ทำความรู้จักกับเครื่อง CNC เครื่องจักรกลแบบอัตโนมัติ คืออะไร
เครื่อง CNC เป็นชื่อย่อของเครื่องจักรกลแบบอัตโนมัติที่เรียกกันยาวๆ ว่า “Computer Numerical Control” ซึ่งจะมีการทำงานด้วยระบบคอมพิวเตอร์ ด้วยโปรแกรมที่ตัวเครื่องจะทำงานตามรูปแบบที่เราสั่งลงไปภายในโปรแกรม เป็นเครื่องที่สามารถใช้งานได้หลากหลายภาษา
เครื่องจักรที่นิยมใช้งานกับชิ้นงานโลหะ จำเป็นต้องการความละเอียด แม่นยำ และมีการผลิตที่ซับซ้อนสูงมากเป็นพิเศษ เครื่อง CNC จึงถูกผลิตขึ้นมาเพื่อให้การทำงานในระบบดังงกล่าวสะดวกสบายขึ้น รวดเร็ว และมีความแม่นยำ และพิเศษด้วยการทำงานแบบอัตโนมัติที่ควบคุมให้การทำงานกับชิ้นงานโลหะที่ซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งตัวเครื่องจะประกอบไปด้วยระบบของมอเตอร์ไฟฟ้า ควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์ที่สามารถเข้าถึงทุกมุมมองในการทำงานได้อย่างละเอียด ชิ้นงานที่ได้ออกมาจึงมีความประณีต
วัตถุประสงค์หลักในการสร้างระบบ CNC
ด้วยการทำงานที่ซับซ้อนในชิ้นงานที่ต้องใช้ความละเอียดแม่นยำสูง วัตถุประสงค์ของเครื่อง CNC จึงถูกสร้างขึ้นมาเพื่องานนี้โดยเฉพาะ เป็นระบบคอมพิวเตอร์ที่มีเป้าหมายเพื่อใช้สำหรับการเปลี่ยนแปลง ควบคุมการทำงานของเครื่องจักรกลทั่วไปที่เป็นพื้นฐาน เดิมทีจะใช้แรงงานคนเป็นคนควบคุมเครื่องจักรเหล่านี้ แต่ด้วยการผลิตเครื่องนี้เข้ามา ช่วยให้เราควบคุมเครื่องจักรได้อัตโนมัติ ทำงานด้วยตัวเอง เพียงแค่การโปรแกรมข้อมูลที่ต้องการเข้าไป
การทำงานของระบบ CNC ยังช่วยเพิ่มความสามารถของเครื่องจักรทั่วๆ ไปให้สามารถทำงานที่ดีเยี่ยมเกินขีดจำกัดเดิมได้ โดยเฉพาะงานที่มีความซับซ้อนสูง ได้ทั้งความแม่นยำและรวดเร็ว ชนิดที่ความเข้าใจของแรงงานคนจะสามารถเข้าถึงได้ ในระบบของมันจะสามารถควบคุมกับเครื่องจักรหลายสิบตัวได้ จึงใช้เวลาในการทำงานไม่นาน ก็จะได้ชิ้นงานที่สมบูรณ์ออกมา
ในการประยุกต์ใช้เอาระบบ CNC เข้าไปทำงานกับเครื่องจักรพื้นฐาน ตัว CNC จะมีส่วนประกอบเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าจำนวนหนึ่ง เพื่อนำไปใช้ในการหมุนเกลียวทำหน้าที่แทนมือคน และอีกส่วนคือ ระบบคอมพิวเตอร์ที่ใช้สำหรับควบคุมความเร็วของมอเตอร์สำหรับหมุนเกลียว ความละเอียดในการควบคุมทำได้มากถึง 0.1 องศา และอาจดีมากกว่าที่เราคาดคิดได้ถึง 0.02 มิลลิเมตร
สำหรับในปัจจุบัน การใช้ระบบควบคุมเครื่องจักรด้วย CNC ที่เชื่อมต่อเข้ากับเครื่องจักรขั้นพื้นฐานในอุตสาหกรรมการผลิตชิ้นส่วนที่เกี่ยวกับเครื่องยนตร์ เครื่องจักรกล หรือแม่พิมพ์ จะเห็นได้ว่าเป็นอุปกรณ์ที่ล้วนมีความซับซ้อนและไม่ควรเกิดปัญหาผิดพลาด นอกจากนี้ยังรวมไปถึงการซ่อมและสร้างในหน่วยงานต่างๆ เกี่ยวกับเครื่องจักร โดยค่าใช้จ่ายเบื้องต้นสำหรับการทำงานของระบบ CNC ในทางอุตสาหกรรมนั้น จะอยู่ราวๆ หลายพันล้านบาท
สำหรับในทางปฏิบัติระบบนี้จะถูกควบคุมโดยผู้เชี่ยวชาญ มีการนำเข้าจากประเทศที่พัฒนาแล้ว เช่น เยอรมัน, สหรัฐอเมริกา และญี่ปุ่น เป็นต้น ระบบดังกล่าวเป็นเทคโนโลยีที่ต้องผลิตโดยกระบวนการชั้นสูง มีการออกแบบที่ซับซ้อน และต้องทำความเข้าใจในการใช้งาน ซึ่งต้องสามารถทำงานได้จริง
