บทนำเครื่องจักรกลซีเอ็นซี

เครื่องจักรกลซีเอ็นซีถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับกระบวนการผลิตแบบลดทอน ในการตัดเฉือน CNC วัตถุดิบจะถูกลบออกจากสต็อกวัสดุที่เป็นของแข็งโดยเครื่องมือตัดต่างๆ เพื่อสร้างชิ้นส่วนสุดท้ายด้วยรูปทรงที่ออกแบบไว้ในไฟล์ CAD วัสดุ CNC เหล่านี้มีทั้งโลหะและพลาสติก การตัดเฉือน CNC สามารถผลิตชิ้นส่วนสุดท้ายที่มีความทนทานสูงและคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสำหรับการใช้งานครั้งเดียวและการผลิตปริมาณน้อยถึงปานกลางที่มีความสามารถในการทำซ้ำสูง ในขณะที่เปรียบเทียบกับการพิมพ์ 3 มิติ การตัดเฉือน CNC ยังคงมีข้อจำกัดตามธรรมชาติบางประการในเหตุผลของวิธีการลบ

วิธีการกลึง CNC

วิธีการกลึง CNC มีสองวิธีหลักคือการกัด CNC และการกลึง CNC แต่ละวิธีมีข้อดีสำหรับรูปทรงการผลิตที่แตกต่างกันซึ่งมีลักษณะเฉพาะ วิธีการตัดเฉือนอื่นๆ เช่น การตัดเฉือนแบบ 5 แกน การตัดเฉือนแบบ 3 แกนสามารถกำหนดเป็นการผสมผสานวิธีการพื้นฐานเหล่านี้ได้

กระบวนการกัด CNC

งานกัดซีเอ็นซีเนื่องจากเป็นสถาปัตยกรรมเครื่อง CNC ที่ได้รับความนิยมมากที่สุด ปกติแล้วจะมีความหมายเหมือนกันกับคำว่าเครื่องจักรซีเอ็นซี ในกระบวนการกัด CNC บล็อกโลหะดิบจะถูกติดตั้งบนแท่นเครื่อง CNC และเครื่องมือตัดแบบหมุนจะขจัดวัสดุที่ไม่จำเป็นสำหรับรูปทรงขั้นสุดท้าย กระบวนการกัด CNC ขั้นพื้นฐานดังต่อไปนี้:

  1. เจ้าหน้าที่ควบคุมเครื่องจักร CNC จะถ่ายโอนแบบร่างทางเทคนิคของแบบจำลอง CAD ไปเป็นชุดคำสั่ง ซึ่งสามารถตีความได้ด้วยเครื่อง CNC (รหัส G)
  2. บล็อกวัสดุหรือชิ้นงานจะถูกวางบนแท่นและตัดเป็นขนาดที่ต้องการ การวางตำแหน่งและการจัดตำแหน่งที่แม่นยำเป็นหัวใจสำคัญของการผลิตชิ้นส่วน CNC ที่แม่นยำ ดังนั้นเราจึงต้องการเครื่องมือพิเศษของ Metrology เช่น การสัมผัสที่พิสูจน์ได้เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์นี้
  3. เครื่องมือตัดพิเศษที่มีความเร็วสูงหลายพันรอบต่อนาทีจะขจัดวัสดุไปยังรูปทรงที่ต้องการ โดยปกติ เราจำเป็นต้องผ่านหลายครั้งเพื่อสร้างชิ้นส่วนที่ออกแบบ ประการแรก นำวัสดุที่เป็นบล็อกออกจากบล็อกอย่างรวดเร็วเพื่อประมาณรูปทรงทางเรขาคณิตที่มีความแม่นยำต่ำกว่า จากนั้นผ่านการตกแต่งอย่างน้อยหนึ่งรอบเพื่อผลิตชิ้นส่วนสุดท้าย
  4. เมื่อรุ่นที่มีคุณสมบัติซับซ้อน ซึ่งยากต่อการเข้าถึงในการตั้งค่าเพียงครั้งเดียวด้วยเครื่องมือตัด เช่น ช่องเสียบที่ด้านหลัง เราจำเป็นต้องพลิกชิ้นส่วนและทำซ้ำขั้นตอนข้างต้นซ้ำจนกว่าชิ้นส่วนสุดท้ายจะถูกสร้างขึ้นตามความต้องการ

หลังจากกระบวนการกัด จำเป็นต้องทำการลบคมเพื่อให้ชิ้นส่วนสำเร็จ การลบคมเป็นกระบวนการแบบแมนนวลในการขจัดตำหนิเล็กๆ น้อยๆ ที่ขอบคม หากมีการระบุค่าความคลาดเคลื่อนที่สูงกว่าในการเขียนแบบทางเทคนิค เราก็ไม่จำเป็นต้องตรวจสอบมิติที่สำคัญด้วย ในที่สุด ชิ้นส่วนก็พร้อมสำหรับการใช้งานหรือหลังการประมวลผล

