การกัด CNC ได้กลายมาเป็นแรงผลักดันเบื้องหลังการผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อนอย่างมีประสิทธิภาพและแม่นยำและ ต้นแบบ ในอุตสาหกรรมตั้งแต่ การบินและอวกาศ และยานยนต์ไปจนถึงการดูแลสุขภาพและอิเล็กทรอนิกส์
CNC Milling คืออะไร?
การกัด CNC เป็นกระบวนการตัดเฉือนที่ใช้ความแม่นยำควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ในการแกะสลักและขึ้นรูปชิ้นงาน เทคนิคนี้ใช้เครื่องมือตัดแบบหมุนเพื่อลบวัสดุออกด้วยความแม่นยำสูงมาก โดยใช้การเคลื่อนที่หลายแกน โมเดล CAD จะช่วยแนะนำเครื่องกัด CNC ในการผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อนในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอ ความคลาดเคลื่อนที่แคบ และรูปทรงที่ซับซ้อน
การกัด CNC เกี่ยวข้องกับการกำจัดวัสดุโดยใช้เครื่องมือหมุน โดยชิ้นงานจะต้องอยู่กับที่และเครื่องมือจะเคลื่อนเข้าหาชิ้นงาน หรือชิ้นงานจะเข้าสู่เครื่องมือกลในมุมที่กำหนดไว้ล่วงหน้า
การกัด CNC มีความสำคัญต่อการสร้างต้นแบบ ชิ้นส่วนที่กำหนดเอง และการผลิตขนาดใหญ่ เครื่องจักรมีหลายขนาด ตั้งแต่เครื่องจักรตั้งโต๊ะขนาดกะทัดรัดไปจนถึงศูนย์เครื่องจักรกลอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ซึ่งออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการการผลิตเฉพาะ
ส่วนประกอบหลักของเครื่องกัด CNC
หากต้องการเข้าใจการกัด CNC อย่างสมบูรณ์ จำเป็นต้องเข้าใจส่วนประกอบพื้นฐานของเครื่องกัด CNC ส่วนประกอบเหล่านี้ทำงานร่วมกันอย่างสอดประสานกันเพื่อดำเนินการงานกลึงที่แม่นยำ:
- เครื่องตัด
หัวกัดหรือที่เรียกกันทั่วไปว่าเอ็นมิลล์ เป็นเครื่องมือที่ทำหน้าที่ตัดวัสดุออกจากชิ้นงาน หัวกัดมีรูปร่างและขนาดต่างๆ กัน โดยแต่ละแบบออกแบบมาเพื่องานเฉพาะ การเลือกหัวกัดถือเป็นสิ่งสำคัญในการทำให้ได้งานที่มีความละเอียดและสวยงามตามต้องการ
- แกนหมุน
แกนหมุนเป็นหัวใจของเครื่องกัด CNC แกนหมุนทำหน้าที่ยึดหัวกัดและหมุนด้วยความเร็วสูงเพื่อตัดชิ้นงาน แกนหมุนมีกำลังและความเร็วที่แตกต่างกัน ทำให้สามารถทำงานกลึงได้อย่างคล่องตัว
- โต๊ะทำงาน
โต๊ะทำงานเป็นแท่นที่มั่นคงสำหรับยึดชิ้นงาน สามารถเลื่อนไปตามแกนต่างๆ ได้ (โดยทั่วไปคือ X, Y และ Z) เพื่อวางชิ้นงานใต้เครื่องตัดได้อย่างแม่นยำ โต๊ะทำงานสามารถติดตั้งแบบตายตัวหรือแบบหมุนได้ ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าของเครื่องจักร
- ควบคุมซีเอ็นซี
