دستگاه CNC چوب ساخته شده توسط گروه صنعتی ایران اتوماسیون

CNC چیست؟

دستگاه CNC چیست؟

ماشینکاری سی ان سی (CNC) اصطلاحی است که معمولاً در ساخت و کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. اما دقیقاً سی ان سی (CNC) چیست؟ و دستگاه سی ان سی (CNC) چیست؟

اصطلاح CNC مخفف “کنترل عددی رایانه” است و ماشینکاری سی ان سی(CNC) یک فرایند ساخت و تولید است که به طور معمول از کامپیوتر و ابزارهای ماشین برای حذف لایه های مواد از یک قطعه موجود استفاده می کند و یک قطعه طراحی شده سفارشی تولید می کند. ماشینکاری سی ان سی برای طیف گسترده ای از مواد از جمله فلزات ، پلاستیک ها ، چوب ، شیشه ، فوم و کامپوزیت ها مناسب است و در صنایع مختلفی کاربرد دارد.  توجه داشته باشید که بین تعریف ماشینکاری سی ان سی و تعریف ماشین سی ان سی تفاوت وجود دارد. یکی فرایند است و دیگری ماشین. دستگاه سی ان سی(CNC) دستگاهی قابل برنامه ریزی است که توانایی انجام مستقل عملیات ماشینکاری سی ان سی را دارد.

فرآیندهای تولید ، مانند ماشینکاری سی ان سی(CNC)، غالباً در مقابل فرایندهای تولید مواد افزودنی ، مانند چاپ سه بعدی ، یا فرایندهای فرمدهی ساخت ، مانند قالب تزریق مایع ارائه می شوند. در حالی که فرایندهای کم کننده لایه های مواد را از قطعه کار خارج می کنند تا قطعات و طرح های سفارشی تولید کنند ، فرآیندهای افزودنی لایه های مواد را جمع می کنند تا فرم مورد نظر را تولید کنند و قطعات را تغییر شکل داده و مواد موجود را به شکل دلخواه ایجاد می کنند. ماهیت ماشینکاری سی ان سی امکان تولید با دقت و کیفیت بالا ، قطعات ساده و مقرون به صرفه بودن تولید قطعات با تیراژ بالا ​​را فراهم می کند. با این حال ماشینکاری سی ان سی(CNC) مزایای خاصی را نسبت به سایر فرایندهای تولید نشان می دهد.

در حالی که هر نوع فرآیند تولید مزایا و معایب خود را دارد ، این مقاله بر روند ماشینکاری سی ان سی، بیان اصول اولیه فرآیند و اجزای مختلف و ابزارآلات دستگاه سی ان سی(CNC) متمرکز است. علاوه بر این ، این مقاله به بررسی عملیات مختلف ماشینکاری سی ان سی می پردازد و گزینه های دیگری برای فرایند ماشینکاری سی ان سی ارائه می دهد.

دستگاه CNC

حرکت ابزار دستگاه سی‌ ان ‌سی(CNC) عموماً در راستای محورهای X(طول)،Y(عرض) وZ(عمق) کنترل می‌شود. حرکت ابزار به صورت مستقیم توسط موتورهای پله‌ای یا سروو موتورها به منظور ارائه حرکت‌های بسیار دقیق تعیین می‌شود. سیستم کنترلی این دستگاه‌ها از نوع حلقه باز یا حلقه‌بسته است. در سیستم حلقه‌باز ارتباط فقط در جهت کنترلر به موتور برقرار می‌شود. در حالی که در سیستم حلقه بسته بازخوردهایی از خروجی‌های سیستم (موقعیت، سرعت و …) به کنترلر داده می‌شود به‌طوری‌که بتواند خطاهای صورت گرفته را اصلاح کند. این خطاها ممکن است ناشی از تغییرات بار، درجه حرارت، کالیبره‌نبودن دستگاه یا خطاهای سیستمی باشد. موتورهای پله‌ای را می‌توان در هر دو نوع سیستم استفاده کرد در حالی که سروو موتورها فقط در سیستم‌های حلقه بسته استفاده می‌شوند.

