ระบบอัตโนมัติของเครื่องเจียร NC [บทนำ]

ผู้ผลิตและผู้ใช้งานเครื่องเจียร CNC ต้องเผชิญกับความท้าทายต่อไปนี้เป็นประจำทุกวัน

• การใช้ล้อเจียรกับชิ้นงานด้วยมือ และการสังเกตประกายไฟ/ฟังเสียงเพื่อยืนยันตำแหน่งเริ่มต้นการเจียรนั้น อาจใช้เวลานาน
• พนักงานเก่าและพนักงานใหม่ไม่สามารถกำหนดมาตรฐานความแปรปรวนด้านคุณภาพในกระบวนการใช้งานล้อเจียรได้
• มีการใช้เซ็นเซอร์ AE แต่ความแม่นยำไม่คงที่

ในเครื่องมือกล เครื่องเจียร NC ต้องการความแม่นยำสูงในการกำหนดขนาดของชิ้นงาน
ดังนั้น แม้ว่าจะมีการนำ NC มาใช้ การทำงานแบบอัตโนมัติก็ยังคงมีความยากลำบากสูง และผู้ใช้งานจำนวนมากก็ต้องเผชิญกับความท้าทายเรื่องการขาดแคลนกำลังคนในสถานที่ทำงานของตน

บทความนี้จะเจาะลึกถึงความพยายามครั้งแรกในอุตสาหกรรมของ METROL ในการใช้ เซ็นเซอร์ ช่องว่าง ลม เพื่อทำให้เครื่องเจียร NC ทำงานโดยอัตโนมัติอย่างสมบูรณ์

[ปัญหา] ขั้นตอนการใช้งานล้อเจียรสำหรับเครื่องเจียร NC คืออะไร?

โดยปกติแล้ว การตั้งค่าสองขั้นตอนต่อไปนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อทำการกลึงชิ้นงานบนเครื่องเจียร NC

• การกำหนดตำแหน่งเริ่มต้นสำหรับการกลึงล้อเจียร
• ตำแหน่งเริ่มต้น ชิ้นงาน

โดยทั่วไป กระบวนการกำหนดตำแหน่งเริ่มต้นสำหรับการกลึงด้วยล้อเจียร (เช่น เส้นผ่านศูนย์กลางของล้อเจียร) เรียกว่า "กระบวนการใช้งานล้อเจียร"

กระบวนการ “การใช้งานล้อเจียร” นี้เป็นงานที่ยากและท้าทายมาก

การนำ “ขั้นตอนการใช้งานล้อเจียร” ไปใช้

โดยทั่วไปแล้ว ขั้นตอนแรกคือการค่อยๆ นำล้อเจียรที่หมุนอยู่มาสัมผัสกับพื้นผิวชิ้นงานด้วยมืออย่างช้าๆ
สามารถกำหนด “ตำแหน่งเริ่มต้นการกลึง” ได้จาก ประกายไฟ และ เสียง ที่เกิดขึ้นเมื่อล้อเจียรสัมผัสกับชิ้นงาน

เนื่องจากจุดเริ่มการกลึงของล้อเจียรจะเคลื่อนที่ไปเนื่องจากการเคลื่อนตัวจากความร้อนและการสึกหรอของล้อเจียร จึงจำเป็นต้องแก้ไขตำแหน่งเริ่มการกลึงโดยการดำเนินการ "การปรับล้อเจียร" เป็นระยะๆ

ต่อไป เราจะอธิบายถึงความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับ “ขั้นตอนการใช้งานล้อเจียร” นี้

ขั้นตอนการใช้งานล้อเจียรสำหรับเครื่องเจียร NC มีความเสี่ยงอะไรบ้าง?