ตัวควบคุม CNC คือสมองของเครื่องกัด CNC ซึ่งรับผิดชอบในการแปลงข้อมูลการออกแบบดิจิทัลเป็นการเคลื่อนไหวทางกายภาพที่แม่นยำ ตัวควบคุมจะแปลคำสั่งที่สร้างขึ้นโดยซอฟต์แวร์การออกแบบด้วยคอมพิวเตอร์ (CAD) และการผลิตด้วยคอมพิวเตอร์ (CAM) และสื่อสารคำสั่งเหล่านี้ไปยังมอเตอร์และตัวกระตุ้นของเครื่องจักร ตัวควบคุม CNC จะรับประกันว่าเครื่องตัดจะเคลื่อนที่ตามเส้นทางเครื่องมือที่กำหนดด้วยความแม่นยำที่เหลือเชื่อ
- มอเตอร์และระบบป้อนกลับ
เครื่องกัดซีเอ็นซีติดตั้งมอเตอร์และระบบป้อนกลับหลายแบบเพื่อควบคุมและตรวจสอบการเคลื่อนไหวของเครื่องจักร โดยทั่วไปแล้วมอเตอร์เซอร์โวจะใช้เพื่อขับเคลื่อนการเคลื่อนไหวของเครื่องตัดและโต๊ะทำงานตามแกนต่างๆ มอเตอร์เหล่านี้รับข้อมูลป้อนกลับจากตัวเข้ารหัสและเซ็นเซอร์ ทำให้สามารถปรับแบบเรียลไทม์เพื่อรักษาความแม่นยำและความสามารถในการทำซ้ำได้
การกัดซีเอ็นซีทำงานอย่างไร
ขั้นตอนที่ 1: การออกแบบ
ขั้นแรก จะสร้างแบบจำลอง 3 มิติของชิ้นส่วนหรือวัตถุที่จะผลิตโดยใช้ซอฟต์แวร์ออกแบบด้วยคอมพิวเตอร์ (CAD) แบบจำลองนี้จะกำหนดขนาด รูปทรง และคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
ขั้นตอนที่ 2: การเขียนโปรแกรม
การออกแบบ CAD จะถูกแปลงเป็นชุดคำสั่งที่เครื่องกัด CNC สามารถเข้าใจได้ คำสั่งเหล่านี้เรียกว่า G-code และ M-code ซึ่งควบคุมการเคลื่อนไหวและการทำงานของเครื่องจักร การเขียนโปรแกรมนี้สามารถดำเนินการด้วยตนเองหรือสร้างขึ้นโดยอัตโนมัติโดย CAM ซอฟต์แวร์.
ขั้นตอนที่ 3: ตั้งค่า
ชิ้นงานจะถูกยึดเข้ากับโต๊ะทำงานของเครื่องกัดอย่างแน่นหนาโดยใช้แคลมป์ คีมจับ หรืออุปกรณ์ยึดอื่นๆ เครื่องมือ เช่น เครื่องกัดเอ็นด์มิลล์หรือเครื่องกัดปาดหน้า จะถูกโหลดเข้าไปในแกนหมุนของเครื่อง
ขั้นตอนที่ 4：การดำเนินการกัด
เครื่องกัด CNC ใช้ระบบควบคุมคอมพิวเตอร์เพื่อเคลื่อนย้ายเครื่องมือตัดไปตามแกนต่างๆ (โดยทั่วไปคือ X, Y และ Z) เพื่อตัดวัสดุออกจากชิ้นงานได้อย่างแม่นยำ เครื่องมือจะหมุนด้วยความเร็วสูงและทำการตัดหลายประเภท เช่น การตัดตามรูปร่าง การตัดแบบช่อง การตัดแบบเจาะ และการตัดแบบโปรไฟล์ ตามคำสั่งที่ตั้งโปรแกรมไว้
ขั้นตอนที่ 5：การจัดการสารหล่อเย็นและชิป
ในระหว่างขั้นตอนการกัด อาจมีการใช้น้ำหล่อเย็นเพื่อระบายความร้อนเครื่องมือตัดและชิ้นงาน ลดแรงเสียดทาน และขจัดเศษวัสดุหรือเศษวัสดุที่เกิดขึ้นระหว่างการตัด
ขั้นตอนที่ 6：การควบคุมคุณภาพ