G-Code چیست؟

جی-کد (G-code) زبان مورد استفاده برای کنترل دستگاه‌های ماشین ابزار سی ‌ان ‌سی(CNC) است. اپراتور با استفاده از این زبان برنامه‌نویسی، دستورات لازم برای ایجاد طرح مورد نظر را به دستگاه سی ان سی می‌دهد. مثلاً با دریافت دستور G1 X100 Y100، ابزار روی یک خط مستقیم به مختصات (۱۰۰٬۱۰۰) حرکت می‌کند. این حرکت با دقت زیاد و بدون نیاز به اندازه‌گیری توسط اپراتور انجام می‌شود. به همین دلیل ماشین‌های سی ‌ان ‌سی(CNC)، سرعت و دقت ماشین‌کاری را به مراتب افزایش می‌دهند.

کاربردهای دستگاه‌های سی ان سی(CNC)

ساخت اجزای مدل‌های سه بعدی
ساخت مدل‌های مومی مورد استفاده در جواهر سازی
ساخت قطعات تزئینی کوچک چوبی
برش چوب برای ساخت مصنوعات چوبی
برش علائم برای ساخت تابلو
حکاکی متن بر روی فلزات
حکاکی سه بعدی بر روی چوب
ساخت ماکت
ساخت قالب‌های غیرفلزی
سوراخکاری PCB
ساخت انواع محصولات چوبی
ساخت نمونه (prototype) محصول قبل از ساخت قالب‌های تزریق پلاستیک با استفاده از CNC و SLA
منبت کاری روی چوب

روند طراحی و تولید ماشین های سی ان سی(CNC)

طراحی مدل CAD

فرآیند ماشینکاری سی ان سی(CNC) با ایجاد یک قطعه 3D CAD یا توسط خودمان یا توسط یک شرکت خدمات طراحی CAD/CAM طراحی می شود. نرم افزار طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) مثل کتیا و سالیدورک و … به طراحان و تولیدکنندگان این امکان را می دهد تا برای تولید قطعه یا محصول ، مدل یا رندر قطعات و محصولات خود را به همراه مشخصات فنی لازم مانند ابعاد و هندسه تولید کنند.

تبدیل پرونده CAD

فایل طراحی شده CAD از طریق برنامه ای ، به طور معمول نرم افزار تولید با کمک کامپیوتر (CAM) مثل پاورمیل ، مسترکم و … برای استخراج هندسه قطعه اجرا می شود و کد برنامه نویسی دیجیتالی را تولید می کند که دستگاه سی ان سی (CNC) را کنترل می کند و ابزار را برای تولید قطعه طراحی شده سفارشی ، کنترل می کند.

دستگاه های سی ان سی از چندین زبان برنامه نویسی از جمله کد G و M استفاده می کنند. مشهورترین زبان برنامه نویسی سی ان سی ، که به آن G-CODE گفته می شود ، زمان ، مکان و نحوه حرکت ابزارهای ماشین را کنترل می کند – به عنوان مثال ، زمان روشن یا خاموش ، سرعت انتقال به یک مکان خاص ، ابزار چه مسیری را باید طی کند ، و غیره. کد عملکرد متفرقه که به آن M-CODE گفته می شود ، عملکردهای کمکی دستگاه سی ان سی مانند روشن و خاموش شدن اسپیندل و حرکت ساعتگرد و پادساعتگرد اسپیندل در شروع و پایان ماشین کاری را کنترل می کند.

پس از تولید برنامه سی ان سی ، اپراتور آن را در دستگاه سی ان سی بارگیری می کند.

راه اندازی دستگاه سی ان سی(CNC)

قبل از اینکه اپراتور برنامه سی ان سی را اجرا کند ، آنها باید دستگاه CNC را برای کار آماده کنند. این آماده سازی ها شامل چسباندن قطعه کار به طور مستقیم در دستگاه و مطمئن شدن از استیبل بودن قطعه کار است.

پس از اطمینان اپراتور از محکم بودن و درست بودن جای قطعه کار، اپراتور می تواند برنامه سی ان سی را اجرا کند.

اجرای عملیات ماشینکاری سی ان سی(CNC)

برنامه سی ان سی به عنوان دستورالعمل برای دستگاه CNC عمل می کند. این دستورات ماشین و حرکات ابزار را بوسیله کامپیوتر دستگاه کنترل می کند. شروع برنامه باعث می شود ماشین سی ان سی فرایند ماشینکاری سی ان سی را شروع کند و این برنامه با اجرای عملیات لازم دستگاه را برای تولید یک قطعه یا محصول با طراحی سفارشی ،  هدایت می کند.

