ماشینکاری CNC یک فرآیند تولید است که در آن نرم‌افزار کامپیوتری از پیش برنامه‌ریزی‌شده، حرکت ابزارها و ماشین‌آلات کارخانه را دیکته می‌کند. این فرآیند می‌تواند برای کنترل طیف وسیعی از ماشین‌آلات پیچیده، از سنگ‌زنی و تراش گرفته تا فرز و روتر، مورد استفاده قرار گیرد. با ماشینکاری CNC، می‌توان کارهای برش سه‌بعدی را در یک مجموعه واحد از دستورات انجام داد.
فرآیند CNC که مخفف «کنترل عددی کامپیوتری» است، در تضاد با محدودیت‌های کنترل دستی - که در آن به اپراتورهای زنده برای هدایت و اجرای دستورات ابزارهای ماشینکاری از طریق اهرم‌ها، دکمه‌ها و چرخ‌ها نیاز است - عمل می‌کند و بنابراین جایگزین آنها می‌شود. برای ناظر، یک سیستم CNC ممکن است شبیه مجموعه‌ای منظم از اجزای کامپیوتر باشد، اما برنامه‌های نرم‌افزاری و کنسول‌های به کار رفته در ماشینکاری CNC آن را از سایر اشکال محاسبات متمایز می‌کنند.
ماشینکاری CNC چگونه کار می‌کند؟
وقتی یک سیستم CNC فعال می‌شود، برش‌های مورد نظر در نرم‌افزار برنامه‌ریزی شده و به ابزارها و ماشین‌آلات مربوطه دیکته می‌شوند، که وظایف ابعادی را طبق مشخصات انجام می‌دهند، دقیقاً مانند یک ربات.
در برنامه‌نویسی CNC، تولیدکننده کد در سیستم عددی اغلب فرض می‌کند که مکانیسم‌ها بی‌عیب و نقص هستند، با وجود احتمال خطا، که هر زمان که یک دستگاه CNC برای برش همزمان در بیش از یک جهت هدایت می‌شود، بیشتر است. قرار دادن یک ابزار در یک سیستم کنترل عددی توسط مجموعه‌ای از ورودی‌ها که به عنوان برنامه قطعه شناخته می‌شوند، مشخص می‌شود.
در یک ماشین کنترل عددی، برنامه‌ها از طریق کارت‌های پانچ وارد می‌شوند. در مقابل، برنامه‌های ماشین‌های CNC از طریق صفحه‌کلیدهای کوچک به کامپیوترها داده می‌شوند. برنامه‌نویسی CNC در حافظه کامپیوتر نگهداری می‌شود. خود کد توسط برنامه‌نویسان نوشته و ویرایش می‌شود. بنابراین، سیستم‌های CNC ظرفیت محاسباتی بسیار گسترده‌تری را ارائه می‌دهند. از همه بهتر، سیستم‌های CNC به هیچ وجه ایستا نیستند، زیرا می‌توان از طریق کد اصلاح‌شده، دستورات جدیدتری را به برنامه‌های از پیش موجود اضافه کرد.
برنامه‌نویسی ماشین‌های CNC
در CNC، ماشین‌ها از طریق کنترل عددی اداره می‌شوند، که در آن یک برنامه نرم‌افزاری برای کنترل یک شیء تعیین شده است. زبان پشت ماشینکاری CNC به طور متناوب به عنوان G-code شناخته می‌شود و برای کنترل رفتارهای مختلف یک دستگاه مربوطه، مانند سرعت، نرخ تغذیه و هماهنگی، نوشته شده است.
اساساً، ماشینکاری CNC امکان برنامه‌ریزی اولیه سرعت و موقعیت عملکردهای ابزار ماشینی و اجرای آنها از طریق نرم‌افزار در چرخه‌های تکراری و قابل پیش‌بینی را با کمترین دخالت اپراتورهای انسانی فراهم می‌کند. با توجه به این قابلیت‌ها، این فرآیند در تمام بخش‌های تولید پذیرفته شده است و به ویژه در زمینه‌های تولید فلز و پلاستیک بسیار حیاتی است.
برای شروع، یک نقشه دوبعدی یا سه‌بعدی CAD طراحی می‌شود که سپس به کد کامپیوتری برای اجرای سیستم CNC تبدیل می‌شود. پس از وارد کردن برنامه، اپراتور آن را به صورت آزمایشی اجرا می‌کند تا مطمئن شود هیچ اشتباهی در کدنویسی وجود ندارد.
