การแก้ปัญหาเครื่องจักร CNC: ปัญหาทั่วไปและวิธีการแก้ไข

ปัญหาการเปิดเครื่องไม่ติดและความผิดปกติทางไฟฟ้าในเครื่องจักร CNC

ปัญหาทางไฟฟ้าคิดเป็น 35% ของเหตุการณ์เครื่อง CNC หยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผนในสภาพแวดล้อมการผลิต การตรวจสอบวินิจฉัยแต่เนิ่นๆ จะช่วยป้องกันการหยุดการผลิตเป็นเวลานานและการซ่อมแซมที่มีค่าใช้จ่ายสูง

การวินิจฉัยปัญหาแหล่งจ่ายไฟ, ฟิวส์ขาด, และระบบอินเตอร์ล็อกขัดข้อง

การแก้ปัญหาอย่างเป็นระบบควรเริ่มจากการตรวจสอบความเสถียรของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า—โดย ideally ควรอยู่ในช่วง 210V–230V การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากความไม่เสถียรของกริดไฟฟ้าหรืออุปกรณ์กำลังสูงใกล้เคียง เป็นสาเหตุของความล้มเหลวในการสตาร์ทเครื่อง CNC ถึง 62% ตัวบ่งชี้ความผิดปกติที่สำคัญ ได้แก่

• ฟิวส์ขาด , มักเกิดจากวงจรโอเวอร์โหลดหรือชิ้นส่วนที่เสื่อมสภาพตามอายุการใช้งาน
• ความล้มเหลวของระบบอินเตอร์ล็อก , โดยเซ็นเซอร์ประตูที่ไม่ตรงกันหรือสวิตช์ตัดความปลอดภัยทำงานโดยไม่มีเสียงเตือน ทำให้การใช้งานหยุดลง
• รอยแตกบนแผ่นวงจรพีซีบี , โดยทั่วไปมองเห็นได้ภายใต้กล้องขยายหลังจากได้รับความเครียดจากความร้อนหรือแรงกล

ให้ความสำคัญกับการแก้ไขข้อผิดพลาดที่สำคัญโดยใช้วิธีการเฉพาะนี้:

การตรวจสอบวงจรตัดไฟฉุกเฉินและการแยกข้อผิดพลาดการสตาร์ทมอเตอร์กระแสตรง

ปุ่มตัดไฟฉุกเฉิน (EMOs) ก่อให้เกิดรายงานข้อผิดพลาดเท็จร้อยละ 28—มักเกิดจากการรีเซ็ตไม่สมบูรณ์หรือการสึกกร่อนของขั้วสัมผас ควรตรวจสอบวงจรฉุกเฉินโดย:

1. รีเซ็ตสวิตช์ EMO ทั้งหมดด้วยมือ
2. ทดสอบความต่อเนื่องของวงจรลูปฉุกเฉินใน PLC
3. ตรวจสอบรีเลย์ควบคุมเพื่อหาสิ่งกัดกร่อนหรือรอยพิตติ้ง

ข้อผิดพลาดการสตาร์ทมอเตอร์กระแสตรงมักเกิดจากการสึกหรอของแปรงถ่าน ปัญหาการสลับขั้ว หรือแรงดิ่งตก ข้อมูลภาคสนามแสดงว่าร้อยละ 19 ของข้อผิดพลาดเหล่านี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับการละเลยตารางหล่อลื่น เพื่อป้องกันการเกิดซ้ำ:

• เปลี่ยนแปรงถ่านทุก 1,200 ชั่วโมงการดำเนินงาน
• ทำความสะอาดคราบคาร์บอนจากคอมมิวเทเตอร์ทุกเดือน
• ติดตั้งตัวเก็บประจุการสตาร์ทเพื่อปรับแรงดันกระชากให้เรียบ
• ติดตั้งเซนเซอร์ความร้อนเพื่อตรวจจับการเพิ่มขึ้นของความต้านทานที่ผิดปกกันในช่วงเริ่มต้น—ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ที่พิสูจน์แล้วสำหรับข้อผิดพลาดที่จะเกิดในไม่ช้า

