เครื่อง CNC (Computer Numerical Control) เป็นเครื่องมือการผลิตที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ซึ่งใช้ในการผลิตชิ้นส่วนและผลิตภัณฑ์ที่มีความแม่นยำและเที่ยงตรงสูง
ทำงานผ่านชุดคำสั่งที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้าซึ่งกำหนดการเคลื่อนที่ของเครื่องมือและอุปกรณ์ของเครื่องจักร คำแนะนำเหล่านี้สร้างขึ้นโดยใช้ซอฟต์แวร์พิเศษตามโมเดล CAD (Computer-Aided Design)
เครื่องจักร CNC ใช้ระบบส่งกำลังต่างๆ ในการแปลงกำลังจากมอเตอร์เป็นการควบคุมการเคลื่อนที่ในแกนต่างๆ (X, Y, Z และบางครั้งก็มากกว่านั้น)
คุณจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับระบบส่งกำลังของเครื่องจักร CNC โดยละเอียดในบทความนี้เอาล่ะ มาดำดิ่งกันเถอะ!
ระบบส่งกำลังในเครื่อง CNC (Computer Numerical Control) มีหน้าที่แปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนของมอเตอร์ให้เป็นการเคลื่อนที่ที่แม่นยำตามแกนต่างๆ (X, Y, Z ฯลฯ) การเคลื่อนไหวเหล่านี้ช่วยให้การตัดหรือเครื่องมืออื่นๆ ที่ติดตั้งอยู่บนเครื่องจักรทำงานได้อย่างแม่นยำตามคำแนะนำที่ตั้งโปรแกรมไว้
โดยทั่วไปจะใช้ระบบส่งกำลังหลายประเภทในเครื่อง CNC มาสำรวจอย่างละเอียดกันดีกว่า
การส่งผ่านบอลสกรูเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในเครื่องจักร CNC (Computer Numerical Control) หลายเครื่อง ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับการแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นที่แม่นยำ เป็นตัวเลือกยอดนิยมเนื่องจากมีประสิทธิภาพและความแม่นยำสูง นี่คือวิธีการทำงาน:
● เพลาสกรู: นี่คือเพลาเกลียวที่มีร่องเกลียวที่ใช้ควบคุมการเคลื่อนที่ของตลับลูกปืน
● ตลับลูกปืนเม็ดกลม: วางไว้ภายในร่องเกลียวและหมุนเวียนระหว่างน็อตและเพลาสกรู ลดแรงเสียดทานและช่วยให้เคลื่อนไหวได้อย่างราบรื่น
● น็อต: น็อตประกอบด้วยลูกปืนและติดตั้งเข้ากับเพลาสกรู ในขณะที่เพลาหมุน น็อตจะเคลื่อนไปตามเพลา โดยเปลี่ยนการเคลื่อนที่แบบหมุนให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้น.
1. การแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุน: เมื่อมอเตอร์หมุนเพลาสกรู ลูกปืน ภายในร่องจะช่วยให้น็อตเคลื่อนที่ไปตามเพลา
2. การสร้างการเคลื่อนที่เชิงเส้น: การเคลื่อนที่เชิงเส้นของน็อตไปตามเพลาแปลเป็นการเคลื่อนที่ในทิศทางเฉพาะ การเคลื่อนไหวนี้ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ ในเครื่องจักร CNC เช่น การวางตำแหน่งเครื่องมือตัดหรือชิ้นงานอย่างแม่นยำ
● ความแม่นยำสูง: การส่งผ่านบอลสกรูขึ้นชื่อในด้านความแม่นยำ ทำให้เหมาะสำหรับเครื่องจักร CNC ที่ต้องการพิกัดความเผื่อที่ละเอียดและการเคลื่อนไหวที่แม่นยำ
● ประสิทธิภาพ: ให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่าระบบส่งกำลังอื่นๆ ช่วยลดการสูญเสียพลังงานเนื่องจากแรงเสียดทาน
