การขึ้นรูปชิ้นงานด้วยเครื่องจักรความแม่นยำสูง คือกระบวนการกำจัดวัสดุออกจากชิ้นงานโดยรักษาความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ เครื่องจักรความแม่นยำสูงมีหลายประเภท ได้แก่ เครื่องกัด เครื่องกลึง และเครื่องจักรตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า ปัจจุบันเครื่องจักรความแม่นยำสูงส่วนใหญ่ควบคุมด้วยระบบควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ (CNC)
ผลิตภัณฑ์โลหะเกือบทั้งหมดใช้การตัดเฉือนที่แม่นยำ เช่นเดียวกับวัสดุอื่นๆ อีกมากมาย เช่น พลาสติกและไม้ เครื่องจักรเหล่านี้ดำเนินการโดยช่างเครื่องที่มีความเชี่ยวชาญและได้รับการฝึกฝนมาเป็นอย่างดี เพื่อให้เครื่องมือตัดทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ จะต้องเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่กำหนดเพื่อให้ได้การตัดที่ถูกต้อง การเคลื่อนที่หลักนี้เรียกว่า "ความเร็วในการตัด" ชิ้นงานก็สามารถเคลื่อนที่ได้เช่นกัน ซึ่งเรียกว่าการเคลื่อนที่รองหรือ "การป้อน" การเคลื่อนที่เหล่านี้ร่วมกับความคมของเครื่องมือตัดทำให้เครื่องจักรที่แม่นยำสามารถทำงานได้
การผลิตชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูงนั้น จำเป็นต้องปฏิบัติตามแบบพิมพ์เขียวที่มีรายละเอียดเฉพาะเจาะจงอย่างมาก ซึ่งสร้างขึ้นโดยโปรแกรม CAD (การออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย) หรือ CAM (การผลิตโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย) เช่น AutoCAD และ TurboCAD ซอฟต์แวร์เหล่านี้ช่วยสร้างแผนภาพหรือโครงร่างสามมิติที่ซับซ้อน ซึ่งจำเป็นต่อการผลิตเครื่องมือ เครื่องจักร หรือวัตถุ แบบพิมพ์เขียวเหล่านี้ต้องปฏิบัติตามอย่างละเอียดถี่ถ้วน เพื่อให้มั่นใจว่าผลิตภัณฑ์ยังคงสภาพสมบูรณ์ แม้ว่าบริษัทที่ผลิตชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูงส่วนใหญ่จะใช้โปรแกรม CAD/CAM ในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง แต่พวกเขายังคงใช้ภาพร่างที่วาดด้วยมือในขั้นตอนเริ่มต้นของการออกแบบอยู่บ่อยครั้ง
การกลึงขึ้นรูปที่มีความแม่นยำสูงนั้นใช้กับวัสดุหลายชนิด เช่น เหล็ก ทองแดง กราไฟต์ แก้ว และพลาสติก เป็นต้น ขึ้นอยู่กับขนาดของโครงการและวัสดุที่จะใช้ เครื่องมือกลึงขึ้นรูปที่มีความแม่นยำสูงจะถูกนำมาใช้ อาจใช้เครื่องกลึง เครื่องกัด เครื่องเจาะ เครื่องเลื่อย และเครื่องเจียร หรือแม้แต่หุ่นยนต์ความเร็วสูง อุตสาหกรรมการบินและอวกาศอาจใช้การกลึงขึ้นรูปความเร็วสูง ในขณะที่อุตสาหกรรมการผลิตเครื่องมือไม้ อาจใช้กระบวนการกัดและกัดด้วยสารเคมี การผลิตชิ้นงานจำนวนมากหรือจำนวนที่กำหนดของสินค้าแต่ละชนิด อาจมีจำนวนหลายพันชิ้นหรือเพียงไม่กี่ชิ้น การกลึงขึ้นรูปที่มีความแม่นยำสูงมักต้องใช้การตั้งโปรแกรมอุปกรณ์ CNC ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์เหล่านั้นถูกควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์ อุปกรณ์ CNC ช่วยให้สามารถควบคุมขนาดได้อย่างแม่นยำตลอดกระบวนการผลิต
