คู่มือ CNC สำหรับผู้เริ่มต้น: จากแบบ 3D สู่ชิ้นงานสำเร็จ

เปลี่ยนโมเดล 3D เป็นชิ้นงานที่ใช้ได้: เลือกวิธีกัด เตรียมทางเดินดอก ตั้งเครื่อง ตัดวัสดุ แล้วตรวจสอบผล

CNC ย่อมาจาก การควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ ในการตัดเฉือน คอมพิวเตอร์ควบคุมดอกให้กำจัดวัสดุจากชิ้นวัสดุตั้งต้นหรือ ชิ้นงานดิบ โมเดลของคุณอธิบายรูปทรงสุดท้าย แต่คุณยังต้องเลือกวิธียึด การเข้าถึงส่วนต่าง ๆ และวิธีตัดให้แม่นยำ

ขั้นตอนคือ โมเดล CAD → ทางเดินดอก CAM → G-code เฉพาะเครื่อง → ตั้งค่าและตัด → ตรวจสอบ เราจะใช้แผ่นยึดขนาดเล็กเป็นตัวอย่างตลอดกระบวนการ

1. เลือกกระบวนการให้เหมาะกับชิ้นงาน

บนเครื่องกัดหรือเราเตอร์ 3 แกน X และ Y ครอบคลุมระนาบโต๊ะ ส่วน Z ควบคุมความสูง การกัด 2.5D สร้างพื้นราบและผนังที่ความลึกที่เลือก การกัด 3D เดินตามผิวโค้งโดยเปลี่ยนความลึกตามทางตัด ทั้งสองแบบใช้เครื่อง 3 แกนเดียวกันได้ แกนหมุนเพิ่มเติมช่วยเข้าถึงหลายด้าน แต่หลายชิ้นงานเพียงต้องพลิกและจัดตำแหน่งใหม่

สำหรับโครงการแรก เลือกแผ่นแบนที่มีหลุมตื้นและรูทะลุ แวกซ์สำหรับฝึกกัดเหมาะกับการทดลอง อะซีทัลเหมาะกับชิ้นส่วนพลาสติกใช้งานหลายประเภท อะลูมิเนียม 6061 เหมาะกับชิ้นส่วนโลหะเมื่อเครื่องทำได้ เลือกวัสดุตามภาระ อุณหภูมิ และสภาพแวดล้อมของชิ้นงาน รวมทั้งความสามารถเครื่อง

2. ทำโมเดลให้ตัดเฉือนได้

เริ่มจากโมเดลตันใน CAD หรือการออกแบบด้วยคอมพิวเตอร์ ใช้ไฟล์ต้นฉบับเมื่อ CAD และ CAM อยู่ในแอปเดียวกัน หรือส่งออก STEP สำหรับรูปทรงตัน STL เป็นตาข่ายสามเหลี่ยม ใช้เมื่อกระบวนการ CAM รองรับเท่านั้น และใช้ความละเอียดพอรักษาผิวโค้ง ตรวจสอบหน่วยและขนาดรวมหลังนำเข้า

• เผื่อพื้นที่ให้ดอกกลม มุมตั้งฉากด้านในจะเหลือรัศมี ดอก 6 mm ทำมุมรัศมีเล็กกว่า 3 mm ไม่ได้ ออกแบบรัศมีใหญ่ขึ้นเล็กน้อยเพื่อให้ดอกเลี้ยวได้ ใช้ร่องหลบที่มักเรียกว่า dogbone เมื่อต้องสวมชิ้นคู่ที่เป็นมุมเหลี่ยม
• ให้เข้าถึงส่วนต่าง ๆ ได้ หลุมลึกแคบต้องใช้ดอกยาวที่โก่งง่าย ส่วนเว้าซ่อนต้องตั้งชิ้นงานอีกแบบหรือใช้ดอกพิเศษ
• เหลือส่วนให้จับ เผื่อวัสดุสำหรับปากกาจับ แคลมป์ หรือสะพานยึด วางแผนว่าชิ้นงานจะยึดอยู่ได้อย่างไรในรอบสุดท้าย
• ระบุส่วนที่ต้องพอดี เพิ่มแบบที่บอกวัสดุ ขนาดสำคัญ ค่าความคลาดเคลื่อน ตำแหน่งรู และเกลียว ค่าความคลาดเคลื่อนคือช่วงขนาดที่ยอมให้ต่างได้ ข้อกำหนดเข้มขึ้นเพิ่มงานกัดและตรวจสอบ