การส่งผ่านบอลสกรูใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องจักร CNC ซึ่งความแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญ พบได้ในโรงงาน CNC เครื่องกลึง และอุปกรณ์อื่นๆ ที่ต้องการการวางตำแหน่งที่แม่นยำและการเคลื่อนที่เชิงเส้นที่ราบรื่น
เช่นเดียวกับการส่งบอลสกรู การส่งลีดสกรูเป็นกลไกที่ใช้ในเครื่อง CNC (Computer Numerical Control) เพื่อแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้น ต่อไปนี้คือภาพรวมของระบบส่งกำลังลีดสกรู:
● เพลาสกรู: ลีดสกรูเป็นเพลาเกลียว คล้ายกับสลักเกลียว โดยมีเกลียวต่อเนื่องเพียงเส้นเดียว
● น็อต: น็อตมีเกลียวอยู่ภายในเพื่อให้ตรงกับเกลียวของสกรู ติดตั้งอยู่บนเพลาและเคลื่อนที่ไปตามการหมุนของสกรู
1. การแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุน: เมื่อมอเตอร์หมุนลีดสกรู น็อตจะเคลื่อนที่ไปตามเพลา เพื่อแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้น
2. การสร้างการเคลื่อนที่เชิงเส้น: การเคลื่อนที่เชิงเส้นนี้จะวางตำแหน่งและเคลื่อนย้ายส่วนประกอบต่างๆ ในเครื่อง CNC เช่น เครื่องมือหรือชิ้นงาน ไปตามแกนใดแกนหนึ่ง
● ความเรียบง่าย: การส่งผ่านลีดสกรูมีโครงสร้างง่ายกว่าบอลสกรู ทำให้คุ้มค่าและง่ายต่อการผลิต
● ความเหมาะสมสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการน้อยกว่า: เหมาะสำหรับการใช้งานที่ไม่ต้องการความแม่นยำสูง เช่น ในเครื่องจักร CNC ที่เรียบง่ายกว่า หรือการเคลื่อนไหวบางอย่างที่ไม่ต้องการการวางตำแหน่งที่แม่นยำสูง
ระบบส่งกำลังลีดสกรูสามารถใช้งานได้กับเครื่องจักร CNC ที่มีความต้องการน้อยกว่า หรือในสถานการณ์ที่ความแม่นยำสูงไม่ใช่ประเด็นหลัก ใช้ในอุปกรณ์ CNC ราคาประหยัดหรือเป็นงานอดิเรก
แม้ว่าการส่งลีดสกรูจะง่ายกว่าและราคาไม่แพงกว่าบอลสกรู แต่ก็อาจให้ความแม่นยำไม่เท่ากัน การใช้งานขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะของการใช้งาน CNC และพิกัดความเผื่อที่จำเป็นสำหรับการเคลื่อนไหว
ระบบส่งกำลังแบบแร็คแอนด์พิเนียนเป็นระบบกลไกที่ใช้ในเครื่อง CNC (Computer Numerical Control) เพื่อแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้น ภาพรวมของวิธีการทำงานมีดังนี้:
● แร็ค: แท่งตรงที่มีฟันหรือร่องตามความยาว ชั้นวางได้รับการแก้ไขแล้ว และฟันก็ประกบกันกับเฟืองของเฟือง
● เฟือง: เฟืองขนาดเล็กที่ประกอบกับฟันบนชั้นวาง เมื่อปีกนกหมุน จะทำให้ชั้นวางเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง
1. การแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุน: มอเตอร์หมุนเฟืองเฟือง
2. การสร้างการเคลื่อนที่เชิงเส้น: ขณะที่เฟืองเฟืองหมุน จะประกอบเข้ากับฟันบนแร็ค ส่งผลให้แร็คเคลื่อนที่ในทิศทางเชิงเส้น การเคลื่อนไหวนี้จะวางตำแหน่งส่วนประกอบต่างๆ ในเครื่อง CNC ตามแกนที่กำหนด
● ความเร็วและการเคลื่อนที่ในระยะไกล: ระบบแร็คแอนด์พีเนียนมีข้อดีสำหรับการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วในระยะทางไกล ทำให้เหมาะสำหรับเครื่องจักร CNC ขนาดใหญ่หรือการเคลื่อนไหวที่ต้องการความเร็วมากกว่าความแม่นยำ
● การออกแบบที่เรียบง่าย: ระบบค่อนข้างง่ายในการออกแบบและประกอบ
