การอธิบายการกลึง CNC แบบ 5 แกน: มันคืออะไรและทำงานอย่างไร

อะไรคือ 5 axis cnc machine และแตกต่างจากวิธีการดั้งเดิมอย่างไร?

การทำความเข้าใจแนวคิดของ 5 axis cnc machine

เครื่องจักรกลซีเอ็นซีแบบห้าแกน (Five axis CNC machining) ทำงานโดยการเคลื่อนที่พร้อมกันตามแนวแกนทั้งห้า — เส้นตรงสามแกน (X, Y, Z) บวกกับการหมุนอีกสองแกน (A และ B) ซึ่งหมายความว่าเครื่องมือตัดสามารถเข้าถึงทุกส่วนของชิ้นงานได้โดยไม่จำเป็นต้องหยุดแล้วปรับตำแหน่งด้วยมือ อันที่จริงแล้วไม่มีความจำเป็นต้องปรับตำแหน่งแบบน่าเบื่อหน่ายอีกต่อไป ช่วยประหยัดเวลาและเพิ่มความแม่นยำได้อย่างมาก เครื่องจักรสามารถควบคุมความคลาดเคลื่อน (tolerances) ให้แน่นอนสูงมากจนถึงระดับประมาณ 0.005 มิลลิเมตร จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อน เช่น ใบพัดเครื่องยนต์เครื่องบิน หรืออุปกรณ์ทางการแพทย์ขนาดเล็กที่สามารถใส่เข้าไปในร่างกายได้ เมื่อการเคลื่อนที่แบบหมุนเข้ามาเกี่ยวข้อง ผู้ผลิตก็จะได้รับการเข้าถึงอย่างเต็มที่ในรูปทรงที่ซับซ้อนและจุดที่เข้าถึงได้ยากหลากหลายรูปแบบ สำหรับอุตสาหกรรมที่เน้นความแม่นยำเป็นสำคัญ เทคโนโลยีประเภทนี้ได้เปลี่ยนแปลงสิ่งที่เคยเป็นไปได้บนพื้นโรงงานโดยสิ้นเชิง

ความแตกต่างหลักระหว่างเครื่องจักรกลซีเอ็นซีแบบ 3 แกนและแบบ 5 แกน

เครื่องจักรแบบ 3 แกนมาตรฐานทำงานตามเส้นตรงในทิศทางแกน X, Y และ Z ซึ่งทำให้เครื่องเหล่านี้มีปัญหาในการทำงานกับรูปร่างและรายละเอียดที่ซับซ้อนบนด้านต่าง ๆ เว้นแต่ว่าจะต้องหยุดเครื่องและปรับตั้งค่าใหม่หลายครั้ง ทุกครั้งที่จำเป็นต้องเคลื่อนย้ายเครื่องไปยังตำแหน่งใหม่ มีความเสี่ยงที่จะเกิดปัญหาการจัดแนวไม่ตรงกัน และขั้นตอนเพิ่มเติมนี้อาจกินเวลาเพิ่มขึ้นตั้งแต่ 40 ถึง 70 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับรายงานจากอุตสาหกรรมของ SME ในปี 2023 กล่าวอีกทางหนึ่ง เครื่องจักรแบบ 5 แกนได้เพิ่มแกนหมุนอีกสองแกนเข้ามา ได้แก่ แกน A และ B ซึ่งช่วยให้เครื่องมือหรือชิ้นงานสามารถปรับมุมขณะที่ยังคงทำการตัดวัสดุอยู่ได้ ผลลัพธ์ที่ได้คือ ชิ้นส่วนที่มีพื้นที่ภายในซับซ้อนและพื้นผิวเอียงต่าง ๆ สามารถผลิตได้โดยไม่ต้องหยุดเครื่อง ส่งผลให้ผู้ผลิตประหยัดเวลาในการผลิตได้ประมาณครึ่งหนึ่ง โดยเฉพาะในกรณีของการผลิตชิ้นส่วนอากาศยานที่การเข้าถึงหลายด้านพร้อมกันมีความสำคัญอย่างยิ่ง