เครื่องกัด CNC มักติดตั้งเซ็นเซอร์และหัววัดเพื่อวัดขนาดของชิ้นงานและรับรองระดับความแม่นยำและความถูกต้องที่ต้องการ ซึ่งช่วยรักษาคุณภาพและความสม่ำเสมอในชิ้นส่วนที่ผลิตขึ้น
ขั้นตอนที่ 7：เสร็จสิ้น
เมื่อกระบวนการกัดเสร็จสิ้น ชิ้นส่วนที่เสร็จแล้วจะถูกนำออกจากเครื่อง และสามารถดำเนินการขั้นตอนหลังการประมวลผลที่จำเป็น เช่น การลบครีบหรือการตกแต่งพื้นผิวได้
ประเภทของเครื่องกัด CNC
เทคโนโลยีการกัด CNC ได้รับการพัฒนาเพื่อให้ครอบคลุมเครื่องจักรประเภทต่างๆ โดยแต่ละประเภทก็จะมีความสามารถและการใช้งานเฉพาะตัวที่แตกต่างกัน
โรงงาน CNC | ภาพรวมสินค้า | ความสามารถในการ | อุตสาหกรรม | โครงการ |
3-เครื่องกัดซีเอ็นซีแกน | เครื่องกัด CNC 3 แกนเป็นเครื่องกัด CNC ประเภทพื้นฐานและใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ทำงานภายใต้แกนหลัก 3 แกน ได้แก่ X, Y และ Z ช่วยให้สามารถเคลื่อนที่และกลึงตามทิศทางเหล่านี้ได้ | การเจาะ การขึ้นรูป และการกัด 2 มิติหรือ 2.5 มิติขั้นพื้นฐาน | ยานยนต์ อวกาศ อิเล็กทรอนิกส์ และสินค้าอุปโภคบริโภค | ชิ้นส่วน แม่พิมพ์ และแม่พิมพ์ที่มีรูปร่างแบนหรือมีรูปทรงปานกลาง |
เครื่องกัดซีเอ็นซี 4 แกน | เครื่องกัด CNC 4 แกนจะแนะนำการหมุนตามแกนหลักแกนใดแกนหนึ่ง โดยทั่วไปคือแกน A หรือแกน B | เครื่องกัด 4 แกนสามารถสร้างส่วนตัดใต้และทำการกลึงแบบมีดัชนีสำหรับรูปทรง 3 มิติที่ซับซ้อนได้ | ทันตกรรม, เครื่องประดับ, การบินและอวกาศ และการสร้างต้นแบบ | การผลิตเฟือง ชิ้นส่วนเครื่องประดับที่ซับซ้อน และชิ้นส่วนที่มีส่วนเว้าส่วนโค้ง |
เครื่องกัดซีเอ็นซี 5 แกน | เครื่องกัด CNC 5 แกนมีแกนหมุนเพิ่มเติมอีก XNUMX แกน ซึ่งโดยทั่วไปคือแกน A และแกน C การตั้งค่าหลายแกนนี้ทำให้สามารถกลึงได้พร้อมกันใน XNUMX ทิศทาง | เครื่องกัด 5 แกนสามารถกลึงพื้นผิวที่ซับซ้อนและรูปทรงอิสระได้ด้วยการตั้งค่าที่น้อยกว่า | การบินและอวกาศ การแพทย์ และวิศวกรรมแม่นยำ | ส่วนประกอบทางการแพทย์สำหรับแขนขาหรือกระดูกเทียม ส่วนประกอบการบินและอวกาศ ส่วนประกอบไททาเนียม ส่วนประกอบเครื่องจักรน้ำมันและก๊าซ ผลิตภัณฑ์ทางทหาร ฯลฯ |
เครื่องกัดซีเอ็นซี 6 แกน | เครื่องกัด CNC 6 แกนนำความคล่องตัวไปสู่อีกระดับด้วยการเพิ่มแกนหมุนพิเศษให้กับการตั้งค่า 5 แกน | เหมาะสำหรับงานที่ต้องใช้รูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนและพื้นผิวที่แกะสลัก | การบินและอวกาศ ยานยนต์ และการผลิตขั้นสูง | งานกลึงใบพัดกังหัน ชิ้นส่วนอากาศยาน และประติมากรรม 3 มิติที่ซับซ้อน |
ประเภทของกระบวนการกัด
