ماشین‌کاری کنترل عددی رایانه (CNC) درواقع یک فرآیند تولید است که در آن نرم‌افزار رایانه‌ای از قبل برنامه‌ریزی‌شده حرکت ابزارها و ماشین‌آلات کارخانه یا خط تولید را کنترل و مدیریت می‌کند. از این فرآیند می‌توان برای کنترل طیف وسیعی از ماشین‌آلات پیچیده، از چرخ و تراش گرفته تا آسیاب و روترهای CNC استفاده کرد. پس CNC یا Computer Numerical Control یک سیستم کنترل عددی خودکار ابزارهای ماشین‌کاری اعم از دریل، ترا، میلز و چاپگرهای سه بعدی با استفاده از رایانه است.

هدف نهایی دستگاه CNC بیرون کشیدن بخشی از بلوک فلزی به منظور ایجاد شکل مشخصی مانند دایره، مربع، مستطیل و غیره است. در تکنیک‌های معمولی ماشین‌کاری، دستگاه‌های CNC توسط اپراتورهای ماهر در حین کار کنترل می‌شوند و بر عملکرد دستگاه در حال انجام کار نظارت می‌شود.

 

منظور از دستگاه  CNCچیست؟

انواع دستگاه  CNC کدامند؟

دستگاه CNC در ابتدایی‌ترین سطح چیزی بیش از دستگاه کنترل شده توسط رایانه نیست و به‌طور معمول وقتی مردم در مورد ماشین آلات CNC صحبت می‌کنند، آن‌ها به ماشین‌آلاتی اشاره دارند که با پیروی از یک دستورالعمل برنامه‌ریزی شده کدگذاری شده و بدون کنترل مستقیم ماشین‌کاری توسط یک اپراتور دستی، قطعه‌ای از مواد (فلز، پلاستیک، چوب، سرامیک یا کامپوزیت) را پردازش می‌کند.  به‌عبارت دیگر دستگاه CNC ابزاری قابل حرکت با موتور و غالباً شامل یک سکوی متحرک موتوری است که طبق دستورالعمل‌های ورودی خاص، ارسالی از سوی یک کامپیوتر کار می‌کند.

این دستورالعمل‌ها به صورت یک برنامه پی‌درپی از دستورالعمل‌های کنترل دستگاه مانند کد G و M به دستگاه CNC تحویل داده شده و سپس اجرا می‌شوند. این برنامه‌ها را می‌توان توسط اشخاص نوشت و یا بیشتر اوقات توسط نرم‌افزار طراحی گرافیکی به‌کمک کامپیوتر (CAD) یا نرم‌افزار ساخت به‌کمک رایانه (CAM) تولید کرد. در مورد چاپگرهای سه بعدی، قبل از تولید دستورالعمل (یا برنامه)، قطعه‌ای که باید چاپ شود بخش‌بندی شده است. چراکه چاپگرهای سه بعدی از G-Code استفاده می‌کنند.

به‌طور کلی با توجه به عملکرد یا انواع قطعات ماشین‌کاری، ماشین‌های CNC را می‌توان در پنج دسته طبقه‌بندی کرد:

  • دستگاه فرز CNC
  • تراش CNC
  • دستگاه حفاری CNC
  • برش پلاسما CNC
  • آسیاب CNC

برای پاسخ کامل‌تر به این پرسش که دستگاه  CNCچیست؟ باید این را هم توضیح بدهیم که دستگاه‌های CNC می‌توانند چندین محور حرکت داشته باشند و این حرکات می‌توانند به‌صورت خطی یا چرخشی باشند. بسیاری از این ماشین‌ها هر دو نوع محور حرکتی را دارند. دستگاه‌های برش مانند لیزر یا جت‌های آب معمولاً فقط دارای دو محور خطی X و Y هستند. دستگاه‌های فرز معمولاً حداقل دارای سه محور X ، Y و Z هستند و می‌توانند محورهای چرخشی بیشتری هم داشته باشند. دستگاه فرز پنج محوره نیز دستگاهی است که دارای سه محور خطی و دو محور چرخشی باشد و به دستگاه برش اجازه می‌دهد تا در نیمکره 180 درجه و گاهی بیشتر کار کند. لیزرهای پنج محوری نیز وجود دارند و یک بازوی ربات ممکن است بیش از پنج محور داشته باشد.