วิวัฒนาการของความสามารถและข้อดีในการกลึงแบบหลายแกน

รากฐานของเทคโนโลยี 5 แกนย้อนกลับไปในช่วงทศวรรษ 1980 เมื่อครั้งที่มันถูกนำมาใช้เป็นครั้งแรกในงานด้านการบินและอวกาศ รวมถึงงานด้านการป้องกันประเทศ เพื่อทำการกลึงชิ้นส่วนไทเทเนียมแบบชิ้นเดียว อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่ประมาณปี 2010 เป็นต้นมา สิ่งต่าง ๆ ได้เปลี่ยนไปมากขึ้นด้วยความก้าวหน้าของระบบควบคุม CNC และการพัฒนาซอฟต์แวร์ CAM ที่ดีขึ้น ซึ่งในทางปฏิบัติแล้วหมายความว่าเครื่องจักรสามารถเคลื่อนที่ไปพร้อมกันทั้ง 5 แกนในเวลาเดียว ทำให้เกิดความแตกต่างอย่างแท้จริงบนพื้นที่การผลิต ตัวเลขต่าง ๆ ก็ช่วยบอกเรื่องราวบางส่วนเช่นกัน — โรงงานต่างรายงานว่าจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์จับยึดลดลงประมาณครึ่งหนึ่ง ได้พื้นผิวที่เรียบเนียนขึ้นโดยรวมถึง 35% และเครื่องมือมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นประมาณ 30% เพราะเครื่องมือตัดทำงานที่มุมที่เหมาะสมกว่า ตามการวิจัยจากวารสาร Journal of Manufacturing Systems ในปี 2022 อุตสาหกรรมที่เน้นความแม่นยำเป็นสำคัญ เช่น อุตสาหกรรมผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์ ชิ้นส่วนอากาศยาน และเครื่องจักรสำหรับการผลิตพลังงาน ต่างยอมรับและนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้อย่างกว้างขวาง ตัวอย่างเช่น อัตราส่วนของชิ้นงานที่ถูกทิ้ง (Scrap rates) ลดลงมากกว่าหนึ่งในสี่ในหลายกรณี หลังจากการเปลี่ยนไปใช้ระบบ 5 แกน

การอธิบาย 5 แกน: X, Y, Z, A และ B ใน เครื่องจักร CNC 5 แกน

แกนเชิงเส้น (X, Y, Z) และบทบาทของมันในการกำหนดตำแหน่งเครื่องมือ

ในการกลึง CNC แกน X Y และ Z จะทำงานร่วมกันเพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องมือตัดผ่านพื้นที่สามมิติ มาดูรายละเอียดกัน: แกน X จะควบคุมการเคลื่อนที่จากซ้ายไปขวาบนโต๊ะเครื่องจักร ซึ่งช่วยให้สามารถทำการกัดหน้าได้ ส่วนแกน Y จะควบคุมการเคลื่อนที่จากด้านหน้าไปด้านหลัง ซึ่งมีความสำคัญมากเมื่อทำกระบวนการกัดด้านข้างหรือสร้างร่อง ส่วนแกน Z นั้นรับผิดชอบการเคลื่อนที่ขึ้นลงที่จำเป็นสำหรับการเจาะรูและการกลึงรู เมื่อทำงานได้อย่างถูกต้อง แกนทั้งสามนี้สามารถกำหนดตำแหน่งเครื่องมือให้มีความแม่นยำภายใน ±0.005 มิลลิเมตร ตามมาตรฐาน ISO ปี 2022 ระดับความแม่นยำนี้เองที่ทำให้ผู้ผลิตสามารถผลิตชิ้นส่วนออกมาได้อย่างสม่ำเสมอ