ขั้นตอนการใช้งานล้อเจียรที่อธิบายไว้ในหัวข้อก่อนหน้านี้ มีปัญหาและความเสี่ยงดังต่อไปนี้

• แต่ละขั้นตอนต้องใช้แรงงานคน และการทำงานแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบนั้นเป็นไปไม่ได้
• ความแม่นยำในการกลึงและจำนวนชั่วโมงทำงานไม่เท่ากันระหว่างคนงานใหม่และคนงานที่มีประสบการณ์
• การสัมผัสโดยตรงระหว่างล้อเจียรกับชิ้นงานจะทำให้ล้อเจียรเสียหายทันทีหลังจากการปรับแต่ง
• ความเสี่ยงที่ล้อเจียรจะกระแทกชิ้นงานจนทำให้เกิดอุบัติเหตุ

ปัญหาเรื่องความผิดพลาดของมนุษย์และการพัฒนาทักษะเหล่านี้ เป็นเรื่องยากที่จะแก้ไขได้ในชั่วข้ามคืน
เพื่อให้สามารถสร้างระบบการผลิตที่ยั่งยืนและปลอดภัย จำเป็นต้องมีแนวทางแก้ไขผ่านการกำหนดมาตรฐานและการใช้ระบบอัตโนมัติในด้านทักษะต่างๆ

การทำให้กระบวนการ "การใช้งานล้อเจียร" สำหรับเครื่องเจียร NC เป็นแบบอัตโนมัติคืออะไร?

ที่ METROL เราได้ศึกษาการทำให้กระบวนการ "การใช้งานล้อเจียร" ซึ่งเป็นงานที่ต้องใช้แรงงานคนเป็นไปโดยอัตโนมัติมาเป็นเวลานาน โดยเราได้ใช้วิธีการที่ใช้ เซนเซอร์ช่องอากาศ (Air Gap Sensor) ) ในการทำให้กระบวนการนี้สำเร็จ

เซนเซอร์ช่องอากาศ (Air Gap Sensor) คืออะไร? หลักการวัดของเซ็นเซอร์นี้อธิบายไว้แล้ว

“เซนเซอร์ช่องอากาศ (Air Gap Sensor)” ที่ใช้ในระบบอัตโนมัติของเครื่องเจียร NC คืออะไร?

กล่าวโดยสรุป เซนเซอร์ช่องอากาศ (Air Gap Sensor) คือ “เซ็นเซอร์ระบุตำแหน่งความแม่นยำสูงที่ใช้ลม (หัวฉีดลม) ในการตรวจจับระยะห่างจากวัตถุว่าเป็นถูกต้อง/ไม่ถูกต้อง”
มีการกำหนด "ค่าเกณฑ์ระยะทาง" ไว้ล่วงหน้าสำหรับเซ็นเซอร์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นเกณฑ์การตรวจสอบว่าถูกต้องหรือไม่ถูกต้อง และเซ็นเซอร์จะตรวจสอบอย่างแม่นยำว่าระยะห่างระหว่างวัตถุกับหัวฉีดลมนั้นใกล้หรือไกลกว่าค่าเกณฑ์หรือไม่

[คำอธิบาย] กรณีศึกษาการใช้งาน เซนเซอร์ช่องอากาศ (Air Gap Sensor)

การใช้งาน เซนเซอร์ช่องอากาศ (Air Gap Sensor) นั้นอธิบายได้โดยการยกตัวอย่าง “การตรวจสอบว่ามีชิ้นงานอยู่หรือไม่”

ตัวอย่าง: ขั้นตอนเมื่อตั้งค่าเกณฑ์ความไวของเซ็นเซอร์ไว้ที่ 10 μm

• ขั้นตอนที่ 1 : ลงทะเบียน "ค่าเกณฑ์ระยะห่าง 10 ไมโครเมตร" กับเซ็นเซอร์ล่วงหน้า
• ขั้นตอนที่ 2 : เลื่อนชิ้นงานเข้าใกล้หัวฉีดเพื่อตรวจจับว่ามีชิ้นงานอยู่หรือไม่ (ดูรูปที่ 2)

เมื่อระยะห่างระหว่างชิ้นงานกับหัวฉีดมากกว่าค่าเกณฑ์ (=10 µm) → สัญญาณเอาต์พุตไม่ถูกต้อง [ภาพซ้าย]
เข้าใกล้จนกระทั่งระยะห่างระหว่างชิ้นงานและหัวฉีดเหลือ 10 ไมโครเมตรหรือน้อยกว่า → เปลี่ยนเป็นสัญญาณ Valid [ภาพด้านขวา]