انواع عملیات ماشینکاری سی ان سی(CNC)

ماشینکاری سی ان سی یک فرآیند ساخت مناسب برای صنایع مختلف ، از جمله خودرو ، هوا فضا ، ساخت و ساز و کشاورزی است و قادر به تولید طیف وسیعی از محصولات مانند قاب اتومبیل ، تجهیزات جراحی ، موتور هواپیما ، چرخ دنده ها است. ابزار این فرآیند شامل چندین عملیات مختلف ماشینکاری تحت کنترل رایانه از جمله فرایندهای مکانیکی ، شیمیایی ، الکتریکی و حرارتی است که مواد لازم را از قطعه کار برای تولید یک قطعه یا محصول با طراحی سفارشی خارج می کند.

برخی از رایج ترین عملیات ماشینکاری سی ان سی(CNC):

1. سوراخکاری سی ان سی (CNC)
2. تراشکاری سی ان سی (CNC)
3. فرزکاری سی ان سی (CNC)

سوراخکاری سی ان سی  (CNC)

سوراخکاری یک فرآیند ماشین کاری است که مته را برای تولید سوراخ های استوانه ای در قطعه کار به کار می برد. در سوراخکاری سی ان سی ، معمولاً دستگاه CNC مته را عموداً به سطح قطعه کار وارد می کند ، که سوراخهایی به صورت عمودی با قطر برابر قطر مته استفاده شده برای عملیات سوراخکاری تولید می کند. با این حال ، عملیات سوراخکاری زاویه ای همچنین می تواند با استفاده از تنظیمات ماشین آلات تخصصی و دستگاه های نگهدارنده قطعه کار انجام شود.

فرزکاری سی ان سی (CNC)

فرزکاری یک فرآیند ماشین کاری است که از ابزارهای برش برای حذف مواد زائد از قطعه کار استفاده می شود. در فرز سی ان سی ، دستگاه CNC معمولاً قطعه کار را به همان جهت چرخش ابزار برش به ابزار برش نزدیک می کند ، در حالی که در فرز دستی ، دستگاه قطعه کار را در جهت مخالف چرخش ابزار برش وارد می کند. از قابلیت های عملیاتی فرآیند فرز می توان به فرزکاری سطوح کم عمق ، مسطح و حفره های کف صاف در قطعه کار و فرزکاری محیطی قطعه کار و ایجاد حفره های عمیق در قطعه کار اشاره کرد.

دستگاه سی ان سی(CNC) ساخته شده توسط شرکت  DMG MORI

تراشکاری سی ان سی (CNC)

تراشکاری یک فرآیند ماشین کاری است که از ابزارهای برش تک لبه برای حذف مواد از قطعه کار چرخان استفاده می کند. در تراشکاری CNC ، دستگاه – معمولاً دستگاه تراش سی ان سی ابزار برش را با حرکت خطی در امتداد سطح قطعه کار چرخان نزدیک می کند ، مواد را در اطراف محیط تا رسیدن به قطر مورد نظر از بین می برد ، تا قطعات استوانه ای با قطرهای خارجی و داخلی مورد نظر تولید کند ، مانند پیچ های ساده و قطعات مخروطی.

زمانی که فرزکاری سی ان سی(CNC) را با تراش سی ان سی مقایسه می کنیم ، فرز با ابزارهای برش چرخان ، برای قطعات پیچیده بهتر عمل می کند. با این حال ، تراشکاری سی ان سی، با قطعه های چرخشی و ابزار برش ثابت ، برای ایجاد سریعتر و دقیق تر قطعات گرد بهترین عملکرد را دارد.