แกนการหมุน (A และ B) และผลกระทบต่อการวางแนวชิ้นงาน

เมื่อพูดถึงแนวแกนของเครื่องจักรแล้ว แกน A โดยพื้นฐานคือการหมุนชิ้นงานหรือแกนหมุน (Spindle) รอบทิศทางที่เราเรียกว่า แกน X ในทางกลับกัน แกน B จะทำหน้าที่หมุนตามแนวแกน Y สิ่งที่เกิดขึ้นจริงๆ คือ เครื่องมือสามารถเข้าถึงมุมที่ซับซ้อนได้โดยไม่ต้องปรับจับยึดชิ้นงานใหม่ตลอดเวลา ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการผลิตเครื่องยนต์เครื่องบิน เมื่อปรับเอียงแกน B ที่ 45 องศา ช่างกลสามารถเจาะรูที่มุมเอียงของใบพัดกังหันได้อย่างแม่นยำ ข้อได้เปรียบที่แท้จริงคือ การกำจัดการปรับตั้งค่าด้วยมือที่ใช้เวลานานเหล่านั้นออกไป ผู้ผลิตสามารถทำการกลึงชิ้นงานที่มีลักษณะเว้า (Undercuts) ซับซ้อน รวมถึงรูปร่างโค้งที่ท้าทายนานาประการ ซึ่งแต่เดิมต้องอาศัยการตั้งค่าหลายขั้นตอนและอุปกรณ์เฉพาะทาง

หลักการเคลื่อนที่แบบซิงโครไนซ์ห้าแกน (X, Y, Z, A, B/C แกน)

การกลึงแบบ 5 แกนจริงทำงานโดยการควบรวมการทำงานของทั้ง 5 แกนพร้อมกัน ทั้งการเคลื่อนที่เชิงเส้นและการหมุน ซึ่งเป็นไปได้ด้วยซอฟต์แวร์ควบคุมการเคลื่อนที่อันทรงพลัง เมื่อทุกอย่างจัดแนวได้อย่างเหมาะสม ตำแหน่งมุมของเครื่องมือตัดจะคงที่ตลอดกระบวนการเมื่อสัมผัสกับชิ้นงาน ซึ่งหมายความว่าสามารถกำจัดเศษวัสดุออกจากพื้นผิวรูปทรงซับซ้อนได้อย่างสม่ำเสมอ โดยไม่เกิดความไม่สม่ำเสมอที่มักพบเห็นทั่วไป สำหรับการใช้งานจริง ชิ้นส่วนที่ผลิตจากวัสดุแข็งแกร่งอย่างไทเทเนียมที่ใช้ในโครงสร้างอากาศยานสามารถบรรลุค่าความเรียบผิวต่ำกว่า Ra 0.8 ไมครอน ซึ่งเป็นระดับคุณภาพที่มาตรฐานอุตสาหกรรมกำหนดสำหรับชิ้นส่วนประสิทธิภาพสูงที่ต้องการความแม่นยำสูงสุด

วิธีที่การควบคุมเส้นทางและทิศทางเครื่องมือเพิ่มความแม่นยำใน ระบบ 5 แกน

การปรับทิศทางเครื่องมือให้เหมาะสมคือข้อได้เปรียบหลักของระบบ 5 แกน โดยการปรับมุมของเครื่องมือให้สัมพันธ์กับชิ้นงาน

• แรงตัดจะถูกจัดแนวให้สอดคล้องกับแกนที่เครื่องมือมีความแข็งแรงสูงสุด ลดการเบี่ยงเบนได้ถึง 40%
• เส้นผ่านศูนย์กลางการตัดที่มีประสิทธิภาพยังคงเท่ากันตลอดพื้นผิวโค้ง
• สามารถใช้เครื่องมือที่สั้นและแข็งแรงกว่าในมุมที่เหมาะสม

ปัจจัยเหล่านี้ร่วมกันทำให้สามารถกลึงชิ้นงานที่ต้องการความแม่นยำสูง เช่น ร่องเชื่อมมุมโค้งรัศมี 0.2 มม. บนอุปกรณ์ทางการแพทย์ ด้วยความเที่ยงซ้ำระดับไมครอน