สำหรับในประเทศไทย ดร.พินิจ งามสม ได้ใช้เวลามากกว่า 4 ปีสำหรับการวิจัยระบบ CNC ดังกล่าว ทั้งออกแบบ และพัฒนาจนสามารถสร้างระบบที่ซับซ้อนสำหรับการทำงานกับเครื่องจักรได้สำเร็จ สามารถนำมาใช้งานได้จริง โดยมีงานวิจัยที่เป็นพื้นฐานของผลงานดังกล่าวได้รับการยกให้กลายเป็นบทความดีเด่นในสาขา Dynamics, Systems, and Control ในการประชุมของเครือข่ายวิศวเครื่องกลแห่งประเทศไทย ในปี พ.ศ. 2545 จากนั้นก็ได้ถูกตีพิมพ์ในวารสารสากลทางวิชาการที่น่าเชื่อถือนั่นก็คือ Journal of Dynamic System, Measurement, and Control โดย American Society of Mechanical Engineers ในช่วงปี พ.ศ. 2546
ระบบเครื่อง CNC กับการประยุกต์ใช้ในผลิตภัณฑ์ต่างๆ
- ในการทำงานที่เกี่ยวข้องกับการตัดออกแบบเฟอร์นิเจอร์ ซึ่งจะให้ชิ้นงานที่ออกมาสวยงามและมีความเรียบเนียน
- การตัดและออกแบบงานในอุตสาหกรรมรองเท้า
- การสร้างเครื่องยนต์และอุปกรณ์ต่างๆ ในงานอุตสาหกรรมยานยนต์
- งานออกแบบ งานสถาปนิก และการออกแบบโมเด็มต่างๆ
- การออกแบบผลิตภัณฑ์ที่มาจากอัญมณี
- งานที่มีการตกแต่งหรืองานแกะสลัก
- งานที่เกี่ยวข้องกับการผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักร
- งานตกแต่งอุปกรณ์สำหรับรถยนต์ รวมถึงรถประเภทอื่น
ข้อดีของระบบ CNC
- เป็นระบบเครื่องที่ออกแบบมาเพื่อควบคุมงานที่มีคามละเอียดสูง ให้ชิ้นที่ออกมาเป็นไปตามมาตรฐานที่วางเอาไว้แบบไม่ผิดพลาด
- ตัวงานที่ออกแบบแต่ละชิ้น หากเป็นชนิดเดียวกัน จะมีคุณภาพและขนาดที่เท่ากันทุกๆ ชิ้น เพราะเป็นการสั่งงานจากระบบโปรแกรมคอมพิวเตอร์ในเครื่องจักร ไม่ได้ผ่านจากความคิดของมนุษย์ โอกาสจึงผิดพลาดต่ำมากๆ หรือไม่มีการผิดพลาดเกิดขึ้น
- ผลิตงานออกมาได้อย่างรวดเร็ว ไม่เปลืองพื้นที่การทำงานและการจัดเก็บชิ้นงาน
- ตัวงานออกมาได้มาตรฐานสูง แม้ว่าจะเป็นชิ้นงานที่มีความยากและซับซ้อนมาก
- ลดเวลาสำหรับการตรวจสอบสภาพชิ้นงาน ช่วยลดแรงงานในการผลิตไปในตัว
ข้อเสียของระบบ CNC
- ระบบเครื่อง CNC มีความซับซ้อนในการออกแบบและการผลิต จึงทำให้มีราคาค่อนข้างสูง อีกทั้งยังจำเป็นต้องนำเข้าและมีค่าบำรุงเครื่องจักรในราคาสูง
- ราคาซ่อมของตัวเครื่องหากเกิดปัญหาขึ้นมีราคาสูมาก และต้องใช้ผู้ที่มีความเชี่ยวชาญ
- เครื่องจักรจะต้องถูกทำงานเป็นประจำ มิเช่นนั้นจะทำให้เสื่อมสภาพ
- ต้องมีพื้นที่มากพอให้กับผู้เขียนโปรแกรม NC
- เหมาะสำหรับการทำงานจำนวนมากๆ เท่านั้น ไม่คุ้มกับการใช้ผลิตงานจำนวนน้อยชิ้น
- ระบบการควบคุมเครื่องเป็นภาษาอังกฤษ ผู้เขียนโปรแกรมจะต้องมีความเชี่ยวชาญเป็นอย่างดี
สรุปได้ว่าตัวเครื่อง CNC เป็นตัวช่วยที่ควบคุมมุม ความเร็ว และแรงบิดให้ตรงจุดที่ต้องการในทุกๆ ชิ้นงาน เหมาะสำหรับชิ้นงานที่ใช้แรงงานคนกะระยะความแน่นอนได้ยากและมีความผิดพลาดสูง ก็จะนำเอาระบบดังกล่าวมาเชื่อมต่อกับเครื่องจักรพื้นฐานเหล่านั้นแทน