مزایای دستگاه های سی ان سی(CNC)

1. دقت ماشین کاری بالا به طوری که اشتباهات در تولید با به کار بردن سیستم کنترل کامپیوتری به حداقل می رسد.
2. قابلیت تکرار پذیری و ماشین کاری قطعات به صورت سری.
3. سرعت بالای ماشین کاری قطعات.
4. کاهش زمان تولید وقیمت تمام شده آن .
5. کاهش خطای انسانی .
6. کاهش زمان تنظیمات اولیه ماشین .
7. کاهش زمان اندازه گیری و کنترل قطعات تولیدی .
8. نظارت کمتر اپراتور حین عملیات ماشین کاری .
9. ماشین کاری قطعات مطابق برنامه نوشته شده نه تجربه اپراتور.
10. انعطاف پذیری بالا درتعویض یا ارتقای تولید.(بعلت عدم نیاز به تعویض اجزای سخت افزاری ماشین از جمله بادامکها ، طبلکها ، شیرها ، کنتاکتورها و… با تعویض یا اطلاح نرم افزار تولید به راحتی تعویض یا ارتقا می یابد.)
11. حفظ و در دسترس بودن برنامه قطعات به صورت بانک اطلاعاتی .
12. کنترل برنامه دستگاه به صورت گرافیکی قبل از تولید واقعی (امکان تست غیر مخرب ) .
13. امکان طراحی قطعه کار و برنامه ماشین کاری آن توسط کامپیوتر وبرنامه های کمکی .
14. امکان ماشین کاری قطعات پیچیده منجمله قالبهای صنعتی .
15. تولید قطعات ثانویه بدون نیاز به ماشین کار با تجربه .
16. افزایش قابل توجه راندمان و کاهش ضایعات .
17. امکان شبکه کردن چند دستگاه و نظارت بر همه آنها به صورت متمرکز .
18. امکان هدایت و کنترل از راه دور دستگاههای سی ان سی CNC مجهز به سیستم هایCAD/CAM وCIMJ
19. عیب یابی راحت دستگاه به علت اعلام آلارمهای مختلف .
20. نظارت و کنترل راحت تر پرسنل و قطعات تولیدی.

معایب دستگاه های سی ان سی (CNC)

1. قیمت نسبتا زیاد آنها .
2. هزینه بالای نگهداری و تعمیرات آنها .
3. آشنایی با زبان انگلیسی و برنامه نویسی .
4. پرداخت دستمزدهای بالا برای اپراتورهای حرفه ای .
5. زمان زیاد برای رفع نقص اساسی دستگاه بعلت عدم وجود نمایندگی معتبر در ایران و وابستگی به افرادی خاص و محدود.
6. مشقت فراوان جهت تهیه لوازم یدکی .

دانستنیها ومهارت های لازم برای اپراتور سی ان سی (CNC)

۱- آشنایی با اصول ترسیم نقشه کشی صنعتی .

۲- مهارت در ترسیم نمای سوم از روی دو نمای داده شده .

۳- توانایی ترسیم نماها از روی پرسپکتیو.

۴- توانایی ترسیم برش مقاطع.

۵- آشنایی با انواع پرسپکتیوها ( ایزو متریک ، دیمتریک ، کاوالییر و … )

۶- توانایی استفاده از جداول انطباق و تلرانس ها .

۷- آشنایی با تلرانسهای هندسی و علائم آن .

۸- آشنایی با سیستم ثبوت میله و سوراخ .

۹- آشنایی با مقیاس و اندازه اسمی قطعات .

۱۱- توانایی استفاده از علائم کیفیت سطح.

۱۲- آشنایی با مفهوم کیفیت سطح .

۱۳-دانش استفاده صحیح از وسائل اندازه گیری .

۱۴- توانایی استفاده صحیح از گیجها و ابزارهای کنترلی دقیق.

۱۵- آشنایی با جیگ و فیکسچر و توانایی استفاده صحیح از آنها.

۱۶- تبحر در شناخت مواد صنعتی .

۱۷- توانایی استفاده از مواد روان کننده وخنک کننده دستگاه .

۱۸- مهارت استفاده از متعلقات جانبی دستگاه .

۱۹- آشنایی کافی با زبان انگلیسی و برنامه نویسی .

۲۰- آشنایی با ملزومات مصرفی دستگاه و تبحر در تعویض بموقع آنها .

۲۱- آشنایی با نکات ایمنی و رعایت آن .

۲۲- آشنایی و ایجاد شرایط فیزیکی لازم برای دستگاه

۲۳- توانایی نگهداری و سرویس به موقع دستگاه .

کارگاه CNC چیست

اپراتور CNC چیست