ประเภทและรูปแบบของ เครื่องจักร CNC 5 แกน : หัว/หัว, โต๊ะ/หัว และโต๊ะ/โต๊ะ

เมื่อพูดถึงศูนย์กลึงแบบห้าแกน (five axis machining centers) ปัจจุบันพื้นฐานแล้วมีอยู่สองวิธีหลักในการสร้างเครื่องจักรประเภทนี้ ตัวเลือกแรกคือแบบที่เรียกว่าเครื่องสไตล์ trunnion โดยมีการทำงานของโต๊ะเครื่องที่สามารถหมุนได้ เครื่องจักรประเภทนี้เหมาะมากสำหรับชิ้นส่วนที่มีลักษณะเป็นกล่อง เนื่องจากสามารถเข้าถึงได้จากหลายมุมมอง แม้ว่าจะมีข้อจำกัดในเรื่องน้ำหนักที่สามารถรองรับได้ อีกแบบหนึ่งที่พบได้บ่อยคือแบบ swivel rotate design ซึ่งในระบบนี้ แกนหลัก (spindle) เองเป็นตัวที่มีการหมุนรอบตัวเอง ทำให้เครื่องมือสามารถเข้าถึงรูปร่างที่ซับซ้อนได้หลากหลาย ซึ่งเป็นไปไม่ได้เลยในกรณีที่ใช้เครื่องแบบอื่น สิ่งที่ทำให้เครื่องทั้งสองแบบมีความสำคัญคือความสามารถในการควบคุมหลายแกนพร้อมกันในระหว่างการทำงาน ซึ่งหมายความว่าจะต้องหยุดเครื่องและปรับตำแหน่งชิ้นงานน้อยลง ช่วยประหยัดเวลาและค่าใช้จ่าย โดยเฉพาะเมื่อทำงานกับชิ้นส่วนที่มีรายละเอียดซับซ้อนและมีลักษณะเฉพาะหลายอย่าง

ภาพรวมของรูปแบบเครื่อง CNC แบบ 5 แกน (trunnion style, swivel rotate style)

เครื่องจักรแบบ trunnion style จะทำงานโดยการหมุนชิ้นงานบนโต๊ะที่เอียงได้รอบแกน X ซึ่งเป็นสิ่งที่เราเรียกว่าแกน X การตั้งค่าแบบนี้เหมาะพอสมควรสำหรับชิ้นงานที่มีรูปร่างเป็นลักษณะกล่อง เนื่องจากสามารถเข้าถึงหลายด้านของชิ้นงานได้อย่างง่ายดาย แต่ก็มีข้อเสียข้อหนึ่งที่สำคัญคือ เมื่อต้องทำงานกับชิ้นส่วนที่มีขนาดใหญ่หรือหนักเป็นพิเศษ เครื่องจักรประเภทนี้ไม่ได้ถูกออกแบบมาเพื่อรับมือกับน้ำหนักหรือภาระเหล่านั้นอย่างมีประสิทธิภาพ ขณะที่ระบบที่เรียกว่า swivel rotate configurations นั้นใช้แนวทางที่แตกต่างโดยสิ้นเชิง โดยไม่ได้เคลื่อนย้ายโต๊ะทั้งชุด แต่จะรวมเอาแกนหมุนไว้ภายในหัวเครื่อง (spindle head) เอง สิ่งนี้ทำให้เครื่องมือสามารถปรับตำแหน่งในมุมตั้งแต่บวกหรือลบ 30 องศา ไปจนถึง 120 องศา จุดเด่นที่แท้จริงของระบบนี้จะเห็นได้ชัดเมื่อต้องทำงานกับพื้นผิวที่มีรูปทรงซับซ้อนแบบ freeform ซึ่งต้องการความแม่นยำสูง โดยเฉพาะผู้ผลิตในอุตสาหกรรมการบินและอุตสาหกรรมอุปกรณ์ทางการแพทย์ ที่ให้ความสำคัญอย่างมากต่อความสามารถของเครื่องจักรในการรักษาระดับความคลาดเคลื่อนที่แน่นอนได้ละเอียดถึงระดับประมาณ 0.0001 นิ้ว ซึ่งทำให้เครื่องจักรประเภทนี้มีความจำเป็นอย่างมากในงานที่ต้องการความแม่นยำสูง เพราะแม้แต่ความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยก็อาจก่อให้เกิดปัญหาได้

