CNC Programming หรือ การสร้างโปรแกรมสำหรับควบคุมการทำงานเครื่องจักร CNC นั้น มี 3 วิธีหลักๆ คือ การป้อนโปรแกรมโดยตรงที่เครื่องจักร, การเขียนโปรแกรมที่คอมพิวเตอร์โดยใช้โปรแกรมประเภท Text Editor แล้วนำไปโหลดเข้าเครื่องจักร CNC และวิธีการใช้ CAD/CAM Software เข้าช่วย.
1.การป้อนโปรแกรมหน้าเครื่อง
ส่วนมากใช้ในกรณีที่ชิ้นงานมีรูปร่างไม่ซับซ้อน เป็นเส้นตรง ไม่ต้องคำนวณอะไรมาก และในกรณีที่แก้ไขโปรแกรมนิดหน่อย.
ข้อดี ของวิธีนี้คือ รวดเร็ว, ไม่ต้องใช้ Software ที่มีราคาค่อนข้างสูง
ข้อเสีย คือ ผู้เขียนต้องมีความชาญและเข้าใจ code ของโปรแกรมเป็นอย่างดี, เสี่ยงต่อการป้อนข้อมูลผิด
ดังนั้นวิธีนี้ควรใช้ด้วยความระมัดระวัง ควรมีการตรวจสอบโปรแกรมให้ละเอียด ก่อนเริ่มทำงานจริง
2.การใช้โปรแกรมประเภท text editor
เช่น notepad, Microsoft word ในการเขียนโปรแกรม สำหรับวิธีนี้ก็คล้ายกับแบบแรก เพียงแต่
เปลี่ยนวิธีจากการป้อนหน้าเครื่องมาเป็นการสร้างในคอมพิวเตอร์ก่อน แล้วค่อยนำไปโหลดเข้าเครื่อง
ข้อดี เหมือนกับการป้อนหน้าเครื่องแต่อาจจะต้องเพิ่มขั้นตอนการโหลดโปรแกรมเข้าเครื่องขึ้นมา, การป้อนที่หน้าคอมพิวเตอร์ความผิดพลาดอาจจะน้อยกว่า เพราะการป้อนข้อมูล การ copy อะไรต่างๆ อาจทำได้ง่ายกว่า
ข้อเสีย เหมือนกับการป้อนหน้าเครื่อง
วิธีนี้อาจใช้ในกรณีที่เราไม่มี Software ประเภท CAM, อาจจะเริ่มต้นที่การเขียนโปรแกรมใน text editor ก่อน จากประสบการณ์ของหลายๆ คนน่าจะเร็วกว่าและผิดพลาดน้อยกว่า หลังจากที่นำไปโหลดเข้าเครื่องถ้ามีอะไรผิดพลาด หรือต้องแก้ไขอะไรเล็กๆ น้อยๆ ค่อยทำที่หน้าเครื่อง
3.การใช้โปรแกรมประเภท CAM Software
วิธีนี้ใช้หลักการของการสร้างไฟล์ CAD data ขึ้นมาก่อนหลังจากนั้นจะใช้ Software ประเภท CAM (Computer Aided Manufacturing) เช่น Smart CAM, Edge Cam, UG เป็นต้น แปลงข้อมูลจาก CAD data เป็นข้อโปรแกรม CNC หลังจากนั้นก็โหลดโปแกรมเข้าเครื่องจักร
ข้อดี ของวิธีนี้คือ ชิ้นงานที่มีรูปร่างซับซ้อนสามารถทำได้รวดเร็วกว่าวิธีที่ 1 และ 2 มาก รวมทั้งความผิดพลาดก็แทบจะไม่มี (ถ้า CAD data ถูกต้อง), สามารถจำลองการรันงานจริงของโปรแกรมได้โหมด Simulation ซึ่งหากมีความผิดพลาด สามารถทำการแก้ไขได้ก่อน
ข้อเสีย คือ Software ประเภท CAD และ CAM มีราคาค่อนข้างสูง, ผู้ศึกษาควรต้องมีพื้นฐานของ G-Code, M-Code มาบ้าง เพราะถึงแม้ CAM จะเป็นโปรแกรมสำเร็จรูป ในบางขั้นตอนต้องป้อนค่าแบบ manual ด้วยเหมือนกัน เช่น ขั้นตอนการตั้งค่า tool เป็นต้น
การเลือกใช้วิธีที่ 3 นี้ ควรเลือกใช้ Software ให้เหมาะสมกับการใช้งาน เลือก Feature เท่าที่จำเป็นเท่านั้น เพราะมีผู้จำหน่าย Software หลายาย พยามโฆษณา Feature ต่างๆ มากมายแต่การใช้งานจริงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ ทำให้ราคาเพิ่มขึ้นมาหลายเท่าตัวกับความต้องการใช้งานจริง ไม่คุ้มค่ากับการใช้งาน สำหรับ Software บางตัวมี Trial Version หรือเวอร์ชันทดลองใช้งานก่อนโดยทั่วไปก็ประมาณ 30 วัน อาจโหลดมาทดลองใช้ดูก่อน ถ้าใช้แล้วโอเค ค่อยซื้อเวอร์ชันเต็มมาใช้งานอีกครั้ง .