ระบบกัด CNC ส่วนใหญ่มี 3 องศาเชิงเส้นปกติ, แกน X, Y และ Z ระบบขั้นสูง 5 องศาเพิ่มการหมุนมากขึ้นบนเตียงหรือหัวเครื่องมือเป็นแกน A และ B เครื่องจักรกลซีเอ็นซี 5 แกนสามารถผลิตชิ้นส่วนเรขาคณิตที่ซับซ้อนได้โดยไม่ต้องตั้งค่าเครื่องจักรหลายเครื่อง

กระบวนการกลึง CNC

เครื่องกลึง CNCเป็นกระบวนการที่ใช้เครื่องมือตัดแบบอยู่กับที่เพื่อขจัดวัสดุของบล็อกบนหัวจับหมุน ในที่สุดก็สร้างชิ้นส่วนที่มีความสมมาตรตามแกนกลาง โดยปกติสามารถผลิตชิ้นส่วนที่กลึงได้เร็วกว่าชิ้นส่วนที่กลึงด้วยต้นทุนที่ต่ำกว่า ขั้นตอนหลักของการกลึง CNC ดังต่อไปนี้:

  1. G-code จะถูกสร้างขึ้นจากรูปแบบ CAD ที่ออกแบบ จากนั้นเลือกวัสดุสต็อคกระบอกสูบขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่เหมาะสมและโหลดในเครื่อง CNC
  2. สต็อกวัสดุจะหมุนด้วยความเร็วสูง และเครื่องมือตัดแบบอยู่กับที่จะติดตามแนวเส้นของมัน นำวัสดุออกไปเรื่อยๆ จนถึงรูปทรงการออกแบบขั้นสุดท้าย คุณสมบัติรูบนแกนกลางสามารถผลิตได้โดยดอกสว่านกลางและเครื่องมือตัดภายใน
  3. เมื่อจำเป็นต้องพลิกหรือเคลื่อนย้ายชิ้นส่วนที่ซับซ้อนแล้ว ให้ทำซ้ำขั้นตอนการตัดเพื่อสร้างรูปทรงสุดท้ายที่จำเป็น มิฉะนั้น ชิ้นส่วนที่ผ่านกระบวนการสามารถตัดเป็นสต็อกเพื่อการใช้งานหรือหลังการประมวลผลได้

ระบบกลึง CNC เรียกอีกอย่างว่าเครื่องกลึง ซึ่งใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนทรงกระบอก นอกจากนี้ ชิ้นส่วนที่ไม่ใช่ทรงกระบอกยังสามารถผลิตได้ด้วยเครื่องกลึง CNC แบบหลายแกนที่ทันสมัยของ CNC ซึ่งสามารถติดตั้งเครื่องมือกัด CNC ได้ ระบบเหล่านี้รวมการกลึง CNC ที่ให้ผลผลิตสูงเข้ากับความสามารถในการกัด CNC เพื่อสร้างรูปทรงที่หลากหลายพร้อมสมมาตรในการหมุนที่หลวมกว่า เช่น เพลาลูกเบี้ยวและใบพัดคอมเพรสเซอร์

เนื่องจากระบบกัดและกลึง CNC นั้นไม่ชัดเจน ดังนั้นเราจะเน้นที่การกัด CNC เนื่องจากเป็นกระบวนการผลิตที่ใช้กันทั่วไปมากกว่า

พารามิเตอร์เครื่อง CNC

ผู้ควบคุมเครื่องจักร CNC จะกำหนดพารามิเตอร์การตัดเฉือนในกระบวนการสร้างรหัส G ซึ่งปกติคือขนาดและความแม่นยำในการสร้าง

เครื่อง CNC มีขนาดบิลด์ขนาดใหญ่ ระบบกัด CNC สามารถผลิตขนาดสูงสุด 2000 × 800 × 100 มม. ระบบกลึง CNC สามารถผลิตเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 500 มม.

เครื่องจักรกลซีเอ็นซีสามารถให้ชิ้นส่วนกลึงที่มีความแม่นยำสูงและความทนทานสูง พิกัดความเผื่อมาตรฐานของเราคือความแม่นยำ ± 0.125 มม. ความคลาดเคลื่อนแน่นสามารถบรรลุความแม่นยำ ± 0.025 มม.