หัว/หัว กับ โต๊ะ/หัว กับ โต๊ะ/โต๊ะ: การเปรียบเทียบประสิทธิภาพและการใช้งาน

ในการตั้งค่าแบบหัว/หัว ชิ้นงานจะอยู่กับที่ในขณะที่แกนหมุนทำงานทั้งหมด ซึ่งให้ความมั่นคงที่ดีกว่าเมื่อทำงานกับชิ้นส่วนการบินและอวกาศขนาดใหญ่ จากนั้นมีระบบไฮบริดแบบโต๊ะ/หัวที่เราได้ทั้งโต๊ะหมุนและแกนหมุนเอียง ระบบนี้เหมาะสำหรับสิ่งต่างๆ เช่น พิมพ์แม่พิมพ์และอุปกรณ์การแพทย์ เนื่องจากให้ความยืดหยุ่นที่ดีในการจัดการรูปร่างที่หลากหลายและยังคงมีความสามารถเพียงพอ ส่วนเครื่องแบบโต๊ะ/โต๊ะ ทุกอย่างขึ้นอยู่กับการหมุนชิ้นงานจริงๆ ระบบนี้สามารถสร้างร่องลึกที่มีรายละเอียดสูงมาก แต่มีข้อเสียคือพื้นที่ทำงานมีขนาดเล็กลง เมื่อผู้ผลิตตัดสินใจเลือกระบบ ต้องคำนึงถึงระดับความซับซ้อนของชิ้นส่วน ปริมาณการผลิต และว่าแบบของพวกเขาต้องการเรขาคณิตพิเศษที่ระบบทั่วไปอาจจัดการไม่ได้ง่ายๆ หรือไม่

การตั้งค่า	ความแม่นยำและความคงทน	พื้นที่การทำงาน	ความเร็ว	กรณีการใช้งานที่เหมาะสมที่สุด
หัว/หัว	⭐⭐⭐⭐⭐	ขนาดใหญ่	ปานกลาง	ใบพัดกังหัน, ตัวเครื่อง
โต๊ะ/หัว	⭐⭐⭐⭐✩	ปานกลาง	สูง	อวัยวะเทียมทางการแพทย์, แม่พิมพ์
โต๊ะ/โต๊ะ	⭐⭐⭐⭐✩	เล็ก	ต่ํา	เครื่องประดับ, ฟันเทียม

สำหรับรูปทรงที่มีความซับซ้อนสูง เช่น ใบพัดกังหัน การกัดด้วยเครื่องจักรแบบห้าแกนต่อเนื่องจะช่วยลดต้นทุนและเพิ่มคุณภาพ ในขณะที่ชิ้นส่วนที่มีหลายด้านแต่มีความซับซ้อนน้อยกว่า วิธีการเจาะแบบกำหนดตำแหน่ง (3+2) มักจะเพียงพอ

วิธีการ 5 axis cnc machine W orks: จากการเขียนโปรแกรม CAD/CAM ไปจนถึงการดำเนินการ

หลักการทำงานของเครื่องจักร CNC 5 แกน: คำอธิบายแบบเป็นขั้นตอน

เริ่มต้นด้วยวิศวกรใช้โปรแกรม CAD ในการสร้างแบบจำลอง 3 มิติของชิ้นส่วนที่ต้องการผลิต เมื่อแบบจำลองดิจิทัลเสร็จสมบูรณ์แล้ว จะถูกนำเข้าสู่ซอฟต์แวร์ CAM ซึ่งจะแปลงแบบจำลองให้กลายเป็นคำสั่งเฉพาะสำหรับเครื่องจักร รวมถึงเส้นทางการตัด (toolpaths) และคำสั่ง G-code ต่าง ๆ ขั้นตอนต่อไปคือการยึดชิ้นงานดิบบนโต๊ะหมุน (rotary table) และเตรียมเครื่องมือตัดที่เหมาะสม เมื่อเริ่มทำงาน ระบบขั้นสูงเหล่านี้จะควบคุมการเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง (เช่น แกน X, Y, Z) ควบคู่ไปกับการเคลื่อนที่แบบหมุน (แกน A และ B) เพื่อทำการกัดชิ้นงานให้ได้รูปร่างที่ซับซ้อน โดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนการตั้งค่าหลายครั้ง เซ็นเซอร์จะทำงานตลอดเวลาในระหว่างการดำเนินการ เพื่อตรวจสอบความแม่นยำของตำแหน่งและวัดระดับแรงในการตัด ให้สามารถควบคุมความคลาดเคลื่อนไว้ที่ประมาณ 0.0005 นิ้ว หรือดีกว่านั้น ระดับการควบคุมที่แม่นยำนี้ทำให้ผู้ปฏิบัติงานไม่จำเป็นต้องเข้าไปปรับตั้งค่าบ่อยครั้งเหมือนในอดีต