คำอธิบายเกี่ยวกับการทำงานอัตโนมัติของเครื่องเจียร CNC โดยใช้เซ็นเซอร์

ภาพประกอบและรูปถ่ายต่อไปนี้แสดงวิธีการทำให้กระบวนการใช้งานล้อเจียรเป็นไปโดยอัตโนมัติโดยใช้ เซนเซอร์ช่องอากาศ (Air Gap Sensor) เป้าหมายการตรวจจับในเครื่องเจียร NC ไม่ใช่ชิ้นงาน แต่เป็น "ตำแหน่งเริ่มต้นของล้อเจียรแบบหมุน"

[ภาพประกอบ] ขั้นตอนการตรวจจับตำแหน่งเริ่มต้นการตัดเฉือนโดยใช้ เซนเซอร์ช่องอากาศ (Air Gap Sensor)

• การติดตั้งหัวฉีดลมบนเครื่องเจียร CNC
• ล้อเจียรหมุนเข้าใกล้หัวฉีดลม
• ตำแหน่งที่สัญญาณเซ็นเซอร์เปลี่ยน → ตำแหน่งเริ่มต้นการตัดเฉือน (ดูรูปที่ 3)

[คำอธิบายภาพ] ขั้นตอนการตรวจจับตำแหน่งเริ่มต้นการตัดเฉือนโดยใช้เซ็นเซอร์ ช่องว่าง ลม

ภาพถ่ายขยายแสดงหัวฉีดลมและล้อเจียรจริง เพื่ออธิบายขั้นตอนการตรวจจับ

ขั้นตอนที่ 1: ล้อเจียรหมุนเข้าใกล้หัวฉีดลม
ระยะห่างระหว่างหัวฉีดกับล้อเจียรมากกว่าค่าเกณฑ์ที่กำหนด และเซ็นเซอร์อยู่ในสถานะสัญญาณไม่ถูกต้อง (ดูรูปที่ 4)
ล้อเจียรเคลื่อนเข้าใกล้หัวฉีดจนกระทั่งถึงตำแหน่งเกณฑ์ที่สัญญาณเปลี่ยนเป็นถูกต้อง

ขั้นตอนที่ 2: ตำแหน่งที่สัญญาณเปลี่ยนคือตำแหน่งเริ่มต้นการตัดเฉือน
เมื่อระยะห่างระหว่างล้อเจียรและหัวฉีดถึงค่าเกณฑ์ที่กำหนด เซ็นเซอร์จะเปลี่ยนเป็นสัญญาณที่ถูกต้อง
โดยการอ่านพิกัดที่เซ็นเซอร์เปลี่ยนไปรับสัญญาณที่ถูกต้อง จะสามารถกำหนด "ตำแหน่งเริ่มต้นการกลึงล้อเจียร" ได้

ขั้นตอนที่ 3: คำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางของล้อเจียรโดยใช้การคำนวณทางคณิตศาสตร์
สามารถคำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของล้อเจียรได้จากพิกัดของตำแหน่งอ้างอิงของล้อ เมื่อสัญญาณจากเซ็นเซอร์ถูกส่งออกมา

[500 µs (ค่ามาตรฐาน)] การทำให้กระบวนการใช้งานล้อเจียรเป็นแบบอัตโนมัติ

ตามที่อธิบายไว้ข้างต้น ขั้นตอนการใช้งานล้อเจียรซึ่งก่อนหน้านี้ทำด้วยมือทั้งหมด ได้ถูกทำให้เป็นระบบอัตโนมัติโดยสมบูรณ์แล้วผ่านทางขั้นตอนที่ 1 ถึง 3
*นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องตรวจวัด “ความสูงของชิ้นงาน” ด้วย หัววัดแบบสัมผัส หรืออุปกรณ์ที่คล้ายกัน

[คำบรรยายวิดีโอ] ระบบอัตโนมัติของเครื่องเจียร NC

ขั้นตอนการวัดล้อเจียรที่อธิบายไว้ในบทก่อนหน้านี้ ได้ถูกนำเสนอในวิดีโอซึ่งแสดงการทำงานของเครื่องเจียร CNC จริง