การกัดเป็นกระบวนการขึ้นรูปชิ้นงานโดยใช้หัวตัดแบบหมุนเพื่อกำจัดวัสดุออกจากชิ้นงานโดยการเคลื่อน (หรือป้อน) หัวตัดเข้าไปในชิ้นงานในทิศทางที่กำหนด หัวตัดอาจถูกยึดไว้ที่มุมใดมุมหนึ่งเมื่อเทียบกับแกนของเครื่องมือ การกัดครอบคลุมการทำงานและเครื่องจักรที่หลากหลาย ตั้งแต่ชิ้นส่วนขนาดเล็กไปจนถึงการกัดแบบกลุ่มขนาดใหญ่และงานหนัก เป็นหนึ่งในกระบวนการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดสำหรับการขึ้นรูปชิ้นส่วนตามสั่งให้ได้ความแม่นยำสูง
การกัดสามารถทำได้ด้วยเครื่องมือกลหลากหลายประเภท เครื่องมือกลดั้งเดิมที่ใช้ในการกัดคือเครื่องกัด (มักเรียกว่าเครื่องมิลลิ่ง) หลังจากมีการนำระบบควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ (CNC) มาใช้ เครื่องกัดก็พัฒนาไปเป็นเครื่องจักรศูนย์กลางการตัดเฉือน: เครื่องกัดที่ได้รับการปรับปรุงด้วยระบบเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติ นิตยสารหรือแท่นหมุนเครื่องมือ ความสามารถในการควบคุม CNC ระบบหล่อเย็น และตู้ครอบ เครื่องจักรศูนย์กลางการตัดเฉือนโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นเครื่องจักรศูนย์กลางการตัดเฉือนแนวตั้ง (VMC) หรือเครื่องจักรศูนย์กลางการตัดเฉือนแนวนอน (HMC)
การบูรณาการงานกัดเข้ากับสภาพแวดล้อมการกลึง และในทางกลับกัน เริ่มต้นจากการใช้เครื่องมือหมุนสำหรับเครื่องกลึง และการใช้เครื่องกัดในงานกลึงเป็นครั้งคราว ซึ่งนำไปสู่เครื่องมือกลประเภทใหม่ คือ เครื่องจักรแบบมัลติทาสกิ้ง (MTMs) ซึ่งถูกสร้างขึ้นมาโดยเฉพาะเพื่ออำนวยความสะดวกในการกัดและการกลึงภายในพื้นที่ทำงานเดียวกัน
สำหรับวิศวกรออกแบบ ทีมวิจัยและพัฒนา และผู้ผลิตที่ต้องพึ่งพาการจัดหาชิ้นส่วน การตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC ที่มีความแม่นยำสูงช่วยให้สามารถสร้างชิ้นส่วนที่ซับซ้อนได้โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการเพิ่มเติม ที่จริงแล้ว การตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC ที่มีความแม่นยำสูงมักทำให้สามารถผลิตชิ้นส่วนสำเร็จรูปได้ภายในเครื่องจักรเพียงเครื่องเดียว
กระบวนการขึ้นรูปชิ้นงานด้วยเครื่องจักรเป็นการกำจัดวัสดุและใช้เครื่องมือตัดหลากหลายชนิดเพื่อสร้างชิ้นงานที่มีรูปร่างซับซ้อน การควบคุมความแม่นยำจะเพิ่มสูงขึ้นด้วยการใช้ระบบควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ (CNC) ซึ่งใช้ในการควบคุมเครื่องมือขึ้นรูปชิ้นงานโดยอัตโนมัติ
บทบาทของ "CNC" ในการผลิตชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง
ด้วยการใช้คำสั่งการเขียนโปรแกรมแบบเข้ารหัส การตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC ที่มีความแม่นยำสูงช่วยให้สามารถตัดและขึ้นรูปชิ้นงานได้ตามข้อกำหนดโดยไม่ต้องมีการแทรกแซงด้วยตนเองจากผู้ควบคุมเครื่องจักร
โดยนำแบบจำลองการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย (CAD) ที่ลูกค้าจัดหาให้ ช่างเครื่องผู้เชี่ยวชาญจะใช้ซอฟต์แวร์การผลิตโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย (CAM) เพื่อสร้างคำสั่งสำหรับการขึ้นรูปชิ้นส่วน ซอฟต์แวร์จะกำหนดเส้นทางการเคลื่อนที่ของเครื่องมือที่จำเป็นและสร้างรหัสโปรแกรมที่สั่งการให้เครื่องจักรทำงานโดยอิงจากแบบจำลอง CAD ดังนี้:
■ ค่า RPM และอัตราการป้อนที่ถูกต้องคืออะไร
■ ควรเคลื่อนย้ายเครื่องมือและ/หรือชิ้นงานเมื่อใดและที่ใด
■ ควรตัดลึกแค่ไหน
■ ควรเติมสารหล่อเย็นเมื่อใด
■ ปัจจัยอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับความเร็ว อัตราการป้อน และการประสานงาน
จากนั้นตัวควบคุม CNC จะใช้รหัสโปรแกรมเพื่อควบคุม ทำงานอัตโนมัติ และตรวจสอบการเคลื่อนไหวของเครื่องจักร
ปัจจุบัน CNC เป็นคุณสมบัติพื้นฐานในเครื่องจักรหลากหลายประเภท ตั้งแต่เครื่องกลึง เครื่องกัด และเครื่องเราเตอร์ ไปจนถึงเครื่องตัดด้วยไฟฟ้าแบบใช้ลวด (Wire EDM) เครื่องตัดเลเซอร์ และเครื่องตัดพลาสม่า นอกจากการทำให้กระบวนการผลิตเป็นไปโดยอัตโนมัติและเพิ่มความแม่นยำแล้ว CNC ยังช่วยลดงานที่ต้องใช้แรงงานคนและช่วยให้ช่างเครื่องสามารถดูแลเครื่องจักรหลายเครื่องที่ทำงานพร้อมกันได้
นอกจากนี้ เมื่อออกแบบเส้นทางการตัดและตั้งโปรแกรมเครื่องจักรแล้ว เครื่องจักรสามารถผลิตชิ้นส่วนได้ซ้ำกี่ครั้งก็ได้ ซึ่งให้ความแม่นยำและความสม่ำเสมอสูง ส่งผลให้กระบวนการนี้คุ้มค่าและสามารถขยายขนาดได้สูง
วัสดุที่ผ่านการกลึง
โลหะบางชนิดที่นิยมนำมาขึ้นรูปด้วยเครื่องจักร ได้แก่ อลูมิเนียม ทองเหลือง ทองแดง เหล็ก ไทเทเนียม และสังกะสี นอกจากนี้ ไม้ โฟม ไฟเบอร์กลาส และพลาสติก เช่น โพลีโพรพีลีน ก็สามารถนำมาขึ้นรูปด้วยเครื่องจักรได้เช่นกัน
ในความเป็นจริง วัสดุเกือบทุกชนิดสามารถนำมาใช้กับการตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC ที่มีความแม่นยำสูงได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งานและข้อกำหนดต่างๆ ด้วย
ข้อดีบางประการของการใช้เครื่องจักร CNC ที่มีความแม่นยำสูง
สำหรับชิ้นส่วนและส่วนประกอบขนาดเล็กจำนวนมากที่ใช้ในผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมหลากหลายประเภท การผลิตโดยใช้เครื่องจักร CNC ที่มีความแม่นยำสูง มักเป็นวิธีการผลิตที่ได้รับเลือก
เช่นเดียวกับวิธีการตัดและขึ้นรูปโลหะเกือบทุกวิธี วัสดุแต่ละชนิดมีพฤติกรรมแตกต่างกัน และขนาดและรูปทรงของชิ้นส่วนก็มีผลกระทบอย่างมากต่อกระบวนการเช่นกัน อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว กระบวนการขึ้นรูปโลหะด้วยเครื่อง CNC ที่มีความแม่นยำสูงนั้นมีข้อดีเหนือกว่าวิธีการขึ้นรูปโลหะแบบอื่นๆ
นั่นเป็นเพราะว่าเครื่องจักร CNC สามารถให้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้:
■ ชิ้นส่วนมีความซับซ้อนสูง
■ ค่าความคลาดเคลื่อนที่แคบ โดยทั่วไปอยู่ในช่วง ±0.0002" (±0.00508 มม.) ถึง ±0.0005" (±0.0127 มม.)