เทคนิค Indexed (3+2) เทียบกับ Continuous 5 แกน

เทคนิค	ประเภทการเคลื่อนที่	การใช้งานที่เหมาะสม	ผลของเวลาวงจร
แบบกำหนดดัชนี (3+2)	แกนหมุนล็อกก่อนการตัดแบบ 3 แกน	ชิ้นส่วนปริซึมหลายด้าน	เร็วขึ้น 15-20% สำหรับการผลิตเป็นล็อต
ต่อเนื่อง	การเคลื่อนที่แบบ 5 แกนพร้อมกันในระหว่างการตัด	รูปทรงโค้งแบบธรรมชาติ (เช่น ใบพัดกังหัน, วัสดุทางการแพทย์ฝังร่างกาย)	ลดลงได้สูงสุดถึง 40% เมื่อเทียบกับการตั้งค่าหลายครั้ง

การกัดแบบกำหนดดัชนีมีประสิทธิภาพสำหรับชิ้นส่วนที่มีลักษณะมุมเฉพาะ ในขณะที่การเคลื่อนที่แบบห้าแกนต่อเนื่องมีความจำเป็นสำหรับพื้นผิวที่เรียบเนียนและซับซ้อน ซึ่งมิฉะนั้นจะต้องทำการตกแต่งด้วยมือ

บทบาทของซอฟต์แวร์ CAD/CAM ในการเขียนโปรแกรมเส้นทางเครื่องมือที่ซับซ้อน

ซอฟต์แวร์ CAM กลายเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับงานโปรแกรมมิ่งแบบ 5 แกน ซึ่งจัดการการคำนวณที่ซับซ้อนเกี่ยวกับตำแหน่งของเครื่องมือ มุมเข้าตัด และการหลีกเลี่ยงการชนกันระหว่างการทำงานกลึง ซอฟต์แวร์ใช้อัลกอริธึมในการปรับค่าที่จำเป็นสำหรับความยาวของเครื่องมือที่แตกต่างกัน ชดเชยการเคลื่อนที่ของชิ้นงาน และคำนึงถึงการเคลื่อนที่จริงของเครื่องจักร — สิ่งที่สำคัญมากเมื่อต้องจัดการกับลักษณะเฉพาะที่ซับซ้อน เช่น พื้นที่ร่องลึก หรือพื้นที่เว้า เมื่อการวางแผนทั้งหมดนี้เสร็จสิ้น ตัวแปลงโปรแกรม (post-processors) จะเข้ามามีบทบาท โดยแปลงเส้นทางที่คำนวณไว้เป็นคำสั่ง G-code ที่เฉพาะเจาะจง ซึ่งตรงกับความสามารถของเครื่อง CNC แต่ละเครื่องโดยเฉพาะ ผู้ผลิตที่เปลี่ยนมาใช้กระบวนการทำงานแบบดิจิทัลนี้รายงานว่ามีข้อผิดพลาดในการโปรแกรมลดลงประมาณ 70-75% เมื่อเทียบกับวิธีการเดิมที่ทำด้วยมือ ตามข้อมูลอุตสาหกรรมล่าสุดจากปลายปี 2023

เมื่อใดที่การใช้ 5-axis แบบต่อเนื่องมีความจำเป็น และเมื่อใดที่มันเกินความจำเป็น? ข้อพิจารณาเชิงปฏิบัติ

