจักรแบบ Manual ที่ต้องมีคนใช้งานที่มีทักษะในการควบคุมประจำอยู่ที่เครื่องจักรทุก ๆ เครื่อง
นอกจากงานประเภทที่ผลิตจำนวนมากแล้ว เครื่องจักร CNC ยังเหมาะกับงานที่ต้องการความละเอียดสูง โดยเฉพาะการใช้ในการผลิตงานโลหะที่ต้องนำในใช้เป็นแม่พิมพ์ หรือนำไปประกอบเข้ากับชิ้นส่วนอื่นที่มีการเคลื่อนที่ ซึ่งจำเป็นต้องมีความละเอียดแม่นยำสูงระดับไมครอน และมีความซับซ้อนมาก หากใช้เครื่องแบบ Manual ในการผลิต จะยากต่อการควบคุมคุณภาพชิ้นงาน หรืออาจไม่สามารถผลิตได้เลยด้วยซ้ำ
ระบบ CNC ทำงานอย่างไร?
ระบบการควบคุม CNC มีหลักการสำคัญประกอบด้วย ระบบ G-code ซึ่งเป็นชุดคำสั่งมาตรฐานสากลที่ใช้ในการควบคุมตำแหน่งการเคลื่อนที่ของเครื่องจักร อาจจะเป็นได้ทั้งการเคลื่อนที่ของหัวจับชิ้นงาน หรือการเคลื่อนที่ของเครื่องมือตัด ( Cutting Tool ) ให้เคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่ต้องการ และยังมีคำสั่งระบบอื่น ๆ ที่จะใช้ M-Code ซึ่งอาจจะเหมือนหรือแตกต่างกันไปตามแต่ผู้ผลิตเครื่องจักร เช่น การสั่งระบบเปิดและปิดน้ำหล่อเย็น สั่งการเปลี่ยนทูล สั่งระบบการหมุนของตัว Spindle เป็นต้น โดยผู้ใช้ต้องสร้างชุดคำสั่ง G-code และ M-Code ที่ระบุตัวเลขตำแหน่งในแนวแกน X Y Z ฯลฯ ที่ต้องการเคลื่อนที่ หรือสั่งการทำงานต่างๆให้เป็นลำดับขั้นตอนตามต้องการ เครื่องจักรจะนำคำสั่งไปประมวลผลและควบคุมการทำงานของชิ้นส่วนการขับเคลื่อนให้เคลื่อนที่อย่างเป็นลำดับไปตามการสั่งงานของชุดคำสั่ง
ในปัจจุบัน หากชิ้นงานมีความซับซ้อนมาก จะใช้คอมพิวเตอร์สร้างแบบจำลองชิ้นงาน 3 มิติในโปรแกรมประเภท CAD (Computer Aided Design) และใช้โปรแกรมประเภท CAM (Computer Aided Manufacturing) ในการปรับแต่งกระบวนการทำงานให้เหมาะสมกับงานผลิตแล้วให้คอมพิวเตอร์สร้างชุดคำสัง G-Code และ M-Code ออกมาโดยอัตโนมัติ แต่สำหรับงานที่ไม่ซับซ้อนมาก ผู้ที่มีความเข้าใจในชุดคำสั่งจะสามารถพิมพ์ชุดคำสั่งลงในชุดควบคุมของเครื่องจักรโดยตรงได้เลย
ตัวอย่างอุตสาหกรรมที่ใช้งานทำผลิตภัณฑ์ในระบบเครื่องจักร CNC
1. งานผลิตชิ้นส่วนยานยนต
2. งานผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส
3. งานผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักรกลการเกษตร
4. งานแม่พิมพ์ขึ้นรูปพลาสติก
5. งานเฟอร์นิเจอร์
6. งานอุตสาหกรรมรองเท้า
7. งานสถาปนิก หรือการออกแบบโมเดลต่าง ๆ
8. งานผลิตอัญมณ
9. งานหล่อพระ, พระพิมพ์ หรืองานประติมากรรมต่างๆ
10. งานตกแต่ง หรือเครื่องแกะสลัก
11. งานตกแต่งรถยนต์ หรือรถประเภทต่างๆ
สรุปข้อดีของระบบ CNC
• สามารถควบคุมความละเอียดของชิ้นงานได้สูงและสม่ำเสมอ
• ลดความผิดพลาดจากการทำงานของคนงาน งานออกมาได้มาตราฐาน ถึงแม้ว่าชิ้นงานจะมีความซับซ้อน
• ลดปัญหาการขาดแคลนช่างฝีมือในสายการผลิต
• ควบคุมอัตราการผลิตชิ้นงานได้อย่างคงที่ สามารถวางแผนการผลิตและเก็บสต็อกงานได้อย่างแม่นยำ
• สามารถนำไปต่อยอดการผลิตแบบอัตโนมัติกับอุปกรณ์อื่นๆ ได้ เช่นการหยิบชิ้นงานเข้าออกโดยใช้ระบบอัตโนมัติ การผลิตแบบยืดหยุ่น (FMS) ฯลฯ
สรุปข้อเสียของระบบ CNC
• เครื่องจักร CNC มีความซับซ้อนและใช้เทคโนโลยีขั้นสูง จึงมีราคาสูงเมื่อเทียบกับเครื่อง Manual
• การบำรุงรักษาซับซ้อนเนื่องจากมีระบบไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์เพิ่มเติมเข้ามา
• การตั้งค่าการทำงานต้องใช้ผู้มีความเข้าใจระบบการทำงานของ CNC
• การผลิตงานง่ายๆ จำนวนน้อยชิ้น อาจใช้เวลาในการตั้งค่าเครื่องจักรนานเมื่อเทียบกับการทำงานแบบ Manual
