ทำความรู้จักกับ CAD/CAM/CAE/CNC ตอน 2

CAM คืออะไร

CAM คือคำย่อของ Computer Aided Manufacturing แปลเป็นภาษาไทยว่า คอมพิวเตอร์ช่วยในการผลิต เป็นเทคโนโลยีที่นำคอมพิวเตอร์มาช่วยในการสร้าง G-code เพื่อควบคุมเครื่องจักร CNC ในการกัดขึ้นรูปชิ้นส่วน โดยใช้ข้อมูล Modeling จาก CAD

CAM เริ่มต้นในปี 1950 ซึ่งได้รับการพัฒนาขึ้นที่ MIT ด้วยภาษา Automatic Program Tool (APT) ผู้เขียนโปรแกรมทำงานจากพิมพ์เขียว และใช้ APT สร้างโปรแกรม G-Code หรือเขียนโปรแกรม G-Code ด้วยมือเนื่องจาก CAD ยังไม่สามารถใช้ร่วมกับ CAM ได้จนกระทั่งปี 1970 ในบางจุดเริ่มทีการใช้ CAM เพื่อแก้ไขรูปเรขาคณิตของชิ้นส่วนซึ่งได้มาจาก CAD เรียบร้อยแล้วเพื่อให้เครื่องซีเอ็นซีสามารถทำการกัดขึ้นรูปได้ซึ่งนำไปสู่การใช้งานร่วมกันของ CAD และ CAM

จากความก้าวหน้าของเทคโนโลยี IT ทำให้ CAM สามารถใช้ข้อมูลจาก CAD ในการกำหนดว่าจะใช้เครื่องจักร CNC ชนิดไหนในการผลิต เพราะสามารถทราบขนาดของชิ้นงานว่ามีขนาดเท่าใด วางตำแหน่งอย่างไร มีการอ้างอิงอย่างไร เลือกและกำหนดประเภทของ Tool ต่างๆที่จะใช้ในการกัดงาน ขั้นตอนในการกัดงาน รวมไปถึงการจำลองขั้นตอนการกัดงาน (Simulation) ตั้งแต่ขั้นตอนแรกไปจนถึงขั้นตอนสุดท้าย เพื่อดูเส้นทางการตัดเฉือนของเครื่องมือตัดเฉือน (Tool) และตรวจสอบความผิดพลาดในการผลิต

 

ด้วยการพัฒนา CAM software อย่างต่อเนื่อง ปัจจุบัน CAM software ได้รับการพัฒนาให้สามารถกัดงานได้เร็วขึ้น ทั้งกัดตอนในการกัดหยาบและกัดละเอียด รวมถึงสามารถใช้งานได้ 5 แกน

cam-toolpath

cam-toolpath

 

ระบบการใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในการผลิตนี้ มีองค์ประกอบหลักๆ คือ

เครื่องจักรซีเอ็นซี(CNC: Computer Numerical Controlled) คือ เครื่องจักรที่ใช้สำหรับกัด ก้อนวัตถุดิบ (โลหะ, ไม้, พลาสติกสังเคราะห์) ให้ได้รูปร่าง ตามแบบชิ้นงานที่ได้ออกแบบไว้แล้ว

ซอฟต์แวร์สำหรับงาน CAM ซึ่งมีมากมายหลายยี่ห้อให้เลือกใช้ ซึ่งควรมีคุณสมบัติ ดังนี้

  • รับข้อมูล 3 มิติจากซอฟต์แวร์ CAD ได้ในรูปแบบมาตรฐาน (IGES, STEP, STL)
  • เลือก Tool หรือ หัวกัดชิ้นงาน ตามขนาดที่ต้องการ กำหนด การกัดงานด้วยรูปแบบต่างๆ ได้แก่ การกัดหยาบ, กัดละเอียด
  • ทดสอบการกัดชิ้นงาน บนจอภาพเพื่อตรวจสอบก่อนการกัดงานจริง (ส่วนนี้ซอฟต์แวร์บางตัวอาจยังไม่มีให้ใช้งาน)
  • สร้าง G-code ซึ่งเป็นรหัสเพื่อบอกให้เครื่องจักรทำงานตามขั้นตอนที่กำหนดไว้ได้ถูกต้อง ซึ่งซอฟต์แวร์ CAM นั้นจะต้องสร้าง G-code ให้มีรูปแบบตรงกับ รูปแบบที่เครื่องจักรรุ่นนั้น ๆ รู้จัก

 

CAE คืออะไร

CAE เป็นคำย่อของ Computer Aided Engineering แปลเป็นไทยว่าคอมพิวเตอร์ช่วยในงานวิศวกรรม โดยพื้นฐานแล้วเป็นการใช้คอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์ในการแก้ปัญหาและวิเคราะห์ต่างๆ CAE เป็นสาขาหนึ่งของวิศวกรรม ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้เทคโนโลยีจากคอมพิวเตอร์ในการแก้ปัญหาที่ซับซ้อน หรือเป็นไปไม่ได้ที่จะแก้ปัญหาโดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์ปัญหาแบบเดิม CAE เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการทำนายพฤติกรรมของชิ้นส่วน ว่าชิ้นส่วนที่สร้างขึ้นมาจะประกอบกันได้หรือไม่ หลังจากการให้ภาระ (Load) กับชิ้นส่วนเป็นระยะเวลา 6 เดือนหรือ 1 ปี ที่สภาวะอุณหภูมิแวดล้อมที่เปลี่ยนไปจะทำให้รูปร่างของชิ้นส่วนบิดเบี้ยว หรือสมบัติทางกลเปลี่ยนแปลงอย่างไร เราสามารถใช้ CAE หาคำตอบได้ โดยทั่วไปการใช้

 

CAE มีจุดประสงค์เพื่อ

  • ประเมินความสำเร็จของการออกแบบของ Part
  • ค้นหาจุดอ่อนก่อนที่จะลงมือทำ Prototype
  • ช่วยทำให้ Part หรือเครื่องมือมีราคาต่ำลดเพราะเปลี่ยนจากการทดลองกับ Part มาทดลองหรือวิเคราะห์ด้วย CAE
  • หาสาเหตุและทำการแก้ไขชิ้นส่วนที่ล้มเหลว

การใช้ CAE จำลองชิ้นส่วนในสภาวะแวดล้อมใช้งานเมื่อรับภาระหรือภาระทดสอบ ปฏิกิริยาของชิ้นส่วนต่อภาระสามารถทำนายได้ แล้วเลือกใช้ค่าที่เหมาะสมที่สุด

cae-analysis

cae-analysis

 

อ่านตอนอื่นๆได้ที่ ทำความรู้จักกับ CAD/CAM/CAE/CNC ตอน 1 และ ทำความรู้จักกับ CAD/CAM/CAE/CNC ตอน 3