سیستم‌های ماشینکاری حلقه باز/حلقه بسته
کنترل موقعیت از طریق یک سیستم حلقه باز یا حلقه بسته تعیین می‌شود. در حالت اول، سیگنال‌دهی در یک جهت واحد بین کنترلر و موتور انجام می‌شود. در یک سیستم حلقه بسته، کنترلر قادر به دریافت بازخورد است که اصلاح خطا را ممکن می‌سازد. بنابراین، یک سیستم حلقه بسته می‌تواند بی‌نظمی‌های سرعت و موقعیت را اصلاح کند.
در ماشینکاری CNC، حرکت معمولاً در امتداد محورهای X و Y هدایت می‌شود. ابزار، به نوبه خود، توسط موتورهای پله‌ای یا سروو قرار گرفته و هدایت می‌شود، که حرکات دقیقی را که توسط G-code تعیین شده است، تکرار می‌کنند. اگر نیرو و سرعت حداقل باشد، فرآیند را می‌توان از طریق کنترل حلقه باز انجام داد. برای هر چیز دیگری، کنترل حلقه بسته برای اطمینان از سرعت، ثبات و دقت مورد نیاز برای کاربردهای صنعتی، مانند فلزکاری، ضروری است.
ماشینکاری CNC کاملاً خودکار است
در پروتکل‌های CNC امروزی، تولید قطعات از طریق نرم‌افزارهای از پیش برنامه‌ریزی‌شده عمدتاً خودکار است. ابعاد یک قطعه مشخص با نرم‌افزار طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) تعیین شده و سپس با نرم‌افزار تولید به کمک کامپیوتر (CAM) به یک محصول نهایی واقعی تبدیل می‌شود.
هر قطعه کار مشخص می‌تواند به انواع ابزارهای ماشینی، مانند مته و برش‌دهنده، نیاز داشته باشد. برای برآورده کردن این نیازها، بسیاری از ماشین‌های امروزی چندین عملکرد مختلف را در یک سلول ترکیب می‌کنند. از طرف دیگر، یک نصب ممکن است شامل چندین ماشین و مجموعه‌ای از دست‌های رباتیک باشد که قطعات را از یک کاربرد به کاربرد دیگر منتقل می‌کنند، اما همه چیز توسط یک برنامه کنترل می‌شود. صرف نظر از تنظیمات، فرآیند CNC امکان ایجاد ثبات در تولید قطعات را فراهم می‌کند که تکرار دستی آن دشوار، اگر نگوییم غیرممکن، خواهد بود.
انواع مختلف ماشین‌های CNC
اولین ماشین‌های کنترل عددی به دهه ۱۹۴۰ میلادی برمی‌گردند، زمانی که برای اولین بار از موتورها برای کنترل حرکت ابزارهای موجود استفاده شد. با پیشرفت فناوری، مکانیسم‌ها با کامپیوترهای آنالوگ و در نهایت با کامپیوترهای دیجیتال بهبود یافتند که منجر به ظهور ماشینکاری CNC شد.
اکثریت قریب به اتفاق زرادخانه‌های CNC امروزی کاملاً الکترونیکی هستند. برخی از رایج‌ترین فرآیندهای CNC شامل جوشکاری اولتراسونیک، سوراخ‌کاری و برش لیزری هستند. رایج‌ترین ماشین‌های مورد استفاده در سیستم‌های CNC شامل موارد زیر هستند:
آسیاب‌های سی ان سی
فرزهای CNC قادر به اجرا بر روی برنامه‌هایی متشکل از دستورالعمل‌های مبتنی بر عدد و حروف هستند که قطعات را در فواصل مختلف هدایت می‌کنند. برنامه‌نویسی مورد استفاده برای یک دستگاه فرز می‌تواند بر اساس G-code یا یک زبان منحصر به فرد توسعه یافته توسط یک تیم تولیدی باشد. فرزهای اولیه از یک سیستم سه محوره (X، Y و Z) تشکیل شده‌اند، اگرچه اکثر فرزهای جدیدتر می‌توانند سه محور اضافی را در خود جای دهند.
ماشین‌های تراش
در ماشین‌های تراش، قطعات با ابزارهای قابل تنظیم در جهت دایره‌ای برش داده می‌شوند. با فناوری CNC، برش‌های انجام شده توسط ماشین‌های تراش با دقت و سرعت بالا انجام می‌شوند. ماشین‌های تراش CNC برای تولید طرح‌های پیچیده‌ای استفاده می‌شوند که در نسخه‌های دستی دستگاه امکان‌پذیر نیست. به طور کلی، عملکرد کنترل فرزها و ماشین‌های تراش CNC مشابه است. همانند مورد قبلی، ماشین‌های تراش را می‌توان با کد G یا کد اختصاصی منحصر به فرد هدایت کرد. با این حال، اکثر ماشین‌های تراش CNC از دو محور X و Z تشکیل شده‌اند.