ก่อนที่เราจะเขียนโปรแกรม CNC เราจำเป็นต้องทำความเข้าใจกับระบบแกนและระบบอ้างอิงของเครื่องจักร cnc ก่อน
ระบบแกนหรือระบบโคออร์ดิเนต (coordinate) ของเครื่อง cnc เป็นระบบการอ้างอิงตำแหน่งในการเคลื่อนที่ของแกนต่างๆ เพื่อให้เคลื่อนที่ไปตามตำแหน่งที่เรากำหนดไว้ในโปรแกรม
ระบบแกนของเครื่อง CNC (Axis System)
ระบบแกนของเครื่อง CNC โดยทั่วไปประกอบด้วยระบบ 2 แกน และ ระบบ 3 แกน ซึ่งจะขออธิบายในที่นี้ ส่วนระบบอื่นๆ เช่น ระบบ 5 แกนเป็นจะยังไม่ขอกล่าวถึงเพราะเป็นเทคโนโลยีอีกระดับหนึ่งและเฉพาะเครื่องอาจจะทำให้เกิดความสับสนแก่ผู้ที่พึ่งเริ่มศึกษาก็เป็นได้
ระบบ 2 แกน
ประกอบด้วยแกน X และแกน Y รูป, ระบบ 2 แกนจะพบในเครื่องกลึง CNC ทั่วไป ตามรูปแกน X จะอยู่ในแนวนอน ถ้าบริเวณจุดตัดของแกน X-Y คือ พิกัด X0,Y0 การเคลื่อนที่ในแนวแกน X ไปทางซ้าย X จะมีค่าเป็นลบ ในทางกลับกันถ้า X เคลื่อนที่ไปทางขวา X จะมีค่าเป็นบวก
แกน Y จะอยู่ในแนวตั้ง ถ้า Y เคลื่อนที่ไปด้านบน Y จะมีค่าเป็นบวก และ Y เคลื่อนที่ลงด้านล่าง Y จะมีค่าเป็นลบ
ระบบ 3 แกน
ระบบ 3 แกนจะพบในเครื่องกัด (CNC Milling) และเครื่อง Machining Center จะมีแกนที่เพิ่มเข้ามาอีกหนึ่งแกน คือ แกน Z เป็นแกนที่มีการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งหรือแนวลึก ถ้าเคลื่อนที่ขึ้นด้านบน Z จะมีค่าเป็นบวกและถ้าเคลื่อนที่ลงด้านล่าง Z จะมีค่าเป็นลบ
ระบบอ้างอิง (Coordinate System)
เป็นการกำหนดวิธีการอ้างอิงตำแหน่งในการเคลื่อนที่ของเครื่องจักร ซึ่งมีผลอย่างมากในการเขียนโปรแกรม CNC เพราะว่าถ้าเรากำหนดให้เครื่องอ้างอิงระบบหนึ่งแต่เราไปเขียนโปรแกรมอีกระบบหนึ่ง การเคลื่อนที่ของตำแหน่งก็จะเกิดความผิดพลาด, ระบบ Coordinate แบ่งได้ออกเป็น 2 ระบบ คือ
1.ระบบแบบสัมบูรณ์ (Absolute System)
การเคลื่อนที่แบบสัมบูรณ์ จากรูปด้านล่าง ตำแหนงต่างๆ คือ P1, P2, …P6. นั้นมีการอ้างอิงจากจุดเริ่มต้น (Origin) เดียวกันเสมอ
แกนของเครื่อง CNC ในระะบ 2 แกน X-Z
แกนของเครื่อง CNC ในระบบ 3 แกน X-Y-Z
เราสามารถหาพิกัดของโปรแกรมได้ดังนี้
กำหนดให้ ที่จุด Origin X=0, Y=0
P1 = X0 Y10.0
P2 = X-15.0 Y10.0
P3 = X-15.0 Y15.0
P4 = X-40.0 Y15.0
P5 = X-40.0 Y22.5
P6 = X-45.0 Y-22.5
ข้อสังเกต
ตามตัวอย่างเป็นระบบ 2 แกน ชิ้นงานงานเป็นงานซึ่งเป็นการเขียนโปรแกรมงานกลึง จะเห็นว่าค่าในแกน Y จะเท่ากับครึ่งหนึ่งของเส้นผ่านศูนย์กลางเท่านั้น เนื่องจากตำแหน่งของจุด Origin จะอยู่ตรงแกนกลางของชิ้นงาน
2.ระบบแบบต่อเนื่อง (Increment System)
ระบบการเคลื่อนที่แบบต่อเนื่อง ในการเขียนโปรแกรมนั้นจะอ้างอิงจากจุดสุดท้ายไปเรื่อยจนจบ
เราสามารถหาพิกัดของโปรแกรมได้ดังนี้
กำหนดให้ ที่จุด Origin X=0, Y=0
P1 = X0 Y10.0
P2 = X-15.0 Y0
P3 = X0 Y5.0
P4 = X-25 Y0
P5 = X0 Y7.5
P6 = X-45 Y0