 

چرا به دستگاه‌های CNC نیاز خواهیم داشت؟

ادغام رایانه‌ها و ماشین‌آلات صنعتی به ما امکان می‌دهد مقدار زیادی از کالاها و محصولات را به‌سرعت و با دقت تولید کنیم. انعطاف‌پذیری برای ساخت یک دسته از قطعات مختلف در این دستگا‌ه‌ها بسیار زیاد است و اساساً یک دستگاه CNC می‌تواند علاوه بر کارهایی که فقط یک دستگاه CNC می‌تواند انجام دهد، بیشتر کارهای یک ماشین دستی را هم انجام بدهد. مضاف بر اینکه در ماشین‌های صنعتی شامل سیستم کنترل عددی رایانه معمولاً یک سیستم بازخورد پیچیده وجود دارد که به‌طور مداوم سرعت و موقعیت برش را کنترل و تنظیم می کند. مثلا ابزارهای فرز CNC فرایند ماشین‌کاری مشابه حفاری و برش قطعات را با دقت باورنکردنی‌ای انجام می‌دهند و جایی برای خطاهای انسانی باقی نمی‌گذارند. این فرآیند یک راه حل صنعتی به‌طور فزاینده‌ای محبوب است که می تواند اندازه‌ها و اشکال دقیق انواع مواد را در خود جای دهد.

از همه مهتر اینکه دستگاه‌های CNC پیشرفت گسترده‌ای نسبت به ماشین‌کاری غیررایانه‌ای که باید به صورت دستی کنترل شود اعم از دستگاه‌هایی مانند چرخ‌دستی یا اهرم، داشته‌اند. در سیستم‌های CNC مدرن، طراحی یک قطعه مکانیکی و برنامه ساخت آن کاملا اتوماتیک است. همان‌طور که اشاره شد، ابعاد مکانیکی این قطعه با استفاده از نرم‌افزار CAD تعریف می‌شود و سپس توسط نرم‌افزار تولید به‌کمک رایانه (CAM) به دستورالعمل‌های ساخت ترجمه می‌شود. از دیگر ویژگی‌های فنی این دستگاه‌ها نیز می توان به تعویض ابزار، چرخ فلک، سیستم‌های خنک کننده و محفظه‌هایی برای کارکرد روان ماشین‌ها به صورت خودکار و بدون تداخل دستی اشاره کرد.

در استفاده از دستگاه کنترل عددی، برنامه‌ها از طریق کارت‌های پانچ وارد می‌شوند. اما برنامه‌های ماشین‌های CNC از طریق صفحه کلیدهای کوچک به رایانه‌ها منتقل می‌شوند و برنامه‌ریزی CNC در حافظه کامپیوتر ذخیره خواهد شد. خود کد هم توسط برنامه‌نویسان نوشته و ویرایش می‌شود. بنابراین سیستم‌های CNC ظرفیت محاسباتی بسیار گسترده‌تری را ارائه می‌دهند. از همه مهمتر اینکه، سیستم‌های CNC به هیچ وجه ساکن نیستند، چراکه از طریق کد اصلاح شده می‌توان درخواست‌های جدیدتری را به برنامه‌های قبلی اضافه کرد.

 

دستگاه  CNC چگونه کار می‌کند؟

ماهیت دستورالعمل‌های رمزگذاری دستگاه  CNCچیست؟

دستگاه CNC از رایانه‌ای تشکیل شده است که از طریق آن برنامه‌ریزی برای برش فلز طبق مشخصات یا پارامترهای مورد نیاز تغذیه می‌شود. هر فرآیند برش و پارامترهای نهایی به‌صورت برنامه‌نویسی کد G به کامپیوتر تغذیه می‌شوند. بنابراین عملکرد آن اساساً توسط رایانه‌ای کنترل می‌شود، که دقیقاً می‌داند چه کاری باید انجام شود و فرآیندهای برش را بر این اساس اجرا می‌کند. عملکرد دستگاه بیشتر شبیه یک سیستم رباتیک است زیرا کاملاً توسط برنامه‌نویسی رایانه کنترل و مدیریت می‌شود و مطابق دستورالعمل‌های رمزگذاری شده در برنامه عمل می‌کند.

هنگامی که یک سیستم CNC فعال می‌شود، برش‌های مورد نظر قطعه نهایی در نرم‌افزار برنامه‌ریزی می‌شوند و به ابزارها و ماشین‌آلات مربوطه منتقل می‌شوند تا وظایف ابعادی را همانطور که مشخص شده است، دقیقاً مانند یک ربات، انجام بدهند. رایانه برنامه‌ای که با آن تغذیه می‌شود را تفسیر می‌کند و بر این اساس به قطعات ماشین دستور می‌دهد عملیات مختلف ماشین‌کاری را همانطور که در برنامه توسط اپراتور تنظیم شده است، اجرا کنند. در برنامه‌نویسی CNC، مولد کد در سیستم عددی غالباً فرض می‌کند که با وجود احتمال بروز خطا، مکانیسم‌ها بی‌عیب و نقص هستند. هر زمان که دستگاه CNC به‌طور همزمان در بیش از یک جهت برش داده شود، کدگذاری‌ها و کنترل هم دقیق‌تر می‌شود.

