การทำงานของเครื่องเจียร CNC (CNC Grinding Machine) มีหลักการพื้นฐานคล้ายกับเครื่องจักร CNC ประเภทอื่น ๆ คือใช้ระบบคอมพิวเตอร์ในการควบคุม แต่เน้นกระบวนการ เจียระไน (Grinding) ซึ่งเป็นการขจัดวัสดุออกจากชิ้นงานทีละน้อยมาก ๆ ด้วยล้อเจียรที่มีผิวขรุขระ (Abrasive Wheel) เพื่อให้ได้พื้นผิวที่ละเอียดเรียบมันวาว และได้ขนาดที่แม่นยำสูง (Tight Tolerances)
กระบวนการทำงานหลักจะเน้นการควบคุมการเคลื่อนที่ของ ล้อเจียร (Grinding Wheel) และ/หรือ ชิ้นงาน (Workpiece) อย่างแม่นยำที่สุด
1. หลักการพื้นฐานของเครื่องเจียร CNC
การขจัดวัสดุด้วยล้อเจียร (Abrasive Removal): ล้อเจียรทำจากวัสดุที่มีความแข็งสูง เช่น คอรันดัม (Corundum) หรือเพชร ถูกยึดติดกับเพลาหลัก (Spindle) และหมุนด้วยความเร็วสูง เมื่อล้อเจียรสัมผัสกับชิ้นงาน เม็ดขัดเล็ก ๆ นับไม่ถ้วนบนล้อจะทำหน้าที่ขูดวัสดุออกไปทีละน้อยมาก ๆ
การควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ (CNC Control): ระบบคอมพิวเตอร์จะใช้ชุดคำสั่ง G-code ในการควบคุมการเคลื่อนที่ของแกนต่าง ๆ (เช่น X, Y, Z) เพื่อกำหนด:
ตำแหน่งสัมผัสระหว่างล้อเจียรกับชิ้นงาน
ความลึกในการตัด (Depth of Cut) ซึ่งจะน้อยมาก ๆ
อัตราป้อน (Feed Rate) หรือความเร็วในการเคลื่อนที่ของล้อเจียร
ความเร็วรอบของล้อเจียร (Wheel Speed) และ/หรือความเร็วรอบของชิ้นงาน (Workpiece Speed)
ความแม่นยำสูง: เครื่องเจียร CNC มอบความแม่นยำของขนาด (Dimensional Accuracy) และความเรียบของผิว (Surface Finish) ที่เหนือกว่าการตัดเฉือนด้วยเครื่องกัดหรือเครื่องกลึงทั่วไป
2. ขั้นตอนการทำงานโดยละเอียด
1. การเตรียมโปรแกรมและการตั้งค่า (Programming & Setup)
ออกแบบและสร้าง G-code: ใช้ซอฟต์แวร์ CAD/CAM เพื่อออกแบบรูปร่างที่ต้องการ และแปลงเป็น G-code ซึ่งเป็นชุดคำสั่งควบคุมการเคลื่อนที่ทั้งหมด
การตั้งค่าเครื่องมือและชิ้นงาน: ติดตั้งล้อเจียรที่เหมาะสมกับวัสดุและงานเจียร (เช่น เจียรราบ เจียรกลม) และยึดชิ้นงานบนโต๊ะทำงานหรือหัวจับ (Chuck) อย่างแน่นหนา
กำหนดค่าพิกัด (Offset): ตั้งค่าตำแหน่งศูนย์ของชิ้นงานและล้อเจียรในระบบควบคุมของเครื่อง
2. การดำเนินการเจียร (Grinding Cycle Execution)
เริ่มต้นการทำงาน: ผู้ปฏิบัติงานป้อนคำสั่งให้เครื่องเริ่มทำงานตามโปรแกรม G-code
การควบคุมการเคลื่อนที่: ระบบ CNC จะควบคุมมอเตอร์เซอร์โวให้เคลื่อนที่ล้อเจียรและ/หรือชิ้นงานไปยังตำแหน่งที่แม่นยำตามพิกัดที่กำหนดในโปรแกรม