การส่งผ่านแบบแร็คแอนด์พีเนียนมักใช้ในเครื่องจักร CNC ขนาดใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ที่จำเป็นต้องมีการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วและครอบคลุมระยะทางที่ไกลกว่า เช่น ในเราเตอร์ CNC บางตัวที่ใช้สำหรับงานไม้หรือในการผลิตขนาดใหญ่ที่ต้องใช้ความเร็วสูง
การเลือกระบบส่งกำลังในเครื่อง CNC มักจะขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะของการใช้งาน ปัจจัยด้านความสมดุล เช่น ความแม่นยำ ความเร็ว และลักษณะของการทำงานที่จะดำเนินการ
การส่งกำลังด้วยสายพานในเครื่อง CNC (Computer Numerical Control) เป็นระบบที่ใช้สายพานและรอกเพื่อถ่ายโอนการเคลื่อนที่แบบหมุนจากมอเตอร์ไปสู่การเคลื่อนที่เชิงเส้นในแกนของเครื่องจักร ภาพรวมของระบบส่งกำลังนี้มีดังนี้:
● สายพาน: ทำจากวัสดุ เช่น ยางหรือโพลีเมอร์ สายพานจะเชื่อมต่อรอกเพื่อส่งกำลัง มีจำหน่ายหลายประเภท เช่น สายพานไทม์มิ่งหรือสายพานร่องวี
● รอก: คือล้อที่มีพื้นผิวเป็นร่องซึ่งมีสายพานอยู่ สายพานจะเชื่อมต่อรอกบนมอเตอร์และแกนที่จะเคลื่อนย้าย
1. การแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุน: มอเตอร์จะหมุนรอกตัวหนึ่งที่เชื่อมต่อด้วยสายพานไปยังอีกตัวหนึ่ง
2. การสร้างการเคลื่อนที่เชิงเส้น: ขณะที่รอกที่เชื่อมต่ออยู่หมุนอยู่ สายพานจะเคลื่อน ซึ่งจะเคลื่อนรอกบนแกน ทำให้เกิดการเคลื่อนที่เชิงเส้น การเคลื่อนไหวนี้วางตำแหน่งส่วนประกอบในเครื่อง CNC ตามแกนที่กำหนด
● คุ้มค่า: ระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานมักจะมีราคาไม่แพงกว่าระบบส่งกำลังอื่นๆ เช่น บอลสกรูหรือแร็คแอนด์พีเนียน
● การทำงานที่เงียบกว่า: ทำงานเงียบกว่าระบบที่มีเกียร์และบอลสกรู
การส่งผ่านสายพานมักใช้ในเครื่องจักร CNC ซึ่งความแม่นยำสูงไม่สำคัญ เช่น เราเตอร์ CNC ระดับเริ่มต้นหรืองานอดิเรกบางรุ่น หรือเครื่องจักรขนาดเล็ก เหมาะกับการใช้งานที่ต้นทุนและความเรียบง่ายมีความสำคัญมากกว่าความแม่นยำระดับสูงสุด
การเลือกใช้ระบบส่งกำลังในเครื่อง CNC ขึ้นอยู่กับความต้องการเฉพาะของการใช้งาน ปัจจัยด้านความสมดุล เช่น ความแม่นยำ ความเร็ว ความสามารถในการรับน้ำหนัก และความคุ้มค่า
มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อระบบส่งกำลัง CNC มาพูดคุยกันบางส่วนกัน
● ความต้องการความแม่นยำสูง: หากการใช้งานต้องการความแม่นยำสูง เช่น ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศหรือการแพทย์ ระบบส่งกำลัง เช่น บอลสกรู จะถูกเลือกใช้เนื่องจากความแม่นยำ
● ต้องการความแม่นยำน้อยลง: สำหรับการใช้งานที่ยอมรับความแม่นยำต่ำกว่าได้ อาจใช้โซลูชันที่คุ้มต้นทุน เช่น สายพานขับหรือลีดสกรู
● การเคลื่อนไหวที่รวดเร็ว: ระบบ เช่น แร็คแอนด์พีเนียน เหมาะสำหรับการเคลื่อนไหวที่รวดเร็วและครอบคลุมระยะทางที่ไกลขึ้นเนื่องจากประสิทธิภาพด้านความเร็ว
● การเคลื่อนไหวช้ากว่าแต่แม่นยำ: บอลสกรูมีความแม่นยำสูงกว่าแต่อาจลดความเร็วลงเมื่อเทียบกับระบบอื่นๆ