ความร้อนสูงเกินของแกนหมุนและการเสื่อมถอยของสมรรถนะด้านความร้อน

การไหลของน้ำยาหล่อเย็นขัดข้อง แบริ่งสึกหรอ และผลกระทบจากอุณหภูมิแวดล้อมต่อสุขภาพของแกนหมุน

ปัญหาระบบน้ำยาหล่อเย็นมักเป็นสาเหตุหลักของปัญหาความร้อนสูงเกินในแกนหมุน เมื่อท่อน้ำเกิดการอุดตันหรือปั๊มเริ่มทำงานผิดปกติ การระบายความร้อนจะลดลงอย่างมาก บางครั้งลดลงได้ถึง 70% แบริ่งที่สึกหรอจะสร้างแรงเสียดทานเพิ่มเติม ทำให้อุณหภูมิสูงเกินกว่าระดับที่ปลอดภัยสำหรับอุปกรณ์ ผู้ปฏิบัติงานควรฟังเสียงกรอบแกรบหรือสังเกตการหมุนที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งเป็นสัญญาณเตือนว่ามีปัญหา เครื่องจักรในโรงงานที่อุณหภูมิสูงเกิน 86 องศาฟาเรนไฮต์อยู่เป็นประจำ จะทำให้อุปกรณ์ทำงานภายใต้ความเครียด โดยเฉพาะหากระบบปรับอากาศไม่ได้รับการดูแลอย่างเหมาะสม หากโรงงานไม่สามารถควบคุมสภาพแวดล้อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ชิ้นส่วนอาจโก่งตัวเกิน 50 ไมโครเมตร ความผิดรูปเช่นนี้ทำให้ไม่สามารถบรรลุข้อกำหนดความแม่นยำสูงได้ ส่งผลให้ชิ้นงานต้องถูกทิ้งและสูญเสียเวลาในการผลิต

การละเลยการหล่อลื่นเป็นสาเหตุหลักที่สุด—หลักฐานจากข้อมูลบริการภาคสนาม

ตามบันทึกการบำรุงรักษาในอุตสาหกรรม ประมาณ 43 เปอร์เซ็นต์ของความล้มเหลวของเพลาหมุนทั้งหมดสามารถย้อนกลับไปถึงการปฏิบัติด้านการหล่อลื่นที่ไม่เหมาะสม เมื่อน้ำมันเสื่อมสภาพหรือถูกใช้ไม่สม่ำเสมอ ตลับลูกปืนจะทำงานในภาวะแห้ง ซึ่งก่อให้เกิดความร้อนสะสมอย่างรวดเร็วและทำให้อุปกรณ์สึกหรอเร็วกว่าปกติ จากการสังเกตการณ์ในสภาพการทำงานจริง ทีมงานบำรุงรักษารายงานว่าเกือบ 7 จาก 10 กรณีที่เพลาหยุดทำงานโดยไม่คาดคิด เกิดจากการที่ผู้ปฏิบัติงานลืมหรือไม่ได้บันทึกเวลาการหล่อลื่นครั้งล่าสุด ข่าวดีก็คือ การฉีดจาระบีอย่างสม่ำเสมอทุกๆ 500 ชั่วโมงของการดำเนินงาน สามารถลดข้อผิดพลาดด้านความร้อนลงได้ครึ่งหนึ่ง และยืดอายุการใช้งานของตลับลูกปืนให้นานขึ้นระหว่างการเปลี่ยนแต่ละครั้ง สำหรับโรงงานที่ต้องทำงานภายใต้ค่าความคลาดเคลื่อนที่แคบ การตรวจสอบความหนืดของน้ำมันตามกำหนดพร้อมใช้น้ำมันหล่อลื่นสังเคราะห์คุณภาพสูง ช่วยสร้างความแตกต่างอย่างมากในการควบคุมปัญหาการขยายตัวจากความร้อน ซึ่งหากปล่อยไว้อาจทำลายความแม่นยำของการทำงานได้

ความไม่แม่นยำด้านมิติและการเบี่ยงเบนของค่าที่ยอมได้ในการกลึงด้วยเครื่อง CNC

การแยกแยะการเบี่ยงเบนของการปรับเทียบ การขยายตัวจากความร้อน และข้อผิดพลาดในการเขียนโปรแกรม G-code