การกลึงแบบห้าแกนแสดงศักยภาพได้ดีที่สุดเมื่อต้องจัดการกับรูปร่างที่ซับซ้อนหรือมุมที่คำนวณยาก เช่น ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ของเครื่องบินหรืออุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ใช้ฝังในกระดูกสันหลัง แต่สำหรับชิ้นส่วนพื้นฐาน เช่น โครงยึดหรือกล่องที่มีมุมฉากธรรมดา การใช้เทคนิคแบบ 3+2 แกนหรือเครื่องกลึงแบบสามแกนทั่วไปก็เพียงพอและมีประสิทธิภาพ วิธีการเหล่านี้ช่วยลดความยุ่งยากในการเขียนโปรแกรม และเพิ่มความเร็วในการทำงานโดยเฉลี่ยประมาณหนึ่งในสามเมื่อเทียบกับการทำงานแบบห้าแกนต่อเนื่อง สำหรับเจ้าของโรงงานที่กำลังพิจารณาทางเลือก ควรประเมินให้แน่ชัดว่าผลิตภัณฑ์ที่ต้องการผลิตนั้นมีความจำเป็นต้องใช้เครื่องจักรราคาสูงจริงหรือไม่ ประสิทธิภาพที่แท้จริงเกิดขึ้นกับชิ้นงานที่มีรูปร่างพิเศษที่ต้องใช้เวลามากและมีค่าใช้จ่ายสูงหากใช้วิธีการตั้งค่าแบบดั้งเดิม

ข้อดีและการประยุกต์ใช้ของ การกลึงซีเอ็นซี 5 แกน ในอุตสาหกรรม

ความแม่นยำสูง ผิวงานเรียบละเอียด และลดการตั้งค่าเครื่องด้วยเครื่องจักรแบบ 5 แกน

เมื่อเครื่องมือยังคงทำงานได้อย่างเหมาะสมในระหว่างการตัด เครื่องจักร CNC แบบ 5 แกนสามารถผลิตพื้นผิวชิ้นงานให้มีค่าความหยาบต่ำกว่า 16 ไมโครนิ้ว Ra และกำจัดปัญหาความผิดพลาดสะสมที่เกิดจากการต้องตั้งค่าหลายครั้ง จุดเด็ดที่สำคัญคือ เวลาในการตั้งค่าลดลงได้ถึง 40 ถึง 60 เปอร์เซ็นต์ สิ่งนี้ทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมากเมื่อทำงานกับชิ้นส่วนสำคัญ เช่น ใบพัดกังหันหรืออุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ฝังเข้าในร่างกาย เพราะคุณภาพของพื้นผิวไม่ใช่แค่เรื่องรูปลักษณ์เท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อประสิทธิภาพการใช้งานของชิ้นส่วนเหล่านี้ในงานที่ออกแบบมาให้ใช้จริงด้วย

การกลึงรูปร่างเรขาคณิตที่ซับซ้อนและเส้นโค้งที่ละเอียดอย่างมีประสิทธิภาพ

การเคลื่อนที่แบบห้าแกนพร้อมกันทำให้สามารถผลิตชิ้นงานรูปทรงที่ซับซ้อนสูง เช่น ใบพัดกังหัน (impeller blades), โครงกระดูกสำหรับเซลล์กระดูก (bone scaffolds) และแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก (injection molds) ได้ในคราวเดียว การออกแบบเช่นนี้ช่วยลดความจำเป็นในการใช้ชิ้นส่วนและประกอบหลายชิ้น ลดจำนวนชิ้นส่วนลงได้ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ และเพิ่มความน่าเชื่อถือทางโครงสร้าง เนื่องจากไม่มีรอยต่อระหว่างชิ้นส่วนอีกต่อไป

อายุการใช้งานของเครื่องมือและประสิทธิภาพการเจาะดีขึ้น ด้วยมุมของเครื่องมือที่เหมาะสม

เมื่อเครื่องมือหมุนรอบแกนของมันเอง มันจะกระทบวัสดุที่มุมที่เหมาะสมที่สุดเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด สิ่งนี้ช่วยให้การสัมผัสระหว่างเครื่องมือและวัสดุคงที่ตลอดแนวข้าง แทนที่จะให้มันขุดลงไปที่ศูนย์กลางซึ่งจะทำให้เกิดการสึกหรออย่างรวดเร็ว การกระจายตัวของการสึกหรออย่างทั่วถึงตลอดคมตัด หมายความว่าเครื่องมือเหล่านี้สามารถใช้งานได้นานขึ้นก่อนที่จะต้องเปลี่ยนใหม่ การขจัดเศษชิ้นส่วนที่ดีขึ้นเป็นอีกหนึ่งข้อดี เนื่องจากช่วยป้องกันการสะสมของความร้อนมากเกินไปในระหว่างการใช้งาน ข้อดีที่น่าสนใจอีกอย่างคือ การเจาะสามารถรักษามุมเริ่มต้นให้ตรงเสมอ แม้ในขณะที่ทำงานกับพื้นผิวที่โค้ง ผลลัพธ์ที่ได้คือรอยตัดและรูที่มีความสะอาดและวัดค่าได้แม่นยำทุกครั้ง ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างมากในสภาพแวดล้อมการผลิตที่ต้องการความแม่นยำ