● ภาระหนัก: ระบบส่งกำลังจะต้องรองรับน้ำหนักที่ต้องการโดยไม่กระทบต่อการเคลื่อนไหวหรือก่อให้เกิดความเสียหาย ระบบที่แข็งแกร่ง เช่น บอลสกรู แร็ค และพีเนียนอาจเหมาะกับการบรรทุกหนัก
● ข้อจำกัดด้านงบประมาณ: บางระบบ เช่น สายพานขับหรือลีดสกรู มีความคุ้มค่ามากกว่าบอลสกรูหรือระบบแร็คแอนด์พีเนียน หากความแม่นยำไม่ใช่ลำดับความสำคัญสูงสุด อาจเลือกตัวเลือกที่คุ้มต้นทุนได้
● ความต้องการในการบำรุงรักษา: ระบบที่ต้องการการบำรุงรักษาน้อยกว่า เช่น สายพานขับหรือลีดสกรู อาจเลือกใช้ในสถานการณ์ที่ไม่สามารถบำรุงรักษาบ่อยครั้งหรือคุ้มต้นทุนได้
● อายุยืนยาว: ลักษณะอายุการใช้งานและการสึกหรอของระบบส่งกำลังเป็นปัจจัยสำคัญในการเลือกระบบที่ให้ประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอตลอดเวลา
● ข้อกำหนดเฉพาะของอุตสาหกรรม: อุตสาหกรรมต่างๆ อาจมีความต้องการเฉพาะ ตัวอย่างเช่น เครื่องจักร CNC สำหรับงานไม้ให้ความสำคัญกับความเร็วมากกว่าความแม่นยำ ในขณะที่งานโลหะที่มีความแม่นยำสูงต้องการความแม่นยำสูงสุด
● การเลือกระบบส่งกำลังมักมีความสมดุลระหว่างปัจจัยเหล่านี้ โดยที่ข้อกำหนดเฉพาะของการใช้งาน CNC รวมถึงความแม่นยำ ความเร็ว ความสามารถในการรับน้ำหนัก และความคุ้มค่า มีอิทธิพลต่อกระบวนการตัดสินใจ
โครงสร้างการขับเคลื่อนในเครื่อง CNC (Computer Numerical Control) ครอบคลุมองค์ประกอบที่เปิดใช้งานและควบคุมการเคลื่อนที่ของแกนของเครื่องจักร เป็นส่วนสำคัญของระบบ CNC ซึ่งรับผิดชอบในการแปลงกำลังหมุนจากมอเตอร์ให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นที่แม่นยำ นี่คือองค์ประกอบหลัก:
มอเตอร์ขับเคลื่อนหลัก: มอเตอร์เหล่านี้ให้กำลังหมุนที่จำเป็นสำหรับการทำงานของเครื่องจักร อาจเป็นเซอร์โวหรือสเต็ปเปอร์มอเตอร์ก็ได้ โดยเลือกตามความแม่นยำ แรงบิด และราคา
บอลสกรู ลีดสกรู แร็คแอนด์พีเนียน สายพานขับเคลื่อน: ระบบเหล่านี้มีหน้าที่ในการแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนของมอเตอร์ให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นตามแนวแกนของเครื่องจักร (X, Y, Z ฯลฯ)
ราง รางนำ และแบริ่ง: สิ่งเหล่านี้เป็นรางให้ระบบส่งกำลังเคลื่อนที่ไป ทำให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรและความแม่นยำในการเคลื่อนย้ายส่วนประกอบของเครื่องจักร
ตัวควบคุม CNC: ควบคุมและประสานการเคลื่อนที่ของมอเตอร์และระบบส่งกำลังตามคำแนะนำที่ได้รับจากโค้ดหรือซอฟต์แวร์ที่ตั้งโปรแกรมไว้
ตัวเปลี่ยนเครื่องมือหรืออุปกรณ์จับยึดชิ้นงาน: ส่วนประกอบเหล่านี้จะยึดเครื่องมือตัดหรือชิ้นงานให้เข้าที่ในขณะที่เครื่องจักรทำงาน
แผงป้องกันความปลอดภัย กรอบหุ้ม และการหยุดฉุกเฉิน: สิ่งเหล่านี้รับประกันความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงานและปกป้องส่วนประกอบของเครื่องจักรระหว่างการทำงาน
ระบบหล่อลื่นหรืออัดจาระบี: ระบบเหล่านี้ช่วยให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว เช่น กลไกการส่งกำลังและลิเนียร์ไกด์ ได้รับการหล่อลื่นอย่างเหมาะสมเพื่อลดแรงเสียดทานและการสึกหรอ