[ตัวอย่างการใช้งาน] กรณีศึกษาการทำงานอัตโนมัติของเครื่องเจียร NC

บริษัท Okamoto Machine Tool Works ซึ่งเป็นผู้ผลิตเครื่องเจียรรายใหญ่ ได้นำ “ระบบอัตโนมัติสำหรับขั้นตอนการใช้งานล้อเจียรแบบหมุน” มาใช้เป็น “เซ็นเซอร์แบบไม่สัมผัสที่สามารถวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของล้อเจียร” ซึ่งเป็นอุปกรณ์เสริม สำหรับเครื่องเจียร CNC

[คำถามที่พบบ่อย] เกี่ยวกับการทำงานอัตโนมัติของเครื่องเจียร NC

ต่อไปนี้คือคำตอบสำหรับคำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการวัดตำแหน่งเริ่มต้นสำหรับการกลึงล้อเจียร

ฉันสามารถวัดค่าขณะที่น้ำหล่อเย็นยังอยู่บนล้อเจียรได้หรือไม่?

ต้องหยุด น้ำหล่อเย็น ขณะทำการวัด
หลังจากหยุดการไหลของน้ำหล่อเย็นแล้ว ควรหมุนล้อเจียรเป็นเวลาสองสามวินาทีเพื่อไล่ความชื้นออกก่อนทำการวัดเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น ล้อเจียรที่มีน้ำหล่อเย็น (ความชื้น) อาจวัดได้ไม่แม่นยำเนื่องจากการขยายตัว

สามารถสร้างสัญญาณเซ็นเซอร์ได้กี่สัญญาณ?

สามารถบันทึกสัญญาณได้สูงสุด 3 สัญญาณ โดยการตั้งค่าเกณฑ์ตามวัตถุประสงค์ จะทำให้สามารถควบคุมได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง
ตัวอย่างเช่น “สัญญาณการวัด” เพื่อดูตำแหน่งของล้อเจียร “สัญญาณลดความเร็ว” เพื่อควบคุมความเร็วในการเข้าใกล้ของล้อเจียร และ “ สัญญาณการเคลื่อนที่เกิน ” เพื่อป้องกันการชนกัน

สามารถมองเห็นขนาดเม็ดเจียรได้ถึงขนาดไหน?

ยิ่งเม็ดขัดบนล้อเจียรละเอียดมากเท่าไหร่ ความสามารถในการทำซ้ำก็จะยิ่งสูงขึ้น และส่งผลให้การวัดมีความแม่นยำมากขึ้นเท่านั้น
ล้อเจียร ความแม่นยำ เช่น ล้อเจียรเพชรและล้อเจียร CBN สามารถวัดซ้ำได้ด้วยความแม่นยำสูงสุดถึง 1 ไมโครเมตร
โปรดสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมจากทีมงานของเรา

ล้อเจียรทุกรูปทรงสามารถวัดขนาดได้หรือไม่?

• ล้อเจียรธรรมดา
• ล้อเจียรแบบ R
• ล้อเจียรตัดบาง (ใบมีด)
• ล้อเจียรเรียวสำหรับงานกลึงร่องตัววี

ล้อเจียรแต่ละรูปทรงต้องการวิธีการตรวจจับที่แตกต่างกัน การสัมผัส เราเพื่อขอรับการสนับสนุน

ควรวัดความเร็วรอบของล้อเจียรที่กี่รอบต่อนาที?

โดยทั่วไป แนะนำให้ ทำการวัดที่ความเร็วรอบเดียวกับที่ใช้ในกระบวนการผลิต สำหรับความเร็วรอบที่เฉพาะเจาะจง โปรดติดต่อเราเพื่อขอรับการสนับสนุน

เซนเซอร์ช่องอากาศ (Air Gap Sensor) ติดตั้งอยู่ที่ใด?