■ พื้นผิวเรียบเนียนเป็นพิเศษ รวมถึงพื้นผิวที่ออกแบบตามสั่ง
■ ให้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอ แม้ในปริมาณมาก
แม้ว่าช่างกลึงฝีมือดีจะสามารถใช้เครื่องกลึงแบบมือหมุนผลิตชิ้นส่วนคุณภาพสูงได้ในปริมาณ 10 หรือ 100 ชิ้น แต่จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณต้องการชิ้นส่วน 1,000 ชิ้น? 10,000 ชิ้น? 100,000 ชิ้น หรือหนึ่งล้านชิ้น?
ด้วยการตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC ที่มีความแม่นยำสูง คุณจะได้รับความสามารถในการขยายขนาดและความเร็วที่จำเป็นสำหรับการผลิตในปริมาณมากเช่นนี้ นอกจากนี้ ความสามารถในการทำซ้ำได้สูงของการตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC ที่มีความแม่นยำสูง ยังช่วยให้คุณได้ชิ้นส่วนที่เหมือนกันทุกประการตั้งแต่ต้นจนจบ ไม่ว่าคุณจะผลิตชิ้นส่วนจำนวนเท่าใดก็ตาม
มีวิธีการตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC ที่มีความเฉพาะทางสูงอยู่หลายวิธี เช่น การตัดเฉือนด้วยลวด EDM (การตัดเฉือนด้วยการปล่อยประจุไฟฟ้า), การตัดเฉือนแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ และการพิมพ์เลเซอร์ 3 มิติ ตัวอย่างเช่น การตัดเฉือนด้วยลวด EDM ใช้ตัวนำไฟฟ้า ซึ่งโดยทั่วไปคือโลหะ และการปล่อยประจุไฟฟ้าเพื่อกัดเซาะชิ้นงานให้เป็นรูปทรงที่ซับซ้อน
อย่างไรก็ตาม ในที่นี้เราจะเน้นไปที่กระบวนการกัดและกลึง ซึ่งเป็นสองวิธีการตัดเฉือนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและนิยมใช้กันบ่อยในการผลิตชิ้นส่วนด้วยเครื่อง CNC ที่ต้องการความแม่นยำสูง
การกัดเทียบกับการกลึง
การกัดขึ้นรูปเป็นกระบวนการขึ้นรูปโลหะที่ใช้เครื่องมือตัดทรงกระบอกหมุนได้เพื่อกำจัดวัสดุและสร้างรูปทรงต่างๆ อุปกรณ์กัดขึ้นรูป ซึ่งรู้จักกันในชื่อเครื่องกัดหรือศูนย์เครื่องจักรกล สามารถสร้างชิ้นส่วนที่มีรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนได้หลากหลายรูปแบบบนวัตถุโลหะขนาดใหญ่ที่สุดบางชนิด
ลักษณะสำคัญอย่างหนึ่งของการกัดคือ ชิ้นงานจะอยู่กับที่ในขณะที่เครื่องมือตัดหมุน กล่าวอีกนัยหนึ่ง ในเครื่องกัด เครื่องมือตัดที่หมุนได้จะเคลื่อนที่ไปรอบๆ ชิ้นงาน ซึ่งยังคงอยู่กับที่บนแท่นรองรับ