เมื่อพิจารณาข้อผิดพลาดด้านมิติ พบว่าโดยทั่วไปมีอยู่สามสิ่งหลักๆ ที่มักเกิดปัญหาบ่อยครั้ง อันดับแรก คือ การคลาดเคลื่อนของการปรับเทียบค่า ซึ่งเกิดขึ้นได้ตลอดเวลาเนื่องจากเครื่องจักรถูกสะเทือนระหว่างการใช้งาน หรือชิ้นส่วนเสื่อมสภาพตามธรรมชาติ สิ่งนี้อาจทำให้ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งคลาดเคลื่อนไปได้ระหว่าง 0.01 ถึง 0.05 มิลลิเมตร หลังจากระบบทำงานมาประมาณ 500 ชั่วโมง ประการที่สอง คือ ปัญหาการขยายตัวจากความร้อน ซึ่งก่อให้เกิดปัญหาใหญ่กว่า โดยความร้อนจากการกลึงจะทำให้แกนหมุนยาวขึ้น และเมื่ออัลูมิเนียมร้อนพอ (แตกต่างอุณหภูมิประมาณ 300 องศาเซลเซียส) การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเหล่านี้จะทำให้ค่าความคลาดเคลื่อนของรูเจาะผิดเพี้ยนไปทั้งหมด และในที่สุดต้องไม่ลืมข้อผิดพลาดจากการเขียนโปรแกรม G-code เช่น การลืมใส่การชดเชยรัศมีเครื่องมือ หรือการตั้งค่าตำแหน่งชิ้นงานผิด ซึ่งจะทำให้ชุดผลิตภัณฑ์ทั้งชุดเสียหายอย่างสม่ำเสมอ รายงานจากโรงงานระบุชัดเจนว่าเกือบครึ่งหนึ่งของปัญหาเรื่องค่าความคลาดเคลื่อนทั้งหมด เกิดจากบุคคลที่ทำการเปลี่ยนแปลงโปรแกรมโพสต์-โปรเซสเซอร์ในนาทีสุดท้าย โดยไม่มีการจดบันทึกอย่างเหมาะสม

ลำดับการวินิจฉัยอย่างเป็นระบบจะช่วยลดการวินิจฉัยผิดพลาด: ตรวจสอบการปรับเทียบเครื่องก่อน ยืนยันการคงที่ทางความร้อนในขั้นตอนถัดไป จากนั้นตรวจสอบรหัส NC การทำแผนที่ความร้อนระหว่างรอบการอุ่นเครื่องและการตรวจสอบด้วยเลเซอร์อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ จะให้หลักฐานเชิงประจักษ์เพื่อแยกแยะสาเหตุที่เกิดจากกลไก ความร้อน หรือโปรแกรมได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การสั่นสะเทือนของเครื่องมือ การสึกหรอก่อนเวลา และคุณภาพการตัดที่ลดลงเนื่องจากการสั่นสะเทือน

การปรับอัตราการให้อาหาร ความเร็วรอบแกนหมุน และความลึกของการตัด เพื่อกำจัดการสั่นสะเทือน

การสั่นสะเทือนที่ไม่ควบคุมสามารถเร่งการสึกหรอของเครื่องมือได้มากถึง 4 เท่า ตามงานวิจัยด้านการกลึง (IntechOpen 2024) ปรากฏการณ์การสั่นนี้เกิดขึ้นหลักจากปฏิสัมพันธ์ที่ไม่มั่นคงระหว่างเครื่องมือกับชิ้นงาน โดยส่วนใหญ่มักเกิดจากความไม่สอดคล้องกันของพารามิเตอร์สำคัญสามประการ:

• อัตราการให้อาหาร : ต่ำเกินไปจะทำให้เกิดการเสียดสี; สูงเกินไปจะทำให้เครื่องมือทำงานเกินกำลัง ควรปรับให้อยู่ในช่วงการโหลดชิปที่แนะนำสำหรับวัสดุนั้น
• ความเร็วของกระบอกสูบ : การทำงานใกล้ความถี่ฮาร์มอนิกธรรมชาติของเครื่องมือจะทำให้เกิดการสั่นสะเทือนร่วมกัน ควรปรับค่าออกห่างจากค่าเริ่มต้น ±10–15% เพื่อหยุดยั้งการเกิดฮาร์มอนิก
• ความลึกของการตัด : การตัดที่ตื้นเกินไปจะลดการมีส่วนร่วมของเครื่องมือ ส่งผลให้เกิดความไม่เสถียร ควรเพิ่มความลึกอย่างค่อยเป็นค่อยไปพร้อมกับตรวจสอบคุณภาพผิวและการสั่นสะเทือน