ตัวอย่างของเราคือ แผ่นยึด 60 × 40 × 8 mm มี หลุม 30 × 20 mm ลึก 2 mm มุมด้านในรัศมี 4 mm และ รูทะลุ 4.5 mm สี่รูสำหรับสกรู M4 ผ่านได้ จุดศูนย์กลางรูห่างขอบนอกที่อยู่ติดกัน 7 mm ขนาดเหล่านี้เป็นตัวอย่างแบบ ไม่ใช่ค่าการตัด

3. เลือกดอกให้เหมาะกับรูปทรง

ใช้ เอ็นมิลปลายแบน สำหรับหลุมและขอบแผ่น ดอกสว่านเกลียว สำหรับรู และ ดอกลบมุม หรือเครื่องมือลบครีบด้วยมือเพื่อกำจัดขอบคม เอ็นมิลหัวบอล มีประโยชน์กับผิวขึ้นรูปโค้ง ดอกปาดหน้าทำผิวกว้างให้ราบได้เมื่อสปินเดิลและเครื่องรองรับ

สำหรับรูแม่นยำ หลังเจาะอาจใช้ คว้านรู เพื่อแก้เส้นผ่านศูนย์กลาง หรือ รีมรู เพื่อเก็บผิวรูที่เตรียมไว้แม่นยำแล้ว ดอกต๊าป หรือ ดอกกัดเกลียว ทำเกลียวใน ส่วนรูให้สกรูผ่านไม่มีเกลียว

เลือกดอกที่ระบุว่าใช้กับวัสดุได้ และมีความยาวคมตัดพอสำหรับรูปทรง คมตัดน้อยลงมักให้ช่องระบายเศษมากขึ้นสำหรับพลาสติกและอะลูมิเนียม ร่องคายเศษคือร่องที่นำเศษออก ให้ปฏิบัติตามคำแนะนำการใช้งานของผู้ผลิต

คอลเล็ตคืออะไร?

คอลเล็ต คือปลอกมีร่องในสปินเดิลหรือหัวจับดอก ใช้จับ ก้านดอก ซึ่งเป็นส่วนทรงกระบอกเรียบ การขันน็อตคอลเล็ตบีบปลอกรอบก้าน ทำให้ดอกยึดแน่นและอยู่กึ่งกลางขณะหมุน

เลือกซีรีส์คอลเล็ตให้ตรงกับหัวจับ และช่วงขนาดจับที่กำหนดให้ตรงกับ เส้นผ่านศูนย์กลางก้าน เช่น ดอกที่มีปลายตัด 1 mm อาจมีก้าน 3.175 mm (⅛ นิ้ว) จึงต้องเลือกคอลเล็ตตามก้านนั้น จับส่วนก้านเรียบ รักษาผิวสัมผัสให้สะอาด และทำตามข้อกำหนดความลึกสอดกับแรงขันของหัวจับ ให้ ระยะยื่นดอก หรือส่วนที่ยื่นจากหัวจับสั้นที่สุดเท่าที่งานยอมให้ได้ เพื่อลดการโก่งและสั่น

4. ตั้งค่า CAM และสร้างทางเดินดอก

CAM หรือการผลิตด้วยคอมพิวเตอร์คำนวณเส้นทางดอก ในโปรแกรม CAM เช่น Autodesk Fusion ให้กำหนดชิ้นงานจริง โมเดล อุปกรณ์ยึด ดอก และ ระบบพิกัดงาน (WCS) เลือกจุดกำเนิดที่เข้าถึงและหาได้จริง เช่น มุมชิ้นงานหรือศูนย์กลางรู โดย Z บวกชี้ออกจากผิวบน ตั้งระดับเคลื่อนที่ให้พ้นแคลมป์และชิ้นงาน เอกสารการตั้งค่าของ Autodesk อธิบายองค์ประกอบเหล่านี้

งานทั่วไปมีหน้าที่ต่างกัน:

กัดหยาบ กำจัดวัสดุส่วนใหญ่โดยเหลือเนื้อเผื่อเล็กน้อย กัดละเอียด กำจัดเนื้อเผื่อนั้นให้ถึงขนาดและปรับผิว ใช้การลงแบบลาดหรือเกลียวเมื่อเหมาะสม การป้อนลงตรงต้องใช้ดอกและข้อมูลตัดที่รองรับ ดอกเล็กสามารถ กัดเนื้อที่เหลือ ในมุมที่ดอกใหญ่เข้าไม่ถึง ภาพรวมการกัดของ Autodesk อธิบายวิธีกัดหยาบและละเอียด

