CNC MACHINE คืออะไร เหมาะกับการใช้งานแบบไหน?

เครื่อง CNC หรือ Computer Numerical Control เป็นเครื่องจักรที่สามารถกัด ตัด เจาะ หรือ แกะสลักชิ้นงานได้ อย่างอัตโนมัติ โดยที่ผู้ใช้งานจะต้องมีการสร้างแบบตามแบบต้องการไว้บนคอมพิวเตอร์ และทำการสั่งงานให้ระบบคอมพิวเตอร์ควบคุมการทำงานของเครื่อง CNC โดยตัวเครื่องจะขับเคลื่อนหัวกัด (ดอกกัด) ให้เคลื่อนที่ไปที่วัสดุที่ต้องการและกัดเนื้อของชิ้นส่วนออก ให้คงเหลือไว้เฉพาะส่วนที่ต้องการตามไฟล์ที่ได้ออกแบบไว้ วัสดุที่สามารถกัดได้อาจรวมถึงไม้ อะคริลิค พลาสติก อะลูมินั่ม เหล็ก เป็นต้น ซึ่งจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของเครื่องนั้นๆ
หัวข้อ
หลักการทำงานของเครื่อง CNC
ประกอบด้วย 2 ส่วนการทำงานหลัก คือ (1) ระบบขับเคลื่อน และ (2) ระบบหัวกัด
1. ระบบขับเคลื่อน
ระบบขับเคลื่อนโดยทั่วไปจะประกอบด้วยแกนขับเคลื่อนอย่างน้อย 3 แกน ดังนี้
– แกน X (X Axis) ควบคุมการเคลื่อนที่ของหัวกัดในแนวซ้าย-ขวา
– แกน Y (Y Axis)ควบคุมการเคลื่อนที่ของหัวกัดในแนวหน้า-หลัง
– แกน Z (Z Axis)ควบคุมการเคลื่อนที่ของหัวกัดในแนวสูง-ต่ำ โดยหัวกัดจะติดตั้งอยู่ที่แกน Z นี้

1.1 ตัวขับเคลื่อนสำหรับเครื่อง CNC จะเป็นส่วนสำคัญที่ผลักดันให้แกนต่างๆ เคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่ต้องการ ด้วยความเร็ว และความแม่นยำตามที่ผู้ใช้งานกำหนด ตัวขับเคลื่อนนั้นมีหลายประเภท ตัวอย่างเช่น
– ระบบ Feed Screw ประกอบด้วยนัทและเพลาเกลียว โดยเมื่อมอเตอร์ทำงานและทำให้เพลาเกลียวหมุน จะทำให้นัทเคลื่อนที่ไปมาได้ ระบบนี้มีข้อได้เปรียบที่สามารถผลิตได้ง่าย ราคาถูก แต่มีความแม่นยำต่ำและอัตราการสึกหรอสูง ต้องมีการปรับเปลี่ยนซ่อมแซมบ่อย เมื่อเทียบกับระบบ Ball Screw
– ระบบ Ball Screw (เกลียวลูกปืน) ต่างจาก Feed Screw ตรงที่ ภายในนัทจะมีลูกปืนเป็นจำนวนมากที่สามารถเคลื่อนที่ไปตามเกลียวเมื่อเพลาเกลียวหมุน และเพลาเกลียวจะมีลักษณะเป็นเกลียวกลม เพื่อสอดรับกับรูปร่างของลูกปืน ระบบขับเคลื่อนด้วย Ball Screw นี้มีราคาสูง มีความแม่นยำสูง และคงทนถาวรว่าระบบ Feed Screw นอกจากนี้ Ball Screw บางประเภทมีการออกแบบให้มีส่วนป้องกันสิ่งสกปรกต่างๆ ไม่ให้สามารถเข้าไปสะสมภายในส่วนลูกปืนและเพลาเกลียวได้อีกด้วย