เช่น ในเครื่องเจียรราบ (Surface Grinder): ล้อเจียรจะหมุนและเคลื่อนที่ไปตามแนวระนาบ (X, Y) ในขณะที่ล้อเจียรป้อนลงไปในแกน Z ทีละน้อยมาก ๆ
เช่น ในเครื่องเจียรกลม (Cylindrical Grinder): ชิ้นงานจะหมุนรอบตัวเอง และล้อเจียรจะค่อย ๆ เคลื่อนเข้ามาชิดชิ้นงานเพื่อลดเส้นผ่านศูนย์กลาง
การเจียระไน: ล้อเจียรจะหมุนด้วยความเร็วสูงและเริ่มสัมผัสกับชิ้นงานอย่างต่อเนื่องเพื่อขจัดวัสดุออก จนกว่าจะถึงขนาดและผิวสำเร็จที่ต้องการ
การใช้สารหล่อเย็น (Coolant System): เนื่องจากกระบวนการเจียรเกิดความร้อนสูงมาก ระบบสารหล่อเย็นจะถูกป้อนเข้าไปที่จุดตัดเฉือนตลอดเวลาเพื่อลดความร้อนและชะล้างเศษวัสดุ (Grinding Swarf)
3. การตรวจสอบและปรับแก้ (Inspection and Compensation)
เครื่องเจียร CNC บางรุ่นมีระบบวัดค่า (Gauging Systems/Probes) ในตัว เพื่อวัดขนาดของชิ้นงานแบบเรียลไทม์ และส่งข้อมูลกลับไปยังระบบควบคุม
หากขนาดไม่ตรงตามที่ต้องการ ระบบควบคุมสามารถทำการปรับแก้ (Compensation) การเคลื่อนที่ของล้อเจียรโดยอัตโนมัติ เพื่อให้ได้ขนาดที่แม่นยำที่สุด
3. ตัวอย่างประเภทของเครื่องเจียร CNC และการทำงาน
| ประเภทเครื่องเจียร | การใช้งานหลัก | การเคลื่อนที่หลักที่ควบคุม |
| เจียรราบ (Surface Grinding) | ทำให้ผิวหน้าของชิ้นงานเรียบและแบนราบ | ชิ้นงานเคลื่อนที่ไปมา (X, Y) และล้อเจียรป้อนลง (Z) |
| เจียรกลม (Cylindrical Grinding) | ทำให้ผิวด้านนอกของชิ้นงานทรงกระบอกได้ขนาดแม่นยำ | ชิ้นงานหมุนรอบตัวเอง (Rotation) และล้อเจียรเคลื่อนที่เข้า-ออก (X) |
| เจียรภายใน (Internal Grinding) | เจียรผนังด้านในของรูหรือช่องว่างทรงกระบอก | ล้อเจียรขนาดเล็กหมุนด้วยความเร็วสูง และเคลื่อนที่เข้าไปในรู |
| เจียรไร้ศูนย์กลาง (Centerless Grinding) | เจียรชิ้นงานทรงกระบอกจำนวนมาก โดยไม่ต้องยึดศูนย์ | ชิ้นงานถูกรองรับระหว่างล้อเจียร (Grinding Wheel) กับล้อควบคุม (Regulating Wheel) |
โดยสรุปแล้ว เครื่องเจียร CNC ใช้ความสามารถของคอมพิวเตอร์ในการควบคุมการเคลื่อนที่ของล้อเจียรและชิ้นงานในหลายแกน เพื่อขจัดวัสดุอย่างละเอียดและสม่ำเสมอ ทำให้ได้ชิ้นส่วนที่มีความละเอียดของมิติและผิวสำเร็จสูงมาก (ระดับไมโครเมตร) ซึ่งจำเป็นสำหรับชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง เช่น ตลับลูกปืน เพลา หรือแม่พิมพ์ต่าง ๆ