การกลึงคือกระบวนการตัดหรือขึ้นรูปชิ้นงานด้วยอุปกรณ์ที่เรียกว่าเครื่องกลึง โดยทั่วไปแล้ว เครื่องกลึงจะหมุนชิ้นงานรอบแกนแนวตั้งหรือแนวนอน ในขณะที่เครื่องมือตัดคงที่ (ซึ่งอาจหมุนหรือไม่หมุนก็ได้) เคลื่อนที่ไปตามแกนที่ตั้งโปรแกรมไว้
เครื่องมือไม่สามารถหมุนรอบชิ้นงานได้ วัสดุจะหมุน ทำให้เครื่องมือสามารถทำงานตามที่ตั้งโปรแกรมไว้ได้ (อย่างไรก็ตาม มีเครื่องกลึงบางประเภทที่เครื่องมือหมุนรอบลวดที่ป้อนจากม้วน ซึ่งไม่ได้กล่าวถึงในที่นี้)
ในการกลึงนั้น ต่างจากการกัดตรงที่ชิ้นงานจะหมุน ชิ้นงานจะหมุนบนแกนหมุนของเครื่องกลึง และเครื่องมือตัดจะสัมผัสกับชิ้นงาน
การตัดเฉือนด้วยมือเทียบกับการตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC
แม้ว่าทั้งเครื่องกัดและเครื่องกลึงจะมีให้เลือกใช้ในรุ่นแบบใช้มือ แต่เครื่องจักร CNC นั้นเหมาะสมกว่าสำหรับการผลิตชิ้นส่วนขนาดเล็ก เนื่องจากให้ความสามารถในการปรับขนาดและความแม่นยำในการผลิตซ้ำ สำหรับงานที่ต้องการการผลิตชิ้นส่วนจำนวนมากที่มีความคลาดเคลื่อนต่ำ
นอกจากเครื่องจักร CNC แบบ 2 แกนที่เครื่องมือเคลื่อนที่ในแกน X และ Z แล้ว อุปกรณ์ CNC ที่มีความแม่นยำสูงยังรวมถึงรุ่นหลายแกนที่ชิ้นงานสามารถเคลื่อนที่ได้ด้วย ซึ่งแตกต่างจากเครื่องกลึงที่ชิ้นงานถูกจำกัดให้หมุนเท่านั้น และเครื่องมือจะเคลื่อนที่เพื่อสร้างรูปทรงเรขาคณิตที่ต้องการ
การจัดเรียงแกนหลายแกนเหล่านี้ช่วยให้สามารถผลิตรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนมากขึ้นได้ในการทำงานเพียงครั้งเดียว โดยไม่ต้องอาศัยการทำงานเพิ่มเติมจากผู้ควบคุมเครื่องจักร ซึ่งไม่เพียงแต่ทำให้การผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อนง่ายขึ้นเท่านั้น แต่ยังช่วยลดหรือขจัดโอกาสที่จะเกิดข้อผิดพลาดจากผู้ปฏิบัติงานอีกด้วย
นอกจากนี้ การใช้สารหล่อเย็นแรงดันสูงร่วมกับการตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC ที่มีความแม่นยำสูง ช่วยให้มั่นใจได้ว่าเศษวัสดุจะไม่เข้าไปในชิ้นงาน แม้ว่าจะใช้เครื่องจักรที่มีแกนหมุนในแนวตั้งก็ตาม
เครื่องกัด CNC
เครื่องกัดแต่ละประเภทมีความแตกต่างกันในด้านขนาด การจัดเรียงแกน อัตราการป้อน ความเร็วในการตัด ทิศทางการป้อนในการกัด และคุณลักษณะอื่นๆ
อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว เครื่องกัด CNC ทุกชนิดใช้แกนหมุนเพื่อตัดวัสดุที่ไม่ต้องการออกไป ใช้สำหรับตัดโลหะแข็ง เช่น เหล็กและไทเทเนียม แต่ก็สามารถใช้กับวัสดุอื่นๆ เช่น พลาสติกและอลูมิเนียมได้เช่นกัน
เครื่องกัด CNC ถูกสร้างขึ้นเพื่อความแม่นยำซ้ำๆ และสามารถใช้งานได้ตั้งแต่การสร้างต้นแบบไปจนถึงการผลิตจำนวนมาก เครื่องกัด CNC ที่มีความแม่นยำสูงมักใช้สำหรับงานที่ต้องการความคลาดเคลื่อนต่ำ เช่น การกัดขึ้นรูปแม่พิมพ์และแบบหล่อที่มีความละเอียดสูง
แม้ว่าการกัดขึ้นรูปด้วยเครื่อง CNC จะช่วยให้ได้ผลลัพธ์ที่รวดเร็ว แต่การตกแต่งชิ้นงานหลังการกัดขึ้นรูปจะทำให้เห็นร่องรอยของเครื่องมือได้ชัดเจน นอกจากนี้ยังอาจทำให้ชิ้นงานมีขอบคมและเสี้ยน ดังนั้นจึงอาจจำเป็นต้องมีการปรับปรุงเพิ่มเติมหากยอมรับขอบคมและเสี้ยนเหล่านั้นไม่ได้
แน่นอนว่า เครื่องมือลบคมที่ตั้งโปรแกรมไว้ในลำดับการทำงานจะทำการลบคม แต่โดยปกติแล้วจะลบคมได้เพียง 90% ของความต้องการขั้นสุดท้ายเท่านั้น ทำให้เหลือบางส่วนที่ต้องทำการตกแต่งด้วยมือในขั้นตอนสุดท้าย
ส่วนเรื่องการตกแต่งพื้นผิว มีเครื่องมือหลายชนิดที่สามารถสร้างพื้นผิวที่เรียบเนียนได้ ไม่เพียงแต่ในระดับที่ยอมรับได้เท่านั้น แต่ยังสามารถทำให้บางส่วนของชิ้นงานมีความเงางามเหมือนกระจกได้อีกด้วย
ประเภทของเครื่องกัด CNC
เครื่องกัดพื้นฐานสองประเภท ได้แก่ เครื่องกัดแนวตั้งและเครื่องกัดแนวนอน โดยความแตกต่างหลักอยู่ที่ทิศทางการวางแกนหมุนของเครื่องจักร
เครื่องจักรกลแนวตั้งเป็นเครื่องกัดที่มีแกนหมุนอยู่ในแนวแกน Z เครื่องจักรแนวตั้งเหล่านี้สามารถแบ่งออกได้อีกสองประเภท:
■เครื่องกัดแบบแท่น ซึ่งแกนหมุนเคลื่อนที่ขนานกับแกนของตัวเอง ในขณะที่แท่นเคลื่อนที่ตั้งฉากกับแกนของแกนหมุน
■เครื่องกัดแบบป้อมปืน ซึ่งแกนหมุนอยู่กับที่ ส่วนแท่นจะเคลื่อนที่เพื่อให้ตั้งฉากและขนานกับแกนหมุนอยู่เสมอในระหว่างการตัด
ในเครื่องจักรกลแนวนอน แกนหมุนของเครื่องกัดจะอยู่ในแนวแกน Y โครงสร้างแนวนอนหมายความว่าเครื่องกัดเหล่านี้มักใช้พื้นที่ในโรงงานมากกว่า และโดยทั่วไปแล้วจะมีน้ำหนักมากกว่าและมีกำลังมากกว่าเครื่องจักรแนวตั้ง
เครื่องกัดแนวนอนมักใช้เมื่อต้องการผิวงานที่เรียบเนียนกว่า เนื่องจากทิศทางการวางแกนหมุนทำให้เศษโลหะจากการตัดหลุดออกไปเองและกำจัดออกได้ง่าย (และเป็นประโยชน์เพิ่มเติมคือ การกำจัดเศษโลหะอย่างมีประสิทธิภาพช่วยยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือ)
