CNC (การควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์) หรือที่เรียกว่าการควบคุมเชิงตัวเลข หมายถึงการควบคุมอัตโนมัติของเครื่องมือตัดเฉือนและเครื่องพิมพ์ 3 มิติผ่านคอมพิวเตอร์ เครื่องจักรที่ใช้ CNC จะทำให้กระบวนการผลิตชิ้นส่วนของวัตถุดิบ (โลหะ, ไม้, พลาสติก, เซรามิก, วัสดุคอมโพสิต) เสร็จสมบูรณ์ตามโปรแกรมที่เขียนขึ้นโดยปราศจากการแทรกแซงของมนุษย์ เครื่องมือกลที่ใช้การควบคุมเชิงตัวเลขเรียกว่าเครื่อง CNCเครื่องมือ
ในระบบควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ การออกแบบชิ้นงานขึ้นอยู่กับซอฟต์แวร์เป็นอย่างมาก เช่น การออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย และการผลิตโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย ซอฟต์แวร์การผลิตโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยวิเคราะห์รูปแบบการออกแบบและคำนวณคำแนะนำการเคลื่อนไหวระหว่างการประมวลผล โพสต์โปรเซสเซอร์แปลงคำสั่งการเคลื่อนไหวและคำแนะนำเสริมอื่น ๆ ที่ต้องใช้ในระหว่างการประมวลผลให้อยู่ในรูปแบบที่ระบบควบคุมเชิงตัวเลขสามารถอ่านได้ จากนั้นประมวลผลภายหลัง ไฟล์ที่สร้างขึ้นจะถูกโหลดลงในเครื่องควบคุมเชิงตัวเลขของคอมพิวเตอร์ เครื่องมือในการแปรรูปชิ้นงาน
หลังจากที่คำสั่งโปรแกรมถูกป้อนลงในหน่วยความจำของระบบควบคุมเชิงตัวเลขแล้ว คอมพิวเตอร์จะคอมไพล์และคำนวณ และข้อมูลจะถูกส่งไปยังผู้ขับขี่เพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ผ่านระบบควบคุมการเคลื่อนที่เพื่อตัดและประมวลผลชิ้นส่วนที่ออกแบบ
ประวัติของ CNC
แนวคิดของเครื่องควบคุมเชิงตัวเลขมีต้นกำเนิดในสหรัฐอเมริกาในปี 1940 ในการผลิตใบพัดเฮลิคอปเตอร์ จำเป็นต้องมีการประมวลผลที่แม่นยำมาก ในเวลานั้น กองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้มอบหมายให้วิศวกรเครื่องกลตอบสนองความต้องการนี้ ในปีพ.ศ. 2490 จอห์น ที. พาร์สันส์เริ่มใช้คอมพิวเตอร์คำนวณเส้นทางการตัดของเตียง ในปีพ.ศ. 2492 สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ได้รับมอบหมายจากกองทัพอากาศสหรัฐฯ และเริ่มศึกษาการควบคุมเชิงตัวเลขตามแนวคิดของพาร์สันส์
ในปี 1950 เครื่องควบคุมเชิงตัวเลขเครื่องแรกออกมา โรงงานเครื่องจักรได้ทุ่มเทความพยายามอย่างมากในระบบควบคุมแบบดิจิทัลสำหรับความต้องการของกองทัพอากาศสหรัฐฯ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยเน้นที่เครื่องตัดและกัดรูปร่าง Parsons และสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ร่วมกับระบบควบคุมเชิงตัวเลขและเครื่องกัดของ Cincinnati ได้พัฒนาระบบแรกเครื่อง CNCเครื่องมือ. ในปี 1958 Kearney & Trecker ประสบความสำเร็จในการพัฒนาเครื่อง Machining Center ด้วยตัวเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติ MIT ยังได้พัฒนาเครื่องมือการเขียนโปรแกรมอัตโนมัติ ในปีพ.ศ. 2502 ฟูจิตสึของญี่ปุ่นได้ค้นพบความก้าวหน้าครั้งสำคัญสองประการสำหรับการควบคุมเชิงตัวเลข ได้แก่ การประดิษฐ์มอเตอร์พัลส์ไฮดรอลิกและวงจรปรับพัลส์ด้วยวิธีการคำนวณเกี่ยวกับพีชคณิต วิธีนี้จะช่วยเร่งความคืบหน้าของการควบคุมเชิงตัวเลข
ตั้งแต่ปี 2503 ถึง พ.ศ. 2543 ระบบควบคุมเชิงตัวเลขได้ขยายไปสู่เครื่องจักรแปรรูปโลหะอื่นๆ และเครื่องมือเครื่องควบคุมเชิงตัวเลขก็ถูกนำไปใช้กับอุตสาหกรรมอื่นๆ ด้วย ไมโครโปรเซสเซอร์ถูกนำไปใช้กับการควบคุมเชิงตัวเลขเพื่อปรับปรุงการทำงานอย่างมาก ระบบประเภทนี้เรียกว่าการควบคุมเชิงตัวเลขของคอมพิวเตอร์ ในช่วงเวลานี้ เครื่องมือกลแบบหลายแกนที่รวดเร็วและใหม่ปรากฏขึ้น ญี่ปุ่นประสบความสำเร็จในการทำลายรูปแบบสปินเดิลของเครื่องจักรกลแบบดั้งเดิม ย้ายสปินเดิลของเครื่องจักรด้วยอุปกรณ์ที่มีลักษณะคล้ายแมงมุม และควบคุมด้วยตัวควบคุมความเร็วสูง เป็นเครื่องมือกลแบบหลายแกนที่รวดเร็ว