เนื่องจากยิ่งท่ออากาศระหว่างหัวฉีดลมกับเซ็นเซอร์สั้นลงเท่าไร การตอบสนองก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น จึงแนะนำให้ติดตั้งเซ็นเซอร์ให้ใกล้กับหัวฉีดลมมากที่สุด
เซนเซอร์ช่องอากาศ (Air Gap Sensor) มี IP67 และทนทานต่อน้ำมันตัดโลหะ จึงสามารถติดตั้งภายในเครื่องจักรได้

สามารถติดตั้งบนเครื่องจักรทั่วไปได้หรือไม่ แทนที่จะใช้เครื่องเจียร CNC?

ไม่แนะนำให้ติดตั้งบนเครื่องจักรทั่วไป เนื่องจากเป็นการยากที่จะจัดตำแหน่งหัวฉีดให้ตรงกับล้อเจียร

ต้องใช้สิ่งใดบ้างในการนำระบบอัตโนมัติมาใช้กับเครื่องเจียร CNC?

ปัจจุบัน เรามีผลงานการติดตั้งเครื่องเจียร CNC ที่ผลิตโดยบริษัท Okamoto Machine Tool Works, Ltd. ที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว กรุณาติดต่อสอบถามได้เลย
เรายินดีรับคำถามของคุณ แม้แต่คำถามเกี่ยวกับเครื่องเจียร CNC จากผู้ผลิตรายอื่นก็ตาม

แตกต่างจากเซ็นเซอร์ AE อย่างไร?

เซ็นเซอร์ AE (Acoustic Emission) เป็นเซ็นเซอร์แบบสัมผัสที่ตรวจจับรูปคลื่นเมื่อล้อเจียรสัมผัสกับชิ้นงานโดยตรง

• เนื่องจากตำแหน่งที่ทำการกลึงชิ้นงานเป็นตำแหน่งเริ่มต้นของการกลึง จึงมีความเสี่ยงที่จะเกิดความคลาดเคลื่อนทางมิติหลังจากการกลึงเสร็จสิ้น
• การรักษาระดับความแม่นยำในการตรวจจับให้คงที่เมื่อสภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลงนั้นทำได้ยาก

เซนเซอร์ช่องอากาศ (Air Gap Sensor) เป็นระบบตรวจจับแบบไม่สัมผัสที่ใช้ลมในการตรวจจับอย่างเสถียรโดยไม่ต้องเจียรชิ้นงานหรือล้อเจียร

[คำบรรยายวิดีโอ] ระบบอัตโนมัติของเครื่องเจียร NC

ระบบอัตโนมัติของเครื่องเจียร NC ที่ได้อธิบายมาจนถึงตอนนี้ จะถูกอธิบายอย่างชัดเจนในวิดีโอที่เข้าใจง่ายโดยใช้เทคโนโลยี 3 มิติ

บทสรุป

การควบคุมตำแหน่งล้อเจียรโดยใช้เซ็นเซอร์ ช่องว่าง ลม ได้รับการนำไปใช้โดยผู้ผลิตเครื่องเจียรหลายราย รวมถึงผู้ผลิตเครื่องเจียรรายใหญ่ที่สุดในอุตสาหกรรมด้วย

เนื่องจากปัญหาการขาดแคลนแรงงานจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในอนาคต การนำระบบอัตโนมัติมาใช้แทนกระบวนการทำงานด้วยมือจะเป็นหนึ่งในประเด็นสำคัญที่สุด
การสร้างวิธีการใช้งานระบบอัตโนมัติที่เหมาะสมกับความต้องการของบริษัท จะกลายเป็นจุดแข็งสำหรับผู้ผลิตในอนาคต
โปรดพิจารณา “ระบบอัตโนมัติสำหรับเครื่องเจียร” เป็นหนึ่งในวิธีการที่จะบรรลุเป้าหมายนี้

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ที่กล่าวถึงในบทความนี้

สอบถามข้อมูลเกี่ยวกับข้อกำหนดสำหรับการนำระบบอัตโนมัติมาใช้กับเครื่องเจียร CNC

วิศวกรของเราจะตอบคำถามของคุณเกี่ยวกับการทำงานอัตโนมัติของเครื่องเจียร NC
การสัมผัส เราเพื่อขอรับความช่วยเหลือ