พารามิเตอร์เครื่อง CNC

ผู้ควบคุมเครื่องจักร CNC จะกำหนดพารามิเตอร์การตัดเฉือนในกระบวนการสร้างรหัส G ซึ่งปกติคือขนาดและความแม่นยำในการสร้าง

เครื่อง CNC มีขนาดบิลด์ขนาดใหญ่ ระบบกัด CNC สามารถผลิตขนาดสูงสุด 2000 × 800 × 100 มม. ระบบกลึง CNC สามารถผลิตเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 500 มม.

เครื่องจักรกลซีเอ็นซีสามารถให้ชิ้นส่วนกลึงที่มีความแม่นยำสูงและความทนทานสูง พิกัดความเผื่อมาตรฐานของเราคือความแม่นยำ ± 0.125 มม. ความคลาดเคลื่อนแน่นสามารถบรรลุความแม่นยำ ± 0.025 มม.

เครื่องมือตัด CNC

เครื่อง CNC ใช้เครื่องมือตัดต่างๆ เพื่อสร้างรูปทรงต่างๆ เราจะแนะนำเครื่องมือตัดเฉือนที่ใช้กันทั่วไปใน CNC:

เครื่องมือโรงสีรวมแบบธรรมดา 3 แบบ คือ หัวแบน หัวกระทิง และหัวบอล เครื่องมือดอกกัดที่แตกต่างกันเหล่านี้ใช้สำหรับการผลิตร่อง ร่อง โพรง และผนังแนวตั้งอื่นๆ ที่มีรายละเอียดคุณสมบัติต่างกัน เครื่องมือหัวบอลยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการตัดเฉือน CNC 5 แกนเพื่อสร้างพื้นผิวที่มีรูปทรงโค้งมนและอิสระ

สว่านมักใช้ในการผลิตรู สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางที่ไม่ได้มาตรฐาน ค่าผ่านทางของดอกเอ็นมิลล์หัวแบนพรวดพราดสามารถนำไปใช้กับเส้นทางเกลียว

เครื่องตัดสล็อตมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพลาเล็กกว่าคมตัด ทำให้หัวกัดแบบ slot cutter สามารถสร้าง T-slots และ undercuts อื่นๆ ในกระบวนการกำจัดวัสดุจากด้านข้างของผนังแนวตั้ง

ก๊อกใช้สำหรับการผลิตรูเกลียว ซึ่งจำเป็นต้องควบคุมความเร็วการหมุนและความเร็วเชิงเส้นอย่างแม่นยำ การกรีดด้วยมือยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในแมชชีนเซ็นเตอร์บางแห่ง

หัวกัดปาดหน้าเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสูงในการขจัดวัสดุออกจากพื้นผิวเรียบขนาดใหญ่ พวกเขาสามารถกลึงพื้นที่ขนาดใหญ่ขึ้นด้วยรอบน้อยลงและใช้เวลาน้อยลง ด้วยเหตุผลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าเครื่องมือปกติ การกัดปาดหน้ามักจะอยู่ในการตัดเฉือนรอบแรกเพื่อเตรียมขนาดบล็อก

ความซับซ้อนทางเรขาคณิต& ข้อจำกัดในการออกแบบ

แม้ว่าการตัดเฉือน CNC จะให้อิสระในการออกแบบมากกว่า ต่างจากการพิมพ์ 3 มิติ แต่ก็ยังมีข้อจำกัดบางอย่างชิ้นส่วนที่มีความซับซ้อนสูงจะเพิ่มขั้นตอนการผลิตและต้นทุนขั้นสุดท้าย

ข้อจำกัดหลักใน CNC เชื่อมต่อกับรูปทรงของเครื่องมือตัด. เช่นขอบด้านในของช่องจะโค้งมนเนื่องจากเครื่องมือตัดมีรูปทรงกระบอก

การเข้าถึงเครื่องมือเป็นข้อจำกัดในการตัดเฉือน CNC ที่สำคัญอีกข้อหนึ่ง วัสดุบล็อกสามารถถอดออกได้เฉพาะในบริเวณที่เอื้อมถึงเครื่องมือเท่านั้น เช่นเดียวกับระบบเครื่อง CNC แบบ 3 แกน คุณลักษณะทั้งหมดต้องได้รับการออกแบบให้เข้าถึงได้จากทิศทางด้านบนโดยตรง ระบบเครื่อง CNC แบบ 5 แกนสามารถสร้างชิ้นส่วนที่ซับซ้อนมากขึ้นได้ เนื่องจากสามารถปรับมุมระหว่างชิ้นส่วนและเครื่องมือได้ เพื่อที่จะเข้าไปในบริเวณที่เข้าถึงได้ยาก

