ابزار سی ان سی(CNC) چیست؟

 ابزار cnc نجاری  ابزاری است که با کمک کامپیوتر هدایت می شود. این ابزار قابلیت کافی برای تولید قطعات پیچیده در صنایع مختلف از قبیل هوافضا و قالب سازی را دارد. با دستیابی به تلرانس های بسیار دقیق برای تولید یک قطعه، نیاز به تولید بیشتر نیز افزایش یافت. به همین دلیل استفاده از دستگاه هایی که بتواند به این نیاز پاسخ دهد، ضرورت پیدا کرد.   این در حالی بود که ماشینکاری با سرعت های بالا می توانستند قطعاتی با تلرانس های دقیق در زمان بسیار کوتاهی تولید کنند. برای دستیابی به قابلیت ماشین کاری با سرعتهای بالا باید در زمینه های مختلف از جمله طراحی سازه ای، سرعت در راستای مسیر مورد نظر به پیشرفتهایی، کنترل ارتعاشات خود برانگیخته و یافتن بهترین نرخ براده برداری و کنترل حرکت دست پیدا کرد.   در ابزار cnc نجاری، کنترل حرکت در راستای یک مسیر در واحد درونیاب انجام می شود. اکثر درونیابهای ابزار cnc نجاری تنها می توانند در راستای خط و دایره درونیابی کنند. هنگام استفاده از این نوع درونیابها، باید منحنی به قطعاتی از خط و دایره شکسته شود. چرا که این دو نوع درونیابی به تنهایی پاسخگوی همه کاربردها از جمله ماشینکاری در سرعتهای بالا نخواهند بود. به همین دلیل استفاده از درونیابی در راستای یک منحنی، ضرورت دارد.  

محورها در ماشینهای ابزار CNC

وجود ۱۴ محور حرکت در ابزار cnc نجاری ضرورت دارد. تعداد این محورها در ماشینهای ابزار معمولی عموماً تا 5 محور و در ماشینهای سنگ زنی تا 14 محور است. ماشین های ابزار cnc در دستگاه مختصات کارتزین برنامه ریزی و دارای سه محور اصلی حرکت با نامهای z,y,x هستند. محور z برy   و x عمود است و سه محور یک سیستم مختصات دست راست را تشکیل می دهند. حرکت مثبت محور z موجب دور شدن ابزار برش از قطعه کار می شود. جهت های مشخص شده در هر شکل نشان دهنده جهت مثبت محورها در هر یک از ماشینها است. در فرزکاری و سوراخکاری دو محور x  و y  در صفحه افقی قرار می گیرند. در ماشین سوراخکاری حرکت مثبت محور z، اسپیندل را بالا می برد اما در ماشین فرز این حالت معکوس است.   دو محور در تراش برای ایجاد حرکت و ماشینکاری مناسب است و از آنجا که اسپیندل بصورت افقی قرار می گیرد، محور z نیز افقی است. همچنین حروف A، B و C نیز برای حرکت زاویه ای به ترتیب حول محورهای x، Y و Z  استفاده می شوند.  

ساختار یک برنامه NC

برنامه NC قابلیت نمایش مراحل ماشینکاری یک قطعه را بر عهده دارد که  از بلوکهایی حاوی اطلاعات تشکیل شده و هر بلوک با حرف N شروع با شماره خط مشخص می شود. برای مثال، یک بلوک معمولی از یک برنامه NC به صورت زیر است:   N0040 G91  X25   Y10   Z-12.55 F150 S1100  T06   M03  M07   هر بلوک از چندین کلمه تشکیل و هر کلمه با یک حرف شروع می شود.عدد بعد از حرف، نمایانگر فرمان مشخصی برای ماشین است. کلماتی که با حروف M,G شروع می شوند به ترتیب به عنوان مقدماتی و توابع متفرقه می باشند. انواع حروف مورد استفاده در ماشینهای کنترل عددی، در جدول زیر آمده است.  

حرف    معرفی
N      شماره خط برنامه
G    توابع مقدماتی
X    حرکت در راستای محور x
Y    حرکت در راستای محور y
Z    حرکت در راستای محور z  
A    حرکت زاویه ای حول محور x  
B    حرکت زاویه ای حول محور y
C    حرکت زاویه ای حول محور z
F    نرخ پیشروی
M    توابع کمکی
S    سرعت اسپیندل
T    شماره ابزار
R    حرکت سریع محور z
 

   
طبقه بندی سیستم های کنترل عددی

سیستم های کنترل عددی به 4 دسته تقسیم می شوند که عبارتند از:
سخت افزار یا NC در مقابل CNC بر اساس ساختمان کنترلر
روش نموی در مقابل روش مطلق، بر اساس روش برنامه سازی
حلقه باز در مقابل حلقه بسته، بر اساس نوع حلقه های کنترل
ماشینکاری نقطه به نقطه در مقابل ماشینکاری پیوسته، با توجه به نوع ماشین.
 