– ระบบ Rack และ Pinnion ประกอบด้วยเฟืองสะพาน (Rack) และเฟืองขบ (Pinnion) โดยเฟืองสะพานจะมีลักษณะหยักตลอดแนวยาวของแกนขับเคลื่อนเพื่อรองรับการเคลื่อนที่ของเฟืองขบ เมื่อมอเตอร์หมุน จะทำให้เฟืองขบจะหมุนไปตามรอบของมอเตอร์และเคลื่อนที่ไปมาได้ตามแกนนั้นๆ ระบบนี้เป็นระบบที่มีความแม่นยำ (แต่แม่นยำน้อยกว่า Ball Screw) เหมาะสำหรับเครื่องขนาดใหญ่เนื่องจากส่วนขับเคลื่อนมีขนาดใหญ่ และสามารถนำมาใช้กับแกนเคลื่อนที่ที่มีความยาวมากได้
1.2 ตัวยึดเกาะการขับคลื่อน (Linear Guide) จะเป็นส่วนที่เมื่อมีคำสั่งขับเคลื่อนแกนแล้ว แกนจะทำการขับเคลื่อนโดยยึดเกาะไปตามชิ้นส่วนนี้ ซึ่งมีหลายประเภท ตัวอย่างเช่น
– ระบบล้อเลื่อน ประกอบด้วยล้อที่จะหมุนและประคองการเคลื่อนตัวไปตามร่องรางที่กำหนด ระบบนี้สร้างได้ง่าย ไม่ซับซ้อน และมีราคาถูก ความคลาดเคลื่อนสูงมาก
– รางเพลากลม ประกอบด้วยรางที่มีลักษณะเป็นทรงกระบอกตามความยาวของแกนขับเคลื่อนนั้นๆ และ สไลด์บล๊อก (Slide Block) จะมีลูกปืนเลื่อนอยู่ด้านในตามการขยับเพื่อให้สามารถลื่นไหลไปตามพื้นผิวของรางทรงกระบอกนั้น รางเพลากลมมีราคาไม่สูง มีข้อเสียคือสามารถบิดตัวได้ตามพื้นผิวของรางที่โค้งมนซึ่งอาจเสูญเสียความแม่นยำ
– รางเหลี่ยม ประกอบด้วยรางที่มีลักษณะคล้ายสี่เหลี่ยมโดยที่ด้านข้างของรางเหลี่ยมจะมีการออกแบบให้มีร่องเล็กๆ ตลอดตามแนวยาว เพื่อให้สอดรับการรูปร่างของสไลด์บล๊อก (Slide Block) และรองรับการเคลื่อนที่ของลูกปืนที่อยู่ใน Slide Block ให้สามารถยึดเกาะได้อย่างแม่นยำสูงภายในร่องของรางเหลี่ยม และลดการบิดตัวของสไลด์บล๊อกขณะเคลื่อนที่ได้เป็นอย่างดี
2. ระบบหัวกัด หรือ หัวทำงาน
ระบบหัวกัด หรือ หัวทำงานมีหลากหลายประเภท ตัวอย่างเช่น
– ประเภทจับดอกแกะสลัก (CNC Router) จะเป็นหัวกัดมอร์เตอร์ที่จับดอกกัดให้หมุนด้วยความเร็วสูง (Spindle) ซึ่งมีความหลากหลายตามผู้ผลิตต่างๆ มีการออกแบบใช้งานตามผู้ผลิต, หรืออาจนำหัวกัดประเภท Trimmer และ Router ที่ใช้กับงานไม้มาติดตั้ง เป็นต้น
– ประเภทเครื่องตัดพลาสม่า (CNC Plasma) ซึ่งก็สามารถนำเครื่องตัดมาพลาสม่า สำหรับตัดเหล็ก และ งานโลหะ มาติดตั้งให้ทำการตัดเป็นรูปร่างโดยอัตโนมัติกับเครื่อง CNC ได้
