مقدمه
در این مقاله به بررسی تاریخچه دستگاه های cnc و نحوه عملکرد و کدنویسی این ماشین ها پرداخته و انواع ماشین آلات سی ان سی را به طور خلاصه معرفی می نماییم.
ماشین CNC چیست؟
دستگاه های CNC دستگاه های الکترو مکانیکی هستند که با استفاده از ورودی های برنامه نویسی رایانه ، ابزارهای فروشگاه را برنامه نویسی می کنند. نام “CNC” در واقع مخفف Computer Numerical Control است. این یکی از دو روش استاندارد برای تولید نمونه های اولیه از یک فایل نرم افزار دیجیتال است (فناوری چاپ سه بعدی مانند SLA ، SLS / SLM و FDM که روش دیگر است) .
شرکت های مهندسی و نمونه سازی می توانند با استفاده از دستگاههای CNC مواد مختلفی از جمله چوب ، فلزات و پلاستیکها را آسیاب و فرآوری کنند.
تاریخچه دستگاه های cnc
اولین دستگاه های CNC در دهه های 1940 و 1950 ساخته شده و متکی به یک فناوری ذخیره سازی داده های ارتباطی از راه دور بود که به آن “نوار پانچ شده” یا “نوار کاغذ سوراخ دار” گفته میشد.
تکنولوژی نوار پانچ شده مدت هاست که منسوخ شده و جای خود را به پردازش دیجیتال در 1950s و 1960s داده است. با ورود فن آوری جدید و بهبود قدرت پردازش دیجیتال ، ماشین های CNC همچنان برای بهبود کارایی خود ادامه می دهند.
دستگاه سی ان سی چگونه کار می کند؟
به طور کلی ، ماشینکاری روشی است برای تبدیل یک قطعه مواد مانند پلاستیک با استفاده از فرآیند کنترل شده حذف مواد و رسیدن به یک محصول نهایی (نمونه اولیه) .
مانند فناوری های در حال توسعه دیگر ، FDM (چاپ سه بعدی) ، cnc به دستورالعمل های دیجیتال مربوط به فایل های ساخت رایانه (CAM) یا طراحی با کمک رایانه (CAD) مانند Solidworks 3D متکی است.
در حالی که CAM یا CAD خود دستگاه CNC را اجرا نمی کند ، آنها نقشه ای برای ساخت CNC برای ایجاد طرح ها ارائه می دهند. دستگاه CNC طراحی را به عنوان دستورالعمل های برش قطعات نمونه اولیه تفسیر می کند.
توانایی برنامه ریزی دستگاه های رایانه ای , برای کنترل ابزارهای ماشین با خودکارسازی فرآیندهای کاملاً فنی , به سرعت باعث افزایش بهره وری فروشگاه می شود.
برش های خودکار هم سرعت و هم دقت تولید قطعات اولیه را بهبود می بخشد – خصوصاً در مواقع حیاتی بودن مواد (مانند پلی پروپیلن).
فرایندهای ماشینکاری اغلب نیاز به استفاده از چندین ابزار برای ایجاد برش های مورد نظر دارند (به عنوان مثال ، مته های متغیر با اندازه های مختلف).
دستگاه های CNC معمولاً ابزارها را به واحدهای مشترکی تبدیل می کنند که قابل طراحی باشد . ماشین های ساده در یک یا دو محور حرکت می کنند ، در حالی که ماشین های پیشرفته در محور x ، y ، به صورت طولی در محور z و اغلب به صورت چرخشی در حدود یک یا چند محور حرکت می کنند.
ماشین های چند محوری قادر به چرخاندن قطعات به طور خودکار هستند , وبه شما این امکان را می دهد که موادی را که قبلا “در زیر آن بودند” حذف کنید.
با این کار نیازی به ورق زدن مواد اولیه توسط کارگران نیست و شما را قادر می سازد بدون نیاز به مداخله دستی ، همه طرفها را برش دهید. برش های کاملاً خودکار به طور کلی دقیق تر از برش های دستی ، هستند.
هنگامی که یک سیستم CNC فعال می شود ، برشهای مورد نظر در نرم افزار برنامه ریزی شده و ابزارها و ماشین آلات مربوطه ، وظایف ابعادی را همانطور که مشخص شده است ، دقیقاً مانند یک ربات ، انجام می دهند.
با استفاده از دستگاه کنترل عددی (CNC) ، برنامه ها از طریق کارت های پانچ وارد می شوند. سپس ، برنامه های ماشین های CNC از طریق صفحه کلیدهای کوچک به رایانه ها منتقل می شوند.