ต้นทุนเริ่มต้นสูงเทียบกับผลตอบแทนระยะยาว: การประเมินการลงทุนในเทคโนโลยีเครื่องจักร CNC 5 แกน

แม้เครื่องจักรแบบ 5 แกนจะมีต้นทุนเริ่มต้นที่สูงกว่า แต่ร้านค้าส่วนใหญ่กลับพบว่าสามารถประหยัดค่าใช้จ่ายในระยะยาว ยกตัวอย่างเช่น บริษัทหนึ่งในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศแห่งหนึ่ง พวกเขาสามารถลดเวลาในการกลึงชิ้นส่วนที่ซับซ้อนมากจาก 18 ชั่วโมง เหลือเพียงแค่ 5 ชั่วโมงเท่านั้น ซึ่งเท่ากับว่ามีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์ เมื่อร้านค้าสามารถลดขั้นตอนการตั้งค่าเพิ่มเติม และลดการพึ่งพาแรงงานคนมากเกินไป ความเร็วในการผลิตก็เพิ่มขึ้นมาก ส่งผลให้โรงงานเครื่องจักรสามารถรับงานที่ซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งสามารถกำหนดราคาได้สูงขึ้นในตลาด อีกทั้งยังช่วยให้การลงทุนครั้งแรกสามารถคืนทุนได้รวดเร็วกว่าที่คาดไว้

การใช้งานที่สำคัญในภาคอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ พยาบาล และพลังงาน

ลักษณะเฉพาะที่เปลี่ยนแปลงเกมของเครื่องจักรกล 5 แกนนั้นโดดเด่นเป็นพิเศษในภาคส่วนที่มีข้อบังคับที่เข้มงวด และประสิทธิภาพที่ไม่สามารถประนีประนอมได้ เช่น บริษัทในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศที่พึ่งพาเทคโนโลยีนี้ในการผลิตชิ้นส่วนต่างๆ เช่น กรอบปีกเครื่องบิน (wing ribs) และจุดยึดเครื่องยนต์ (engine mounts) ที่ต้องการความแม่นยำสูงมากและการออกแบบที่มีคุณสมบัติอากาศพลศาสตร์ (aerodynamic) ที่สมบูรณ์แบบ ด้านการแพทย์ก็ได้รับประโยชน์อย่างมากจากเครื่องจักรเหล่านี้ เช่น ศัลยแพทย์สามารถผลิตกรอบกระดูกสันหลัง (spinal cages) และอุปกรณ์เสริมสำหรับกะโหลกศีรษะ (cranial implants) จากไทเทเนียมที่ออกแบบมาเฉพาะตัวตามสรีระของผู้ป่วยแต่ละราย นอกจากนี้ บริษัทในภาคพลังงานก็ได้รับประโยชน์เช่นเดียวกัน โดยใช้เครื่องจักรนี้ในการผลิต 5 axis cnc machine ชิ้นส่วนที่ซับซ้อน เช่น ใบพัดหัวฉีดกังหัน (turbine nozzles) และใบพัดปั๊ม (pump impellers) สิ่งที่น่าประทับใจที่สุดเกี่ยวกับเรื่องนี้คือการประหยัดเวลาและค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นจากการปรับปรุงกระบวนการทำงาน พิจารณาอุตสาหกรรมเครื่องมือวัดหัวใจ (cardiac monitor) ที่ต้องใช้ถึง 15 ขั้นตอนในการตั้งค่าสำหรับทำต้นแบบ (prototype) แต่ปัจจุบันใช้เพียงแค่ 3 ขั้นตอนเท่านั้น การลดขั้นตอนลงในระดับนี้ช่วยลดเวลาการผลิตและโอกาสเกิดข้อผิดพลาดระหว่างการผลิตได้อย่างมีนัยสำคัญ