روشن شد که اکثر دستگاه‌های CNC برای اجرای به برنامه‌های نرم‌افزاری نیاز دارند. این دستگاه‌ها CAM (ماشین‌کاری با کمک رایانه) را به کار می‌گیرند. CAM درواقع یک بسته نرم‌افزاری است که کدهای کنترل عددی (NC) و مسیرهای ابزار را ایجاد می‌کند. این مسیرها بر اساس مدل‌های سه بعدی رایانه‌ای طراحی و برنامه‌ریزی می‌شوند. لازم به ذکر است که CAM دستگاه CNC را اجرا نمی‌کند. با این وجود، CAM مسیری را که این ماشین‌ها می‌توانند طی کنند را ایجاد می‌کند. برنامه‌نویسی CAM برای راه‌اندازی ماشین‌آلات مذکور به دانش و مهارت نیاز دارد. هرچند برنامه‌های ساده‌ای وجود دارد که کاربران آماتور نیز می‌توانند از آن‌ها برای کار با ماشین‌های CNC استفاده کنند.

علاوه بر این‌ها یک دستگاه CNC از یک برش استوانه‌ای چرخان برای حرکت در امتداد چندین محور استفاده می‌کند و شکاف‌ها، سوراخ‌ها و جزئیات را در مواد ایجاد می‌کند تا آن را به یک وسیله نقلیه یا قسمت مکانیکی تبدیل کند. بیشتر ماشین‌ها در سه تا پنج محور هم افقی و هم عمودی کار می‌کنند تا دقت و جزئیات بسیار بیشتری ایجاد کنند. اجزا مذکور را می‌توان علاوه بر فلزات، با موادی مانند پلاستیک، سرامیک و مواد کامپوزیتی نیز ساخت.

 

کد ماشین چگونه تولید می‌شود؟

ابتدا یک طرح سه بعدی توسط نرم‌افزار CNC به کار گرفته می‌شود تا یک مسیر ابزار موثر ایجاد کند. هنگام ایجاد مسیر ابزار، سیستم تغذیه خودکار همیشه گزینه خوبی خواهد بود. بعد از این مرحله مسیرهای ابزار تولید شده روی صفحه منعکس می‌شوند. در صورت تمایل، می توانید مسیرهای ابزار را شبیه‌سازی یا ویرایش هم بکنید تا زمانی که نتایج مطلوب و استاندارد مد نظر خود را به دست بیاورید. در مرحله سوم، پس از کسب نتایج قانع‌کننده، باید کدها را از طریق پست‌پروسسور اجرا کنید.

این نرم‌افزار یک مترجم موثر برای مسیریابی ابزار شما خواهد بود. اگر ترجیح می‌دهید جزئیات کد پست‌پروسسور را ویرایش کنید، می توانید پیش بروید و این کار هم را انجام بدهید. سرانجام، کد نهایی به دستگاه‌های برش CNC یا هر دستگاه دیگری که برای کار تعیین شده منتقل می‌شوند. این کار اغلب از طریق انتقال فایل انجام صورت می‌گیرد. در تولید نتایج می‌توانید از اتصالات سریال نیز استفاده کنید. در این حالت، دستگاه مستقیماً به رایانه متصل خواهد بود. برای انتقال فایل به پشتیبانی نرم‌افزاری اضافی، کنترل مستقیم عددی (DNC) نیز نیاز خواهید داشت.

 

یک دستگاه CNC چگونه به نفع تجارت شما عمل می‌کند؟

همانطور که قبلاً ذکر شد انجام کارهایی مثل فرزکاری با سیستم کنترل عددی کامپیوتر کاملاً دقیق صورت می‌گیرد. با استفاده از این سیستم می‌‌توانید برای انجام فرآیندهای پیچیده مانند برش قطعات پیچیده ماشین پزشکی با تداخل بسیار کمی انسان برنامه‌ریزی کنید. همه قطعات خروجی دستگاه‌ها یکنواخت خواهند بود، بنابراین دستگاه‌های فرز CNC برای تولید تجاری و صنعتی بسیار مفید هستند. صنعت هوافضا، صنعت پزشکی و صنعت الکترونیک همه می‌توانند از محصولات CNC فرز بهره‌مند شوند.

شاید خرید اولیه دستگاه CNC هزینه بالایی داشته باشد. منتها با استفاده از آن یک اپراتور می‌تواند کل نیروی کار ماشین‌آلات را به صورت الکترونیکی حفظ کند و در نهایت در طولانی‌مدت در انرژی‌های مصرفی و نیروهای انسانی تجارت خود صرفه‌جویی خواهید کرد.

 

اشتراک گذاری :

نظرات

ثبت نظر