ในงานกัดซีเอ็นซี ทิศทางการหมุนของหัวกัดมักจะไม่เปลี่ยนแปลง แต่ทิศทางการป้อนจะเปลี่ยนไป ปรากฏการณ์ทั่วไปสองประการในกระบวนการกัด ได้แก่ การกัดแบบลงและการกัดแบบขึ้น
การกัดแบบดาวน์มิลล์และการกัดแบบอัพมิลล์เป็นกระบวนการกัดสองประเภททั่วไปที่ใช้ในการตัดเฉือน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริบทของกระบวนการแปรรูปโลหะหรือการกำจัดวัสดุอื่นๆ วิธีการทั้งสองนี้แตกต่างกันในทิศทางการหมุนของเครื่องตัดและการเคลื่อนที่สัมพันธ์ระหว่างชิ้นงานและเครื่องมือตัด
การกัดลง (การกัดแบบไต่)
ในการกัดแบบลง หรือที่เรียกว่าการกัดแบบไต่หรือการกัดแบบธรรมดา เครื่องมือตัดจะหมุนไปในทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่ของชิ้นงาน ซึ่งหมายความว่าเครื่องตัดจะกัดเข้าไปในชิ้นงานในช่วงเริ่มต้นของการตัดโดยมีการเหลื่อมซ้อนกันเล็กน้อย
Cความหนาของสะโพก:เริ่มจากสูงสุดจนถึงศูนย์
ข้อดี
– แรงตัดลดลง: การกัดลงมีแนวโน้มที่จะสร้างแรงตัดที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับการกัดขึ้น ซึ่งสามารถส่งผลให้เครื่องมือสึกหรอน้อยลงและทำให้พื้นผิวสำเร็จดีขึ้น
– การดูดเศษวัสดุที่ดีขึ้น: เศษวัสดุจะถูกดันออกจากคมตัด ทำให้เอาเศษวัสดุออกจากบริเวณการตัดได้ง่ายขึ้น
ข้อเสีย
– การยกชิ้นงานออก: มีความเสี่ยงที่ชิ้นงานจะถูกยกออกจากอุปกรณ์เนื่องจากแรงยกขึ้นที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการตัด
– การสั่น: การกัดลงอาจเกิดการสั่นได้ง่ายขึ้น หากการตั้งค่าเครื่องจักรและเครื่องมือไม่มั่นคง
การกัดขึ้น (การกัดแบบธรรมดา)
ในการกัดขึ้น หรือที่เรียกอีกอย่างว่าการกัดแบบธรรมดา เครื่องมือตัดจะหมุนในทิศทางตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ของชิ้นงาน ซึ่งหมายความว่าในตอนแรกเครื่องตัดจะสัมผัสกับชิ้นงานที่ความลึกของการตัดสูงสุด
Cความหนาของสะโพก:เริ่มจากศูนย์และเพิ่มไปจนถึงสูงสุด
ข้อดี
– ลดการยกชิ้นงานขึ้น: การกัดแบบขึ้นมีโอกาสน้อยลงที่จะยกชิ้นงานออกจากอุปกรณ์ เนื่องจากแรงตัดมีแนวโน้มที่จะกดชิ้นงานลงบนอุปกรณ์
– ความเสี่ยงในการสนทนาลดลง: การทำงานของเครื่องมือเป็นแบบค่อยเป็นค่อยไป ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงในการสนทนา
ข้อเสีย
– แรงตัดที่สูงขึ้น: การกัดแบบขึ้นจะสร้างแรงตัดที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับการกัดแบบลง ซึ่งอาจส่งผลให้เครื่องมือสึกหรอมากขึ้น และอาจทำให้คุณภาพผิวสำเร็จลดลง