– ประเภทวอเตอร์เจ็ท (CNC Water Jet) ที่ใช้การขับเคลื่อนน้ำ (หรือร่วมกับวัตถุอื่นๆ มาผสมกับน้ำ) ที่มีกำลังสูงมาก เพื่อตัดวัสดุต่างๆ
ระบบเครื่อง CNC กับการประยุกต์ใช้ในผลิตภัณฑ์ต่างๆ
- การตัดออกแบบเฟอร์นิเจอร์ ซึ่งจะให้ชิ้นงานที่ออกมาสวยงามและมีความเรียบเนียน
- การตัดและออกแบบงานในอุตสาหกรรมรองเท้า
- การสร้างเครื่องยนต์และอุปกรณ์ต่างๆ ในงานอุตสาหกรรมยานยนต์
- งานออกแบบ งานสถาปนิก และการออกแบบโมเด็มต่างๆ
- การออกแบบผลิตภัณฑ์ที่มาจากอัญมณี
- งานที่มีการตกแต่งหรืองานแกะสลัก
- งานที่เกี่ยวข้องกับการผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักร
- งานตกแต่งอุปกรณ์สำหรับรถยนต์ รวมถึงรถประเภทอื่น

ข้อดีของ CNC
- เครื่องสามารถควบคุมความละเอียดได้สูง ทำให้ชิ้นงานที่ออกมาตามมาตราฐานตามที่ออบแบบไว้
- เมื่อต้องการชิ้นงานเป็นจำนวนมาก เครื่อง CNC สามารถความคุมการผลิตให้มีคุณภาพและขนาดที่เท่ากันทุกๆชิ้น
- ผลิตงานออกมาได้อยากรวมเร็ว ไม่เปลืองพื้นที่การทำงานและจัดเก็บงาน
- ตัวงานออกมาได้มาตราฐานสูง แม้ชิ้นงานจะมีความซับซ้อนมาก
- ลดเวลาในการตรวจสอบสภาพชิ้นงาน ช่วยลดแรงงานในการผลิตสินค้า
ข้อเสียของ CNC
- บุคลากรที่ควบคุมเครื่องและเขียนโปรแกรม ต้องมีความเชี่ยวชาญเป็นอย่างดี
- ราคาเครื่อง CNC ค่อนข้างสูง เนื่องจากมีความซับซ้อนในการออกแบบและการผลิต
- ค่าซ้อมบำรุงของตัวเครื่องค่อนข้างสูง เนื่องจากต้องใช้ช่างผู้เชี่ยวชาญ
- เนื่องจากเครื่อง CNC ทำงานด้วยระบบคอมพิวเตอร์ จึงควรจะใช้งานเป็นประจำ เพื่อไม่ให้เสื่อมสภาพ
- เหมาะสำหรับงานที่จำนวนมากๆ

สรุป
เครื่อง CNC (Computer Numerical Control) เป็นเครื่องจักรที่ใช้ในการผลิตชิ้นงานตามรูปแบบที่ต้องการ โดยการควบคุมการทำงานผ่านคอมพิวเตอร์ที่ส่งคำสั่งไปยังเครื่องจักรเพื่อให้มันทำงานได้ตามต้องการ มักใช้ในการตัด เจาะ หรือกัดวัสดุต่าง ๆ เช่น โลหะ พลาสติก และไม้ เครื่อง CNC เป็นเครื่องมือที่สำคัญในหลายอุตสาหกรรม เช่น การผลิตอุตสาหกรรม การตกแต่งบ้าน และการออกแบบผลิตภัณฑ์ใหม่ ๆ และมีบทบาทสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพและความแม่นยำในการผลิต. โดยผู้ใช้ ต้องมีความรู้ในการโปรแกรมและการใช้งานเครื่องจักรเป็นอย่างดี เพื่อให้เกิดชิ้นงานที่ถูกต้องและดีที่สุด