ในการ กัดตามทิศหมุน ชิ้นงานป้อนเทียบกับดอกในทิศเดียวกับการเคลื่อนที่คมตัด ณ จุดสัมผัส การกัดทวนทิศหมุนมีความสัมพันธ์ตรงข้าม การกัดตามทิศหมุนพบได้บ่อยบน CNC ที่แข็งแรงและควบคุมระยะฟรีได้ แต่ให้ใช้วิธีที่เครื่องและการยึดของคุณรองรับ

ตั้งความเร็ว อัตราป้อน และความลึกร่วมกัน

• ความเร็วสปินเดิล (RPM): ดอกหมุนเร็วเท่าใด
• อัตราป้อน: ดอกเคลื่อนเข้าหาชิ้นงานเร็วเท่าใด มักใช้ mm/min หรือนิ้ว/นาที
• ความลึกต่อชั้น: ความลึกที่เพิ่มในแต่ละชั้น ระยะเลื่อนข้าง: ระยะห่างด้านข้างหรือการกินเนื้อระหว่างรอบ
• ภาระเศษตัด: ระยะป้อนต่อฟันตัด น้อยเกินไปอาจถูและร้อน มากเกินไปอาจทำให้ดอกเกินกำลัง

สำหรับเอ็นมิลทั่วไป อัตราป้อน = RPM × จำนวนคมตัด × ภาระเศษตัด ตัวอย่าง 10,000 RPM × 2 คม × 0.03 mm/ฟัน = 600 mm/min นี่แสดงการคำนวณ ไม่ใช่ค่าที่ใช้ได้กับเครื่องของคุณ เริ่มจากข้อมูลผู้ผลิตดอกสำหรับวัสดุ เส้นผ่านศูนย์กลาง และงานนั้น แล้วพิจารณาความแข็งแรง การกินเนื้อ และการระบายเศษ สูตรกัดของ Sandvik อธิบายความสัมพันธ์เหล่านี้

5. วางแผนยึดชิ้นงานก่อนตัด

ปากกาจับเหมาะกับชิ้นงานก้อน แคลมป์บน แผ่นรองที่ยอมให้ตัดลงได้ เหมาะกับแผ่นและวัสดุแผ่น ปากจับอ่อนหรือหมุดจัดตำแหน่งช่วยวางตำแหน่งซ้ำหลังพลิก การจับควรต้านแรงตัดโดยไม่ทำชิ้นงานโก่ง

สำหรับแผ่นตัวอย่าง วิธีหนึ่งคือใช้ชิ้นงานดิบใหญ่กว่าแผ่น ซึ่งมีผิวเรียบและตรวจสอบความหนา 8 mm แล้ว จับวัสดุรอบนอกกับแผ่นรอง และให้แคลมป์อยู่นอกทุกทางเดินของดอกและหัวจับ เจาะและกัดหลุมขณะชิ้นงานยังเต็ม แล้วตัดขอบสุดท้ายโดยเหลือสะพาน เผื่อให้ปลายสว่านและการตัดขอบทะลุลงแผ่นรองได้โดยไม่ถึงโต๊ะเครื่อง

หากต้องกัดความหนาหรือผิวล่าง ให้เริ่มจากวัสดุหนากว่าและวางแผนตั้งงานครั้งที่สอง พลิกบนผิวอ้างอิงที่ทราบ ยึดและจัดตำแหน่งใหม่ แล้วปาดให้ได้ความหนาสุดท้าย แต่ละการตั้งงานต้องมีจุดกำเนิดที่ตรวจสอบของตัวเอง

6. จำลอง แล้วสร้างโปรแกรมเครื่อง

จำลอง ทุกงานตามลำดับ รวมการกำจัดเนื้อวัสดุ ตรวจสอบวัสดุที่เหลือ รอยกินลึกเกิน การชนดอกหรือหัวจับ ระยะพ้นอุปกรณ์ยึด การตัดทะลุ และระยะเคลื่อนที่เครื่องหากรองรับ การจำลองรู้เฉพาะรูปทรงและข้อมูลเครื่องที่คุณให้

ใช้ โพสต์โปรเซสเซอร์ที่ตรงกับเครื่องและตัวควบคุม เพื่อสร้าง G-code ไฟล์ STEP ไม่ใช่โปรแกรมเครื่อง และ G-code ไม่สามารถใช้แทนกันได้กับทุกเครื่อง ยืนยันหน่วย พิกัดชดเชยงาน การเปลี่ยนดอก คำสั่งสปินเดิล และการถอนดอก สำหรับเครื่องเปลี่ยนดอกด้วยมือ ให้ทำตามขั้นตอนที่รองรับ ซึ่งอาจต้องแยกโปรแกรมต่อดอก ส่งผลลัพธ์ด้วยวิธีที่ตัวควบคุมรองรับ คู่มือโพสต์โปรเซสของ Autodesk อธิบายการแปลงนี้