– การดูดเศษวัสดุออกไม่ดี: เศษวัสดุมีแนวโน้มที่จะถูกดึงกลับไปยังขอบตัด ทำให้ยากยิ่งขึ้นที่จะเอาเศษวัสดุออกจากบริเวณการตัด
การเลือกใช้การกัดแบบดาวน์มิลล์หรือการกัดแบบอัพมิลล์นั้นขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น ความแข็งแกร่งของเครื่องจักร สภาพของเครื่องมือ วัสดุของชิ้นงาน และผิวสำเร็จที่ต้องการ ในทางปฏิบัติ การดำเนินการตัดเฉือนหลายๆ อย่างอาจใช้ทั้งสองวิธีรวมกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการตัดและอายุการใช้งานของเครื่องมือให้เหมาะสมที่สุด
ตัวอย่างเช่น การเริ่มต้นด้วยการกัดขึ้นสำหรับการกัดหยาบและการเปลี่ยนเป็นการกัดลงสำหรับการตัดละเอียด สามารถสร้างสมดุลที่ดีระหว่างแรงตัดและการตกแต่งพื้นผิวได้
พารามิเตอร์การกัดสำหรับวัสดุทั่วไป
วัสดุ | ความเร็วในการตัด(SFM ) | อัตราการป้อน( ไอพีเอ็ม ) | ความลึกของการตัด(นิ้ว) | วัสดุเครื่องมือ |
อลูมิเนียม | 500 - 1000 | 10-50 | 0.020-0.100 | ดอกกัดปลายคาร์ไบด์หรือเหล็กกล้าความเร็วสูง (HSS) |
เหล็กกล้า (เหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสม) | 80-300 | 5-20 | 0.010 - 0.100 | เอ็นมิลล์คาร์ไบด์ |
เหล็กกล้าไร้สนิม | 50-150 | 3-15 | 0.020 - 0.100 | เอ็นมิลล์คาร์ไบด์พร้อมสารยึดเกาะเหล็กความเร็วสูงหรือโคบอลต์ |
ทองเหลืองและทองแดง | 600-1200 | 15-75 | 0.020 - 0.100 | ดอกกัดเอ็นมิลคาร์ไบด์หรือ HSS |
พลาสติก | 200-600 | 20-100 | 0.020 - 0.100 | เอ็นมิลล์คาร์ไบด์ |
ไทเทเนียม | 25-100 | 2-10 | เอ็นมิลล์คาร์ไบด์ประสิทธิภาพสูงพร้อมการเคลือบพิเศษ |
ประโยชน์ของการกัด CNC
การกัด CNC มีข้อได้เปรียบหลายประการเหนือการกัดแบบดั้งเดิมและการกลึง CNC ประเภทอื่นๆ
- ความแม่นยำและความแม่นยำสูง
- มีความยืดหยุ่นสูง
- ความสามารถในการทำซ้ำและความสม่ำเสมอ
- ที่มีประสิทธิภาพสูง
- ลดต้นทุนแรงงาน
- สามารถดำเนินการประมวลผลสามมิติที่ซับซ้อนได้
- เข้ากันได้กับวัสดุหลากหลาย
- ลดของเสีย
- ประหยัดสำหรับการผลิตจำนวนน้อยถึงปานกลาง
สรุป
โดยสรุป คู่มือครอบคลุมของเราเกี่ยวกับการกัด CNC ช่วยให้เข้าใจถึงความซับซ้อนของเทคโนโลยีอันน่าทึ่งนี้ ซึ่งได้กลายมาเป็นกระดูกสันหลังของการผลิตสมัยใหม่
เมื่อคุณอ่านคู่มือนี้จบแล้ว เราขอแนะนำให้คุณศึกษาการกัด CNC เพิ่มเติม ไม่ว่าคุณจะเป็นมืออาชีพที่มีประสบการณ์ซึ่งกำลังแสวงหาวิธีปรับปรุงทักษะของคุณ หรือเป็นผู้ที่ชื่นชอบและกำลังมองหาโอกาสใหม่ๆ ในโลกของการกัด CNC มอบโอกาสมากมายไม่รู้จบ
