การวิเคราะห์การออกแบบโครงสร้างเครื่องกัดรอบสูงควบคุมด้วยระบบ CNC

Abstract

งานวิจัยมีวัตถุประสงค์เพื่อทำการศึกษา และออกแบบโครงสร้างเรื่องกัดรอบสูงควบคุมด้วยระบบ CNC ในการออกแบบผู้ออกแบบได้พิจารณาความต้องการใช้งาน หรือข้อกำหนดต่างๆ ก่อนทำการออกแบบโครงสร้างหลักของเครื่องจักร เช่น Base, Column, Saddle, Spindle, Head, และ Table ให้มีรูปแบบและขนาดที่เหมาะสมกับระบบขับเคลื่อน (Drive System) และระบบควบคุมการทำงาน (Controller) ของเครื่องจักรไปพร้อมๆ กัน ทั้งนี้เพื่อให้ได้ชิ้นส่วนที่มีขนาดถูกต้อง โดยอาศัยคอมพิวเตอร์ช่วยในการออกแบบ CAD (Computer Aided Design) มาใช้ในการเขียนชิ้นส่วนต่างๆ ให้มีขนาดเท่ากับของจริงขึ้นมาก่อน แล้วจึงประกอบชิ้นส่วนทั้งหมดเข้าด้วยกัน ส่วนความแข็งแรงของชิ้นส่วนผู้ออกแบบ ได้นำเอาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ Finite Element Analysis (FEA) มาใช้เพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนที่ออกแบบมานั้นมีความแข็งแรงและสามารถทำงานได้ตามวัตถุประสงค์ก่อนที่จะเริ่มทำการผลิตเครื่องต้นแบบในขั้นตอนต่อไป เมื่อได้เครื่องจักรต้นแบบแล้ว จึงดำเนินการวัดประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องจักรตามมาตรฐาน ISO 1984 DIN 8615 ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่า เครื่องจักรต้นแบบสามารถใช้งานในการผลิตได้เป็นอย่างดี ผลผลิตที่ได้มีความเที่ยงตรงแม่นยำ และได้มาตรฐานเดียวกันกับเครื่องที่ผลิตในต่างประเทศ และผลการวัดประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องจักรตามมารฐาน พบว่าค่าความผิดพลาดของเครื่องในทุกๆ ตำแหน่งมีค่าอยู่ในพิกัดที่มาตรฐาน ISO 1984 ได้กำหนดไว้

This research aims to study and design the structure of a CNC high-speed milling machine The requirements and general specifications of the machine are considered in order to design main parts of the machine such as base, column, saddle, spindle head and table. The individual part is designed to accommodate the driven system and controller of the machine by using Computer Aided Design (CAD). All designed parts are analyzed by using Finite Element Analysis (FEA) ,in order to check the part deformation and strength. After that, the prototype machine is built and tested. The test results show that the prototype machine can operate as well as a commercial CNC high-speed machine. The quality of machined part is satisfied with high accuracy. Moreover, the result of efficiency test according to ISO 1984 standard shows that the deviation at all check points are within the acceptable range.