برنامه ریزی CNC در حافظه کامپیوتر ذخیره می شود. سپس کد توسط برنامه نویسان نوشته و ویرایش می شود. بنابراین ، سیستم های CNC ظرفیت محاسباتی بسیار گسترده تری را ارائه می دهند. از همه بهتر ، سیستم های CNC به هیچ وجه غیر قابل تغییر نیستند ، زیرا از طریق کد اصلاح شده می توان درخواست های جدیدتری را به برنامه های قبلی اضافه کرد.
کدنویسی ماشین CNC
در CNC ، ماشین ها توسط کنترل عددی کار می کنند ، جایی که یک برنامه نرم افزاری برای کنترل یک شی تعیین می شود. زبان استفاده شده برای کدنویسی در دستگاه CNC به طور متناوب با عنوان کد G شناخته می شود و برای کنترل رفتارهای مختلف دستگاه مربوطه مانند سرعت ، سرعت باردهی و هماهنگی و … نوشته شده است.
اساساً ، ماشینکاری CNC امکان پیش برنامه ریزی سرعت و موقعیت عملکردهای ابزار ماشین و اجرای آنها از طریق نرم افزار و با مشارکت اندک اپراتورهای انسانی در چرخه های تکراری و قابل پیش بینی را فراهم می کند . با توجه به این قابلیت ها ، این فرایند در زمینه های تولید فلز و پلاستیک بسیار حیاتی است.
برای مبتدیان ، یک طرح CAD 2D یا 3D طراحی شده است که سپس برای اجرای سیستم CNC به کد رایانه ترجمه می شود. و پس از ورود برنامه ، اپراتور برای اطمینان از عدم وجود خطا در کدگذاری ، آن را به صورت آزمایشی اجرا می کند.
هنگامی که لازم است برشهای پیچیده در سطوح و زوایای مختلف روی یک قطعه کار انجام شود ، همه آنها را می توان در عرض چند دقیقه روی دستگاه CNC انجام داد.به شرطی که دستگاه با کد مناسب برنامه ریزی شده باشد .
سیستم های ماشینکاری حلقه باز / بسته
کنترل موقعیت از طریق سیستم حلقه باز یا حلقه بسته تعیین می شود. با حالت اول ، سیگنالینگ در یک جهت واحد بین کنترل کننده و موتور قرار می گیرد.
با یک سیستم حلقه بسته ، کنترل کننده قادر به دریافت بازخورد است که این امر امکان تصحیح خطا را فراهم می کند. بنابراین ، یک سیستم حلقه بسته می تواند بی نظمی های سرعت و موقعیت را اصلاح کند.
در ماشینکاری CNC ، حرکت معمولاً از طریق محورهای X و Y انجام می شود. این ابزار ، به نوبه خود ، از طریق موتورهای استپ (step motor) یا سروو(servo motor) ، حرکات دقیق را که توسط کد G تعیین می شود را هدایت و تکرار میکند.
اگر نیرو و سرعت کم باشد ، فرایند را می توان از طریق کنترل حلقه باز اجرا کرد ، کنترل حلقه بسته برای اطمینان از سرعت ، سازگاری و دقت مورد نیاز برای کاربردهای صنعتی ، مانند کار فلزات ضروری است.
ماشینکاری CNC کاملاً خودکار است
در پروتکل های CNC امروز ، تولید قطعات از طریق نرم افزار از پیش برنامه ریزی شده بیشتر خودکار است. ابعاد یک قطعه معین با نرم افزار طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) تنظیم شده و سپس با نرم افزار ساخت به کمک رایانه (CAM) به یک محصول نهایی تبدیل می شود.
انواع دستگاه های CNC
بعد از اینکه تصمیم گرفتید چه نوع دستگاه CNC را تهیه کنید ، برخی از ملاحظات وجود دارد که باید آنها را در نظر بگیرید. ماشین های CNC معمولاً در یکی از دو دسته زیر قرار می گیرند:
- فناوری های ماشینکاری معمولی
- فناوری ماشینکاری جدید.
هر یک ازاین دو تا مزایا و معایبی را برای شما فراهم می کنند. هنگام انتخاب نوع دستگاه CNC برای افزودن به کارگاه خود ، باید نیازهای خاص پروژه خود را در نظر بگیرید. ما در اینجا برخی از شباهت ها و تفاوت های ماشین های CNC معمولی و جدید راتوضیح میدهیم:
مته ها: مته ها با چرخیدن و براده برداری مواد موجود در حین حرکت ، کار می کنند. همچنین دریل های CNC به ایجاد سوراخ های دقیق در جایی که نیاز دارید کمک می کنند.
ماشین تراش: دستگاه تراش CNC ،بر عکس دستگاه فرز بر روی قطعه دوران براده برداری میکنند. تراش ها به طور معمول با حرکت ابزار برش , با مواد تماس در تماس هستند.