ระบบหล่อเย็น, สายพานลำเลียงแบบชิป: สิ่งเหล่านี้จะจัดการความร้อนที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการตัดเฉือนและกำจัดของเสีย (ชิป) ออกจากพื้นที่ทำงาน
เครื่องมือกล CNC (Computer Numerical Control) มีคุณลักษณะหลายประการที่เอื้อต่อประสิทธิภาพ ความแม่นยำ และความคล่องตัว นี่คือลักษณะสำคัญบางประการ:
เครื่องจักร CNC ขึ้นชื่อในด้านความแม่นยำสูง ช่วยให้ทำงานได้อย่างแม่นยำและทำซ้ำได้ นี่เป็นสิ่งสำคัญในอุตสาหกรรมที่ต้องมีพิกัดความเผื่อต่ำ
เครื่องจักร CNC ให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำเนื่องจากลักษณะการทำงานที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ ความแม่นยำนี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผลิตส่วนประกอบที่ซับซ้อนด้วยขนาดที่แม่นยำ
เครื่องจักร CNC สามารถดำเนินการได้หลากหลาย ตั้งแต่การเจาะและการกัดแบบธรรมดาไปจนถึงกระบวนการที่ซับซ้อน เช่น การสร้างโครงร่าง 3 มิติ ความอเนกประสงค์ทำให้เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมและการใช้งานต่างๆ
ระบบอัตโนมัติเป็นคุณลักษณะพื้นฐานของการตัดเฉือน CNC เมื่อตั้งโปรแกรมแล้ว เครื่องจักร CNC สามารถทำงานได้โดยอัตโนมัติ ช่วยลดความจำเป็นในการแทรกแซงของมนุษย์อย่างต่อเนื่องในระหว่างการผลิต
เครื่องจักร CNC มีความสามารถในการทำซ้ำสูง ซึ่งหมายความว่าสามารถผลิตชิ้นส่วนหรือผลิตภัณฑ์เดียวกันได้อย่างแม่นยำสม่ำเสมอตลอดการดำเนินการผลิตหลายครั้ง นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการรักษาคุณภาพและความสม่ำเสมอ
การตัดเฉือน CNC เป็นเลิศในการผลิตชิ้นส่วนที่มีรูปทรงที่ซับซ้อนและซับซ้อนซึ่งอาจท้าทายหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะทำด้วยตนเอง
เครื่องจักร CNC ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งมักจะลดเวลาในการผลิตลงเมื่อเทียบกับการตัดเฉือนด้วยมือแบบดั้งเดิม ประสิทธิภาพนี้เป็นประโยชน์ต่อการผลิตจำนวนมากและตรงตามกำหนดเวลาที่จำกัด
เครื่องจักร CNC สามารถตั้งโปรแกรมใหม่ได้อย่างง่ายดายเพื่อผลิตชิ้นส่วนหรือต้นแบบที่แตกต่างกัน ช่วยให้ปรับแต่งได้อย่างรวดเร็วตามการเปลี่ยนแปลงการออกแบบหรือข้อกำหนดเฉพาะ
เครื่องจักร CNC สามารถทำงานกับวัสดุได้หลากหลาย รวมถึงโลหะ พลาสติก วัสดุผสม และไม้ ทำให้สามารถปรับให้เข้ากับความต้องการในการผลิตที่แตกต่างกันได้
เครื่องจักร CNC ให้การตรวจสอบและควบคุมพารามิเตอร์ต่างๆ แบบเรียลไทม์ ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถปรับการตั้งค่าและแก้ไขปัญหาได้ทันที
บทความต่อไปนี้เกี่ยวข้องกับระบบส่งกำลัง CNC และประเภทของระบบ รวมถึงระบบส่งกำลังแบบบอลสกรู ระบบส่งกำลังลีดสกรู ระบบส่งกำลังแบบแร็คแอนด์พีเนียน และระบบส่งกำลังแบบขับเคลื่อนด้วยสายพาน
นอกจากนี้ ยังให้รายละเอียดเกี่ยวกับปัจจัยที่ส่งผลต่อระบบส่งกำลัง CNC โครงสร้างการขับเคลื่อนของเครื่องจักร CNC และคุณลักษณะของเครื่องมือเครื่องจักร CNC
หากคุณมีคำถามหรือต้องการเครื่องมือตัดเฉือน โปรดติดต่อ ยางเซ่น ทีมตอนนี้!