7. ตั้งเครื่องและตัดครั้งแรก

ปฏิบัติตามวิธีใช้งานเครื่องและเรียนรู้คำสั่งหยุดก่อนรันโปรแกรม สวมแว่นป้องกัน เก็บผมและเสื้อผ้าหลวม ปิดฝาครอบ และใช้ระบบดูดฝุ่นหรือน้ำหล่อเย็นที่เหมาะกับวัสดุ ห้ามสวมถุงมือใกล้เครื่องหมุนหรือกำจัดเศษขณะเครื่องเคลื่อนที่ แนวทางความปลอดภัยของ Haas อธิบายข้อควรระวังพื้นฐาน

1. กลับจุดอ้างอิงเครื่อง ยึดชิ้นงานและติดตั้งดอกที่ถูกต้องในหัวจับสะอาดที่ขันแน่นอย่างถูกวิธี
2. หาจุดกำเนิดงาน ด้วยโพรบหรือวิธีหาขอบที่เครื่องรองรับ การหาจุดอ้างอิงกำหนดพิกัดเครื่อง ไม่ได้หาตำแหน่งชิ้นงาน
3. ตั้งและตรวจสอบความยาวดอก / จุดอ้างอิง Z ตามขั้นตอนตัวควบคุม ตรวจใหม่ทุกครั้งหลังเปลี่ยนดอกด้วยมือ ค่าชดเชยงานจริงต้องตรงกับ CAM คู่มือตั้งชิ้นงานของ Haas แยกค่าชดเชยงานกับดอกไว้ชัดเจน
4. ทดสอบโปรแกรม ด้วยภาพกราฟิกตัวควบคุมและวิธีเดินทดลองหรือทีละบล็อกของผู้ผลิต ตรวจการเคลื่อนที่แรกและระยะปลอดภัย โดยลดความเร็วเคลื่อนที่เร็วหากรองรับ หากการตัดในอากาศที่ผู้ผลิตอนุญาตเปลี่ยนค่าชดเชย ให้คืนค่าและตรวจสอบก่อนตัดจริง
5. ดูแลเครื่องระหว่างตัด สังเกตการระบายเศษ การสั่น และการยึด หยุดเมื่อเคลื่อนที่ผิดคาด มีเสียงแหลม เศษสะสม หรือชิ้นงานขยับ หาสาเหตุก่อนทำต่อ

สำหรับแผ่นของเรา: กัดหลุมหยาบ → กัดหลุมละเอียด → เจาะรู → กัดขอบพร้อมสะพาน → ลบมุมขอบที่เข้าถึงได้ เพิ่มปาดหน้าก่อนหากจำเป็น โดยคิดวัสดุที่ถูกกำจัดด้วย ให้ชิ้นงานยึดแน่นตลอดงาน

8. เก็บงาน วัด และลองประกอบ

เมื่อการเคลื่อนที่หยุดแล้ว นำชิ้นงานออก ตัดสะพาน และลบครีบขอบกับปากรูด้านออก ทำความสะอาดเศษ วัดขนาดรวม ความหนา ความลึกหลุม และตำแหน่งรูเทียบแบบ เวอร์เนียร์เหมาะกับการตรวจทั่วไป ส่วนข้อกำหนดละเอียดต้องใช้ไมโครมิเตอร์ เกจ หรือเครื่องมือตรวจที่เหมาะสม

ลองประกอบตามที่ตั้งใจ: สกรูผ่านได้สะดวกหรือไม่ ชิ้นคู่สวมเข้าที่หรือไม่ และแผ่นวางได้เรียบหรือไม่ งานเสร็จเมื่อขนาดและการใช้งานตรงข้อกำหนด ไม่ใช่เพียงเมื่อโปรแกรมจบ

เก็บ CAD แบบ การตั้งค่า CAM รายการดอก ค่าตัดที่ทดสอบแล้ว และโปรแกรมสุดท้ายไว้ด้วยกัน บันทึกผลวัดเพื่อให้ชิ้นถัดไปทำซ้ำได้

สำหรับโครงการ PCB ดู คู่มือกัด PCB ด้วย CircuitMill ขั้นตอน PCB ของ CircuitMill ใช้ข้อมูลการผลิตแผงวงจร ส่วนชิ้นส่วนกลไก 3D ทั่วไปต้องใช้กระบวนการ CAM ที่รองรับโมเดลตันและงานตัดเฉือนของชิ้นนั้น