ماشین فرز: دستگاه فرز CNC یکی از متداول ترین دستگاه های CNC مورد استفاده امروزی هست. نحوه عملکرد فرز به گونه ای است که بر روی قطعه ثابت دوران میکند.
آنها می توانند عملکردهای مختلفی از جمله حفاری ، بورینگ ، برش چرخ دنده ها و تولید شکاف در یک قطعه از مواد خاص را انجام دهند.
دستگاه های تخلیه الکتریکی
ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM) فرایندی است که قطعات را به شکلهای خاصی با جرقه های الکتریکی قالب می کند.
انواع EDM عبارتند از:
- سیم EDM ، که برای سایش جرقه ای در حذف قسمت هایی از یک ماده رسانا الکترونیکی استفاده می شود.
- Sinker EDM ، جایی که یک الکترود و قطعه کار به منظور تشکیل قطعه در مایع دی الکتریک خیس می شود.
در فرآیندی که به عنوان فلاشینگ شناخته می شود ، باقی مانده های هر قطعه کار به پایان رسیده , توسط یک دی الکتریک مایع منتقل می شود ، که پس از توقف جریان بین دو الکترود ظاهر می شود و برای از بین بردن هرگونه بار الکتریکی بیشتر است.
برش جت آب
در ماشینکاری CNC ، واتر جت ابزاری است که مواد سخت مانند گرانیت و فلز را با استفاده از فشار زیاد آب برش می دهد. در بعضی موارد ، آب با شن و ماسه یا ماده ساینده قوی دیگر مخلوط می شود. قطعات ماشین های کارخانه اغلب از طریق این فرآیند شکل می گیرند.
جت های آب به عنوان یک جایگزین خنک کننده , برای موادی که قادر به تحمل فرایندهای گرمازا در سایر دستگاه های CNC نیستند استفاده می شوند. به همین ترتیب ، از جت های آب در طیف وسیعی از بخش ها مانند صنایع هوافضا و معدن استفاده می شود .
برش جت آب همچنین برای قطعه هایی که نیاز به برشهای بسیار پیچیده مواد دارند استفاده می شود ، زیرا کمبود گرما مانع از تغییر در خصوصیات ذاتی مواد می شود که ممکن است در نتیجه برش فلز حاصل شود.
فناوری های جدید ماشین سنگین CNC
ماشینکاری الکتریکی و / یا شیمیایی : تعدادی از فن آوری های جدید وجود دارد که از تکنیک های خاص برای برش مواد استفاده می کنند. به عنوان مثال می توان به ماشینکاری پرتو الکترونی (Electron Beam Machining) ، ماشینکاری الکتروشیمیایی (Electrochemical machining)، ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM) ، ماشینکاری فتوشیمیایی (Photochemical machining) و ماشینکاری التراسونیک (Ultrasonic machining) اشاره کرد. بیشتر این فناوری ها بسیار تخصصی هستند و در موارد خاص برای تولید انبوه که شامل نوع خاصی از مواد است ، استفاده می شود.
سایر برش های متوسط : تعدادی دیگر از فن آوری های جدید وجود دارد که از محیط های مختلف برای برش مواد استفاده می کنند. به عنوان مثال می توان به دستگاههای برش لیزری ، دستگاههای برش با سوخت اکسیژن ، دستگاههای برش پلاسما و فناوری برش جت آب اشاره کرد. در سالهای اخیر این ماشینها در صنایع مختلف محبوبیت یافته اند. با این حال ، آنها هنوز هم تجهیزات بسیار تخصصی هستند.
دستگاه CNC بهتراست یا چاپ 3D؟
حقیقت این است که به مواد ، پیچیدگی قسمت و عوامل اقتصادی موجود بستگی دارد. فناوری چاپ سه بعدی مانند ماشین های FDM قطعات را از پایین به بالا می سازد. آنها می توانند اشکال پیچیده و اجزای داخلی را با سرعت بیشتری نسبت به دستگاه CNC ایجاد کنند.
چاپ سه بعدی درجه ای از انعطاف پذیری و خلاقیت را برای طراحان و تولیدکنندگان محصول فراهم می کند که دستگاه های CNC نمی توانند از طریق روش های مرسوم ارائه دهند.
در مقابل ، دستگاه های CNC معمولی تا حدودی توسط ابزارهای موجود و محورهای چرخشی که دستگاه می تواند استفاده کند محدود می شوند. در حالی که هنوز هم می توان آنها را با مواد متنوعی مورد استفاده قرار داد .
سخن پایانی
به طور کلی دستگاه های CNC در انواع مختلف تراش، فرز، سنگ زنی و … در صنعت دنیای امروز کاربرد وسیعی داشته و زمان و هزینه کار تولید را در واحدهای مختلف تولید به طور چشمگیری کاهش داده است.
استفاده از این مقاله با ذکر منبع “کنترل افزار تبریز ” بلامانع است .