ماشینکاری نقطه به نقطه در مقابل ماشینکاری پیوسته

ماشین سوراخکاری، ساده ترین نمونه ابزار cnc نجاری نقطه به نقطه (PTP) است که در آن، قطعه کار در راستای محورها به حرکت می کند تا مرکز سوراخ زیر ابزار قرار گیرد. سپس اسپیندل به شکل خودکار به سمت قطعه کار حرکت می کند و فرآیند سوراخکاری انجام می شود. در پایان سوراخ مورد نظر ماشین بدون کنترل پیشروی و با حرکت سریع به سمت بالا حرکت می کند و قطعه کار به نقطه جدیدی که منتقل شده عملیات تکرار می شود.   در یک سیستم PTP مسیر ابزار برش و نرخ پیشروی آن هنگام عبور از یک نقطه به نقطه بعدی مورد توجه نیست و مسیر حرکت از نقطه ابتدا تا نقطه انتهایی بدون کنترل اپراتور انجام می شود و تنها به کنترل موقعیت در نقطه نهایی نیاز دارد که توسط تابع G00 صورت می گیرد. در سیستم ماشینکاری یک مسیر پیوسته همچون فرایند فرزکاری، عملیات برش را بر عهده می گیرد. محورها نیز قطعه کار را در مسیر خاصی حرکت می دهند. همه محورها باید بتوانند بطور همزمان و با سرعت های متفاوت حرکت کنند تا پروفیل مسیر ایجاد شود. زمانی که یک مسیر غیر خطی مورد نظر باشد، تغییر سرعت هر یک از محورها اهمیت پیدا می کند و اپراتور باید به این نکته توجه کند.   موقعیت ابزار برشی در سیستم های پیوسته، در انتهای هر قسمت به همراه نسبت بین سرعت های محوری، مسیر صحیح را در ماشینکاری قطعه مورد نظر مشخص می کنند. از آنجا که در این سیستم ها خطا در سرعت یک محور باعث ایجاد خطا در مسیر ماشینکاری می شود، سیستم باید حلقه های کنترل موقعیت پیوسته داشته باشد. پیشروی منتجه بر کیفیت سطح نهایی تأثیرگذار است. در ماشینهای CNC هر محور مجهز به یک حلقه کنترل موقعیت جداگانه و یک شمارنده برای دریافت اطلاعات ابعادی قطعه است که این اطلاعات به همراه نرخ پیشروی مورد نظر برای درونیابی مناسب، به واحد پردازش داده ها DPU منتقل می شوند.  

انواع دستگاه های CNC

دستگاه های CNC چوب
دستگاه CNC منبت کاری چهار محوره روتاری ( قطعات مدور) 
دستگاه CNC منبت و حکاکی و برش تخت
دستگاه های CNC سنگ
دستگاه های CNC برش ورق
دستگاه CNC برش واترجت
دستگاه CNC برش CO2 و پلاسما
دستگاه های CNC فولاد و فلزات سخت
دستگاه CNC فرز و دستگاه CNC تراش
 

نکات ضروری برای خرید ماشین CNC

قبل از خرید باید مشخص شود که دستگاه برای چه کاری استفاده می شود. برای مثال برش چوب، پلاستیک و یا فلز. برای کار نجاری اصطلاحاً سی ان سی روتر ها (CNC Router) که عملیات برش را بر عهده می گیرد و گزینه مناسبی برا برش چوب است. این در حالی است که برای پلاستیک از  CNC Water jets, plasma cutters, استفاده می شود. برای کارهایی از قبیل منبت کاری دستگاه سه محوره مناسب نیست.
بررسی پیچیدگی طراحی  و حجم کار  برای خرید ماشین CNC اهمیت دارد. به این معنا که اندازه و عمق برش هر محور و یا نوع کار  کنده کاری، برش، دریل کردن و ... مشخص شوند.
بررسی تلورانس یا دقت کاری ماشین تاثیر زیادی در عملکرد آن دارد.
   
در صورتی که ماشین CNC برای کارهایی با طراحی پیچیده خریداری می شود، باید کنترلر دستگاه از نرم افزارهایی مثل آرتکم که مخصوص این کار است، و نباید محدودیت های خطی داشته باشد. حجم کار نیز ارتباط مستقیم با تعداد اسپیندل ها دارد. برای کارهای حجیم به اسپیندل بیشتر نیاز است.

دقت کار در کاتالوگ دستگاه بویژه برای کسانی که کارهایی نظیر تراش جواهر انجام می دهند، اهمیت زیادی دارد.
انتخاب اندازه و عمق برش، معیار دیگری برای دستگاه CNC است. شکل کار نیز تعیین کننده نوع دستگاه می باشد. برای مثال، برای کارهای منبت کاری دستگاه باید حداقل از 4 محور تشکیل شده باشد.

نوع و قدرت موتورهای فرمان (سروو موتور یا استپر موتور با وجودی که قیمت بیشتری دارد، اما امکانات و قابلیت های بیشتری نیز در اختیار اپراتور قرار می دهد. البته باید توجه داشت که استپرموتور تکنولوژی قدیمی است که برای کارهای حرفه ای و سه بعدی مناسب نیست.
توجه به برند موتور نیز تاثیر زیادی در طول عمر دستگاه دارد. در ایران عموما از موتورهای دلتا، پاناسونیک و مکاپیون استفاده می شود.

قبل از خرید بایدابعاد ماشین ( x و y، z و سایر محور متناسب با ابعاد قطعه کار را در حداکثر احتمالات در نظر گرفته شود.
خرید دستگاه بدون گارانتی یک ریسک بزرگ است. ضمانت نامه دستگاه در رابطه با  لوازم برقی، اسپیندل، سروو ها و سیستم فرمان باید بصورت شفاف بیان شوند.

اعتبار فروشنده و سازنده دستگاه نیز تاثیر زیادی بر خرید دارد.
استاندارد بودن قطعات به منظور ایمنی اپراتوری و تعمیرات دستگاه از دیگر نکاتی که به هنگام خرید دستگاه CNC باید به آن توجه شود.

تاریخ انتشار: 97/10/25