โดยทั่วไปแล้ว เครื่องจักรกลซีเอ็นซีแบบแนวตั้งเป็นที่นิยมมากกว่า เนื่องจากมีกำลังการทำงานเทียบเท่ากับเครื่องจักรกลซีเอ็นซีแบบแนวนอน และสามารถจัดการกับชิ้นส่วนขนาดเล็กมากได้ นอกจากนี้ เครื่องจักรกลซีเอ็นซีแบบแนวตั้งยังมีพื้นที่ใช้งานน้อยกว่าเครื่องจักรกลซีเอ็นซีแบบแนวนอน
เครื่องกัด CNC หลายแกน
เครื่องกัด CNC ความแม่นยำสูงมีให้เลือกใช้งานแบบหลายแกน เครื่องกัด 3 แกนใช้แกน X, Y และ Z สำหรับงานหลากหลายประเภท ส่วนเครื่องกัด 4 แกนนั้น สามารถหมุนได้ทั้งในแนวตั้งและแนวนอน และเคลื่อนย้ายชิ้นงานได้ ทำให้สามารถทำการกัดขึ้นรูปได้อย่างต่อเนื่องมากขึ้น
เครื่องกัด 5 แกน มีแกนแบบดั้งเดิม 3 แกน และแกนหมุนเพิ่มเติมอีก 2 แกน ทำให้สามารถหมุนชิ้นงานได้ในขณะที่หัวแกนหมุนเคลื่อนที่ไปรอบๆ これにより ทำให้สามารถกัดชิ้นงานได้ทั้ง 5 ด้านโดยไม่ต้องถอดชิ้นงานออกและตั้งค่าเครื่องใหม่
เครื่องกลึง CNC
เครื่องกลึง หรือที่เรียกว่าเครื่องกลึงขึ้นรูป มีแกนหมุนหนึ่งแกนหรือมากกว่า และมีแกน X และแกน Z เครื่องจักรนี้ใช้สำหรับหมุนชิ้นงานรอบแกนเพื่อทำการตัดและขึ้นรูปต่างๆ โดยใช้เครื่องมือหลากหลายชนิดกับชิ้นงาน
เครื่องกลึง CNC หรือที่เรียกว่าเครื่องกลึงแบบใช้เครื่องมือหมุนได้นั้น เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสร้างชิ้นส่วนทรงกระบอกหรือทรงกลมที่มีความสมมาตร เช่นเดียวกับเครื่องกัด CNC เครื่องกลึง CNC สามารถจัดการกับงานขนาดเล็ก เช่น การสร้างต้นแบบ แต่ก็สามารถตั้งค่าให้มีความแม่นยำสูง เพื่อรองรับการผลิตในปริมาณมากได้เช่นกัน
เครื่องกลึง CNC ยังสามารถตั้งค่าสำหรับการผลิตแบบไม่ต้องใช้แรงงานคนได้ค่อนข้างมาก ทำให้มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยานยนต์ อิเล็กทรอนิกส์ การบินและอวกาศ หุ่นยนต์ และอุปกรณ์ทางการแพทย์
วิธีการทำงานของเครื่องกลึง CNC
ในเครื่องกลึง CNC แท่งวัสดุเปล่าจะถูกใส่เข้าไปในหัวจับของแกนหมุนเครื่องกลึง หัวจับนี้จะยึดชิ้นงานไว้ในขณะที่แกนหมุนหมุน เมื่อแกนหมุนหมุนได้ความเร็วที่ต้องการ เครื่องมือตัดที่อยู่กับที่จะสัมผัสกับชิ้นงานเพื่อกำจัดวัสดุและได้รูปทรงที่ถูกต้อง