ผนังบางหรือคุณสมบัติที่ดีนั้นยากต่อการสร้างด้วยเครื่องจักร CNC ผนังบางมีแนวโน้มที่จะแตกหักเนื่องจากการสั่นสะเทือนและแรงตัดในกระบวนการตัดเฉือน ขอแนะนำให้ใช้ความหนาของผนังขั้นต่ำ 0.8 มม. สำหรับโลหะ และ 1.5 มม. สำหรับพลาสติก

ลักษณะการใช้เครื่องจักรซีเอ็นซี

เครื่องจักรกลซีเอ็นซีสามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีคุณสมบัติของวัสดุที่ดีเยี่ยมในพื้นที่วัสดุที่กว้าง รวมทั้งวัสดุทางวิศวกรรมทั้งหมด ตรงกันข้ามกับการพิมพ์ 3 มิติ ชิ้นส่วนกลึง CNC มีคุณสมบัติทางกายภาพไอโซทรอปิกอย่างเต็มที่เป็นวัสดุจำนวนมาก เครื่องจักรซีเอ็นซีใช้กันอย่างแพร่หลายกับโลหะในการสร้างต้นแบบและการผลิตในปริมาณมาก พลาสติกผลิตได้ยากขึ้นเนื่องจากมีความแข็งและอุณหภูมิหลอมเหลวต่ำ

วัสดุเครื่องจักรกลซีเอ็นซี

วัสดุเครื่องจักรกลซีเอ็นซีค่าใช้จ่ายแตกต่างกันอย่างมากในวัสดุโลหะ อลูมิเนียม 6061 เป็นตัวเลือกที่ประหยัดที่สุดสำหรับพลาสติก ABS มีราคาต่ำสุด นอกจากนี้ คุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุยังส่งผลต่อต้นทุนโดยรวมของ CNC เช่น เหล็กกล้าไร้สนิมโลหะหนักนั้นตัดเฉือนได้ยากกว่าอะลูมิเนียมมาก

วัสดุลักษณะ
อลูมิเนียม 6061อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่ดี
ความสามารถในการแปรรูปที่ดี
ความแข็งต่ำ
สแตนเลส 304คุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยม
ความต้านทานการกัดกร่อนของ Goog
ความยากในการตัดเฉือนค่อนข้าง
ทองเหลือง C360ความเหนียวสูง
ความสามารถในการแปรรูปที่ดีเยี่ยม
ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี
เอบีเอสทนต่อแรงกระแทกได้ดี
คุณสมบัติทางกลที่ดี
ไวต่อตัวทำละลาย
ไนลอนคุณสมบัติทางกลที่ดี
ความเหนียวสูง
ทนต่อความชื้นไม่ดี
ปอมความแข็งสูง
สมบัติทางความร้อนและทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม
ค่อนข้างเปราะ

หลังการแปรรูปและการตกแต่งพื้นผิว

ชิ้นส่วนกลึง CNC จะทิ้งรอยเครื่องมือไว้เสมอ หลังการประมวลผลเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงผิวสำเร็จ เพิ่มการสึกหรอ การกัดกร่อน หรือทนต่อสารเคมี และปรับรูปลักษณ์ให้เหมาะสม วิธีการหลักหลังการประมวลผลของเรา รวมถึงการชุบอโนไดซ์ การพ่นด้วยลูกปัด และการเคลือบด้วยสีฝุ่น

ประโยชน์ของการตัดเฉือน CNC

  1. การตัดเฉือน CNC ให้ความแม่นยำและการทำซ้ำสูง ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานระดับไฮเอนด์
  2. วัสดุ CNC มีคุณสมบัติทางกายภาพแบบไอโซโทรปิกเต็มรูปแบบ ซึ่งเหมาะสำหรับงานวิศวกรรม
  3. การตัดเฉือน CNC เป็นวิธีการผลิตที่มีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับการผลิตชิ้นส่วนปริมาณน้อยถึงปานกลาง

ข้อจำกัดของเครื่องจักรกลซีเอ็นซี

  1. ด้วยเหตุผลของวิธีการลบ การตัดเฉือน CNC มีราคาแพงหรือเป็นไปไม่ได้สำหรับการผลิตรูปทรงบางแบบ
  2. การตัดเฉือน CNC มีต้นทุนเริ่มต้นสูงกว่าการพิมพ์ 3 มิติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการสร้างต้นแบบต้นทุนต่ำในวัสดุพลาสติก
  3. เครื่อง CNC ต้องการความรู้จากผู้เชี่ยวชาญจึงจะสามารถใช้งานได้นาน (10 วัน) มากกว่าการพิมพ์ 3 มิติ (2-5 วัน)