برش دهنده های پلاسما
در دستگاه برش پلاسما، مواد با مشعل پلاسما برش داده می‌شوند. این فرآیند عمدتاً برای مواد فلزی اعمال می‌شود، اما می‌تواند روی سطوح دیگر نیز به کار رود. برای تولید سرعت و گرمای لازم برای برش فلز، پلاسما از طریق ترکیبی از گاز هوای فشرده و قوس الکتریکی تولید می‌شود.
ماشین‌های تخلیه الکتریکی
ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM) - که به طور متناوب به عنوان ماشینکاری قالبی و ماشینکاری جرقه‌ای نیز شناخته می‌شود - فرآیندی است که قطعات کار را با جرقه‌های الکتریکی به اشکال خاص قالب‌گیری می‌کند. با EDM، تخلیه جریان بین دو الکترود رخ می‌دهد و این باعث حذف بخش‌هایی از یک قطعه کار مشخص می‌شود.
وقتی فضای بین الکترودها کوچک‌تر می‌شود، میدان الکتریکی شدیدتر و در نتیجه قوی‌تر از دی‌الکتریک می‌شود. این امر عبور جریان بین دو الکترود را ممکن می‌سازد. در نتیجه، بخش‌هایی از قطعه کار توسط هر الکترود برداشته می‌شود. زیرگروه‌های EDM عبارتند از:
● EDM سیمی، که در آن از فرسایش جرقه‌ای برای حذف بخش‌هایی از یک ماده رسانای الکتریکی استفاده می‌شود.
● ماشینکاری تخلیه الکتریکی سینکر، که در آن یک الکترود و قطعه کار به منظور تشکیل قطعه در مایع دی‌الکتریک خیسانده می‌شوند.
در فرآیندی که به عنوان شستشو شناخته می‌شود، بقایای هر قطعه کار تمام شده توسط یک دی‌الکتریک مایع که پس از قطع جریان بین دو الکترود ظاهر می‌شود و برای از بین بردن هرگونه بار الکتریکی بیشتر در نظر گرفته شده است، از بین می‌رود.
برش دهنده های جت آب
در ماشینکاری CNC، جت‌های آب ابزارهایی هستند که مواد سخت مانند گرانیت و فلز را با استفاده از فشار بالای آب برش می‌دهند. در برخی موارد، آب با شن یا برخی مواد ساینده قوی دیگر مخلوط می‌شود. قطعات ماشین‌آلات کارخانه اغلب از طریق این فرآیند شکل داده می‌شوند.
جت‌های آب به عنوان یک جایگزین خنک‌کننده برای موادی که قادر به تحمل فرآیندهای گرمازای سایر دستگاه‌های CNC نیستند، به کار می‌روند. به همین ترتیب، جت‌های آب در طیف وسیعی از بخش‌ها، مانند صنایع هوافضا و معدن، که در آنها این فرآیند برای اهداف حکاکی و برش، و سایر عملکردها، قدرتمند است، استفاده می‌شوند. برش‌دهنده‌های جت آب همچنین برای کاربردهایی که نیاز به برش‌های بسیار پیچیده در مواد دارند، استفاده می‌شوند، زیرا عدم وجود گرما مانع از هرگونه تغییر در خواص ذاتی مواد می‌شود که ممکن است از برش فلز روی فلز ناشی شود.
انواع مختلف ماشین‌های CNC
همانطور که بسیاری از ویدیوهای نمایش دستگاه CNC نشان داده‌اند، این سیستم برای برش‌های بسیار دقیق قطعات فلزی برای محصولات سخت‌افزاری صنعتی استفاده می‌شود. علاوه بر دستگاه‌های فوق‌الذکر، ابزارها و اجزای دیگری که در سیستم‌های CNC استفاده می‌شوند عبارتند از:
● ماشین‌های گلدوزی
● روترهای چوبی
● پانچرهای برجک
● دستگاه‌های خم‌کاری سیم
● برش دهنده فوم
● برش‌های لیزری
● سنگ‌زنی استوانه‌ای
● چاپگرهای سه بعدی
● برش شیشه
وقتی نیاز به ایجاد برش‌های پیچیده در سطوح و زوایای مختلف روی یک قطعه کار باشد، می‌توان همه این کارها را در عرض چند دقیقه با دستگاه CNC انجام داد. تا زمانی که دستگاه با کد صحیح برنامه‌ریزی شده باشد، عملکردهای دستگاه مراحل را طبق دستور نرم‌افزار انجام می‌دهند. در صورتی که همه چیز طبق طراحی کدگذاری شده باشد، پس از اتمام فرآیند، محصولی با جزئیات و ارزش تکنولوژیکی پدیدار خواهد شد.
زمان ارسال: ۳۱ مارس ۲۰۲۱