ญี่ปุ่นประสบความสำเร็จมากมายในการพัฒนาเครื่องมือเครื่องควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ในโลก ในปี 1958 มากิโนะและฟูจิตสึร่วมมือกันผลิตเครื่องกัดเครื่องแรกของญี่ปุ่น ในปี 1959 ฟูจิตสึได้ค้นพบความก้าวหน้าครั้งสำคัญสองประการ: การประดิษฐ์มอเตอร์พัลส์ไฮดรอลิก (เซอร์โวมอเตอร์ไฟฟ้า-ไฮดรอลิก) และวงจรการปรับพัลส์ (การแก้ไข) โดยใช้การคำนวณเกี่ยวกับพีชคณิต วิธีนี้จะช่วยเร่งความคืบหน้าของการควบคุมเชิงตัวเลข ในปีพ.ศ. 2504 บริษัทฮิตาชิ โคเกียวได้สร้างเครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์เครื่องแรกและเพิ่มเครื่องเปลี่ยนเครื่องมืออัตโนมัติในปี พ.ศ. 2507 เริ่มต้นในปี พ.ศ. 2518 Fanuc (การแปลภาษาจีน: FANUC โดยไม่ขึ้นกับแผนก CNC ของฟูจิตสึ) การผลิตจำนวนมากและการขายเครื่องมือเครื่องควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ ครองตลาดต่างประเทศเป็นจำนวนมาก ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ญี่ปุ่นประสบความสำเร็จในการพัฒนาเครื่องมือกลแบบหลายแกนที่รวดเร็ว ในปี 2555 ญี่ปุ่นยังคงรักษาตำแหน่งแชมป์การส่งออกเครื่องมือกลด้วยเงิน 9 พันล้านยูโร และเครื่องมือเครื่องจักรของเยอรมนีครองอันดับที่สองด้วยมูลค่า 8.1 พันล้านยูโร อันดับสาม สี่ และห้า ได้แก่ อิตาลี ไต้หวัน และสวิตเซอร์แลนด์ ตามลำดับ จีนอยู่ในอันดับที่แปดรองจากเกาหลีใต้และสหรัฐอเมริกา โดยมีมูลค่าการส่งออก 1.5 พันล้านยูโร
เป็นที่น่าสังเกตว่าแม้ว่าขนาดของอุตสาหกรรมเครื่องมือกลในสหรัฐอเมริกาจะมีขนาดไม่ใหญ่นักเมื่อเทียบกับเยอรมนี ญี่ปุ่น ไต้หวัน สวิตเซอร์แลนด์ และอิตาลี และไม่มีแบรนด์เครื่องมือกลที่เป็นตัวแทน แต่เหตุผลหลักก็คือส่วนใหญ่ เครื่องมือกลในสหรัฐอเมริกาใช้ในสหรัฐอเมริกา และส่วนใหญ่เป็นสินค้าเกี่ยวกับอาวุธ ดังนั้นการส่งออกจึงถูกควบคุมอย่างเข้มงวดทั้งในด้านปริมาณและเทคโนโลยี
ประวัติ CNC ในประเทศจีน
การพัฒนาการควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ในจีนแผ่นดินใหญ่เริ่มขึ้นในปี 2501 ในเดือนกุมภาพันธ์ 2501 เครื่องมือกล CNC เครื่องแรกประสบความสำเร็จในการทดลองผลิตในโรงงานเครื่องมือเครื่องจักรอันดับ 1 ของเสิ่นหยาง นี่คือเครื่องกลึง 2 แกนควบคุมโดยผู้จัดจำหน่ายโปรแกรมและพัฒนาโดยสถาบันเทคโนโลยีฮาร์บิน ในเดือนกันยายนปีเดียวกัน ครั้งแรกของจริงเครื่องกัด CNCได้รับการพัฒนาร่วมกับมหาวิทยาลัย Tsinghua และสถาบันวิจัยเครื่องกัด และประสบความสำเร็จในการทดลองผลิตในโรงงานเครื่องมือเครื่องจักรอันดับ 1 ของปักกิ่ง
ในปี 2009 Wuzhong Group ได้ส่งออกเครื่องมือกลสำหรับงานหนักพิเศษ CNC สามเครื่อง (XK2645 เครื่องคว้านและกัดมือถือ CNC gantry, เครื่องกัดพื้นและเครื่องเจาะ CNC FB260 CNC และเครื่องกลึง CNC สองคอลัมน์แนวตั้ง CKX5280) ไปยังสหราชอาณาจักร [2]
ปัจจุบันจีนเป็นผู้ผลิตเครื่องมือกลรายใหญ่ที่สุดของโลก โดยมีมูลค่าการส่งออก 14,700 ล้านยูโรในปี 2555 คิดเป็น 22% ของผลผลิตทั่วโลก อย่างไรก็ตาม ไม่มีแบรนด์ที่สามารถแข่งขันได้สำหรับตัวควบคุมดิจิทัลในจีนแผ่นดินใหญ่ ผู้ผลิตเครื่องมือกลและหน่วยวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในจีนแผ่นดินใหญ่ใช้ตัวควบคุมดิจิทัลของเยอรมนีและญี่ปุ่นเกือบทั้งหมด โดยเฉพาะในญี่ปุ่นและไต้หวัน