เครื่องกลึง CNC สามารถทำงานได้หลายอย่าง เช่น การเจาะ การทำเกลียว การคว้าน การรีเฟล็กซ์ การกลึงหน้า และการกลึงเรียว การทำงานแต่ละแบบต้องมีการเปลี่ยนเครื่องมือ ซึ่งอาจทำให้ต้นทุนและเวลาในการตั้งค่าเพิ่มขึ้น
เมื่อดำเนินการกลึงชิ้นงานตามขั้นตอนที่กำหนดเสร็จสิ้นแล้ว ชิ้นงานจะถูกตัดออกจากวัสดุตั้งต้นเพื่อนำไปแปรรูปเพิ่มเติมหากจำเป็น จากนั้นเครื่องกลึง CNC ก็พร้อมที่จะทำซ้ำขั้นตอนดังกล่าว โดยปกติแล้วไม่จำเป็นต้องใช้เวลาในการตั้งค่าเพิ่มเติมมากนักหรืออาจไม่ต้องเลย
เครื่องกลึง CNC ยังสามารถรองรับระบบป้อนวัสดุอัตโนมัติหลากหลายชนิด ซึ่งช่วยลดปริมาณการจัดการวัตถุดิบด้วยมือ และให้ข้อดีดังต่อไปนี้:
■ ลดเวลาและแรงงานที่ผู้ควบคุมเครื่องจักรต้องใช้
■ รองรับแท่งโลหะเพื่อลดการสั่นสะเทือนที่อาจส่งผลเสียต่อความแม่นยำ
■ อนุญาตให้เครื่องมือกลทำงานที่ความเร็วรอบแกนหมุนที่เหมาะสมที่สุด
■ ลดเวลาในการเปลี่ยนอุปกรณ์ให้น้อยที่สุด
■ ลดปริมาณของเสียจากวัสดุ
ประเภทของเครื่องกลึง CNC
เครื่องกลึงมีหลายประเภท แต่ที่พบได้บ่อยที่สุดคือเครื่องกลึง CNC 2 แกน และเครื่องกลึงอัตโนมัติแบบจีน
เครื่องกลึง CNC จากประเทศจีนส่วนใหญ่ใช้แกนหมุนหลักหนึ่งหรือสองแกน บวกกับแกนหมุนรอง (หรือแกนหมุนเสริม) อีกหนึ่งหรือสองแกน โดยระบบส่งกำลังแบบหมุนจะรับผิดชอบแกนหมุนหลัก แกนหมุนหลักทำหน้าที่ในการดำเนินการตัดเฉือนหลัก โดยมีบูชนำทางช่วย
นอกจากนี้ เครื่องกลึงแบบจีนบางรุ่นยังมาพร้อมกับหัวเครื่องมือที่สองซึ่งทำงานเหมือนเครื่องกัด CNC
เครื่องกลึงอัตโนมัติแบบ CNC สไตล์จีนนั้น วัสดุจะถูกป้อนผ่านแกนหมุนหัวเลื่อนเข้าไปในบูชนำทาง ทำให้เครื่องมือสามารถตัดวัสดุได้ใกล้กับจุดที่รองรับวัสดุมากขึ้น ส่งผลให้เครื่องกลึงสไตล์จีนมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนกลึงที่มีความยาวและเรียว รวมถึงงานกลึงขนาดเล็กมาก (ไมโครแมชชีนนิ่ง)
เครื่องกลึง CNC แบบหลายแกนและเครื่องกลึงแบบจีนสามารถทำการกลึงหลายอย่างได้โดยใช้เครื่องเดียว ทำให้เป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าสำหรับรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน ซึ่งจะต้องใช้เครื่องหลายเครื่องหรือเปลี่ยนเครื่องมือหลายครั้งหากใช้เครื่องมืออย่างเช่นเครื่องกัด CNC แบบดั้งเดิม