เมื่อทำงานกลึงที่สำคัญ การรวมการปรับพารามิเตอร์เข้ากับการตรวจสอบความแข็งแรงของระบบถือว่าเป็นแนวทางที่เหมาะสม ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าแม่พิมพ์ยึดชิ้นงานตั้งค่าอย่างถูกต้อง และพยายามให้ความยาวของเครื่องมือที่ยื่นออกมาสั้นที่สุด เครื่องมือเก็บข้อมูลความเร็วสูงรุ่นใหม่สามารถตรวจจับสัญญาณของการสั่นสะเทือน (chatter) ก่อนที่จะกลายเป็นปัญหาได้ โดยการตรวจจับการสั่นสะเทือนที่ผิดปกติในเครื่องจักร อย่างไรก็ตาม วิธีการแบบดั้งเดิมยังคงใช้ได้ผลดีที่สุดสำหรับการตัดที่มีเสถียรภาพ เปลี่ยนการตั้งค่าเพียงหนึ่งรายการต่อการทดสอบแต่ละครั้ง ตรวจสอบลักษณะพื้นผิวหลังจากการเดินเครื่องแต่ละครั้ง แล้วค่อยดำเนินการต่อจากจุดนั้น ช่างกลึงที่มีประสบการณ์ส่วนใหญ่จะบอกคุณว่า การดำเนินการทีละขั้นตอนแบบนี้จะประหยัดเวลาในระยะยาว เมื่อเทียบกับการลองเปลี่ยนทุกอย่างพร้อมกัน

ความล้มเหลวของระบบเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติ (ATC) และช่องว่างในการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน

การสะสมของสิ่งสกปรก การจัดตำแหน่งเครื่องมือยึดไม่ตรง และความน่าเชื่อถือของเซนเซอร์ในระบบ ATC

เศษโลหะและน้ำหล่อเย็นที่เหลือตกค้างมีส่วนเกี่ยวข้องกับปัญหาการติดขัดประมาณ 60% ในเครื่องเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติ (ATCs) ซึ่งอาจทำให้การปฏิบัติงานของเครื่อง CNC เกิดความผิดพลาดโดยไม่มีสัญญาณเตือนล่วงหน้า เมื่อตัวยึดเครื่องมือเกิดการเรียงตัวไม่ตรงตำแหน่ง มักเกิดจากความเสียหายระหว่างการเปลี่ยนเครื่องมืออย่างรวดเร็ว ซึ่งนำไปสู่ปัญหาการจัดตำแหน่งได้ประมาณ 30% ของกรณี และอย่าลืมถึงปัญหาเซนเซอร์ เช่น เครื่องอ่านแสงเกิดฝ้าหรือการรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทำให้ค่าอ่านผิดเพี้ยน ส่งผลให้เกิดการหยุดทำงานแบบไม่คาดคิดในประมาณ 25% ของเหตุการณ์ ปัญหาเหล่านี้เมื่อรวมกันแล้ว สร้างความยุ่งยากให้กับผู้ควบคุมเครื่องจักรที่พยายามรักษาระบบการผลิตให้ดำเนินไปอย่างราบรื่น

การดำเนินการเพื่อบรรเทาที่มีประสิทธิภาพ รวมดังเช่น:

• การบังคับใช้มาตรการทำความสะอาดที่ได้รับการตรวจสอบแล้วสำหรับช่องยึดเครื่องมือและตัวจับ
• การตรวจสอบการเรียงตัวทุกไตรมาสด้วยเครื่องมือความแม่นยำสูง
• การเปลี่ยนเซนเซอร์ระยะใกล้ทุก 2 ปี ตามแนวทางของผู้ผลิต

การบำรุงรักษาเชิงรุกช่วยลดเวลาที่เกิดการหยุดทำงานที่เกี่ยวข้องกับ ATC ลงได้ 45% ตามรายงาน Manufacturing Efficiency Report 2023 .