دستگاه CNC چیست (بررسی مهمترین کاربردهای آن)

دستگاه CNC چیست؟

مبنای عملکرد هر دستگاه CNC، کنترل حرکت خودکار، دقیق و استوار است. در ابزارآلات ماشینی سنتی، وسیله های کاملا مکانیکی موجب حرکت می شوند درصورتی که ماشین CNC کنترل حرکت را در حالتی چرخشی انجام می دهد. کلیه ی تجهیزات CNC دارای دو یا چند جهت حرکت به نام محور هستند. این محورها می توانند به صورت خودکار و دقیق در موقعیت های مختلف قرار گیرند. دو نوع محور بسیار متداول خطی (پیشرو در یک مسیر مستقیم) و دوار (در یک مسیر دایره ای) می باشند. در این محتوا قصد داریم درباره دستگاه CNC چیست، نحوه عملکرد و مهمترین کاربردهای آن، توضیح دهیم.

آنچه در این محتوا می خوانید

آشنایی با نحوه عملکرد دستگاه CNC

عامل حرکت در ماشین های قدیمی، چرخاندن دسته محور و چرخ های دستی می باشد، در حالی که در دستگاه CNC (کنترلر cnc)، حرکت از فرمان های برنامه ریزی شده فرمان می گیرد. در حالت کلی، نوع حرکت (سریع، خطی و دوار)، محورهای حرکت، میزان و نرخ حرکت تقریبا با کلیه ابزارآلات دستگاه CNC قابل برنامه ریزی است.

موضع گیری صحیح توسط اپراتور شمارنده تعداد چرخش انجام شده روی چرخ دستی انجام می شود. موتور درایو به میزان متناظر چرخش می کند که به نوبت بال اسکرو را چرخانده و سپس موجب حرکت خطی محور می شود. یک دستگاه فیدبک میزان مطلوب چرخش بال اسکرو را تایید می نماید.

فرمان CNC اجرا شده در زمان کنترل (معمولا در طول یک برنامه) ، تعداد دفعات دقیق چرخش موتور درایو را اعلام می نماید. چرخش موتور درایو به نوبت موجب چرخش بال اسکرو شده و بال اسکرو محور خطی را هدایت می نماید. در بعضی موارد یک وسیله فیدبک که می تواند یک خط کش یا انکودر باشد در سر دیگر بال اسکرو به کنترل اجازه ی تایید تعداد چرخش فرمان داده شده را می دهد.

در یک قیاس خام، یک محور خطی روی ابزارآلات ماشین CNC از دقت بالاتری برخوردار است. تعداد چرخش های روی محور موتور درایو، میزان حرکت خطی روی محور را دقیقا کنترل می نماید. و اما چگونه حرکت محور فرمان می گیرد؟

با درک سیستم های مختصات، برای کاربر CNC غیر عملی خواهد بود که با اعلام تعداد دفعات چرخش برای فرمان میزان حرکت خطی داده شده به هر محور موتور درایو موجب حرکت محور شود. در عوض ، تمام کنترل های CNC به حرکت محور اجازه می دهد تا با استفاده از محور مختصات با روشی آسان و منطقی فرمان بگیرند. دو سیستم مختصات بسیار معروف استفاده شده در ماشین های CNC، سیستم مختصات قطبی و دکارتی است که تاکنون سیستم مختصات دکارتی از شهرت بیشتری برخوردار بوده است و برای کلیه ی مباحث در طول این مقاله مورد استفاده قرار می گیرد.

آشنایی با کاربردهای دستگاه CNC

یک کاربرد بسیار متعارف برای سیستم مختصات دکارتی، رسم نمودار است. تقریبا هرکسی تاکنون یک نمودار رسم یا تفسیر نموده است. به کمک نمودار می توان آنچه را برای حرکت محور روی یک ماشین CNC نیاز است ، به طور ملموسی تشبیه نمود. بنابراین مبانی رسم نمودار را مرور می کنیم.

مانند هر نمودار دو بعدی، این نمودار دو خط مبنا دارد. هر خط مبنا برای نشان دان یک پارامتر می باشد. آنچه خط مبنا نمایش می دهد، به صورت افزایشی شکسته می شود. همچنین هر خط مبنا دارای محدودیت می باشد. به عنوان مثال، اگر محور افقی نمایانگر زمان بر حسب ماه باشد، از ژانویه شروع و به دسامبر ختم می گردد. محور عمودی نمایانگر سودمندی بوده و از صفر تا صد درصد می باشد که به صورت افزایشی به 10 درصد شکسته شده است.

شخصی که نمودار را رسم می نماید، میزان سودمندی در ماه ژانویه را با یک نقطه مشخص می نماید. و به همین صورت میزان سودمندی برای دیگر ماه ها نیز مشخص می شود. زمانی که تمام نقاط رسم گردید، می توان با رسم یک خط یا منحنی نقاط را به یکدیگر متصل نمود و بدین صورت عملکرد شرکت در سال گذشته را مشخص نمود.

اصول دستگاه CNC

حال آنچه تاکنون در مورد نمودارها می دانیم را به حرکت محور CNC ارتباط می دهیم. برنامه نویس CNC به جای رسم تئوری نقاط برای نشان دادن ایده های مفهومی، نقاط پایانی فیزیکی برای حرکت های محور طراحی می نماید. هر محور خطی ابزار ماشین، می تواند به عنوان یک خط مبنای نمودار در نظر گرفته شود. مانند خطوط مبنای نمودار، محورها به قسمت های کوچکتر تقسیم می شوند اما به جای تقسیم شدن به ایده های مفهومی مانند زمان و سودمندی، هر محور خطی سیستم مختصات دکارتی دستگاه CNC به اندازه های افزایشی شکسته می شود. در حالت اینچ، کوچکترین اندازه 0,0001 اینچ و در حالت متریک 0,001 میلی متر می باشد. ( در ضمن برای محورهای گردان ، 0,001 درجه است.)

دقیقا مانند نمودار ، هر محور در سیستم مختصات کنترلر CNC باید از جایی شروع شود. در نمودار مثالی که زده شده، خط مبنای افقی در ژانویه و خط مبنای عمودی در صفر درصد سومندی آغاز گردید. جایی که محور عمودی و افقی یکدیگر را قطع می کنند، مبدا نمودار نامیده می شود. برای اهداف CNC، نقطه ی مبدا معمولا نقطه صفر برنامه نامیده می شود. (همچنین صفرکار، صفر قطعه، مبدا برنامه نیز نامیده می شود.)

برای این مثال، دو محوری که نمایش دادیم با X و Y برچسب زده شده اند اما در نظر داشته باشید صفر برنامه می تواند برای هر محوری به کار گرفته شود. اگر چه نام هر محور برای انواع ماشین های CNC متنفاوت است.(نام های متداول دیگر شامل Z , A , B , C , U , V , W می باشد. ) این مثال نحوه ی فرمان دهی به محور را به خوبی نشان می دهد.

نقطه ی صفر برنامه، نقطه ی مرجع فرامین حرکت در یک برنامه نویسی CNC را دایر می نماید که به برنامه نویس اجازه می دهد حرکات را از یک مکان معمول تعیین نماید. اگر صفر برنامه هوشمندانه انتخاب شود، معمولا مختصات مورد نیاز برای برنامه را می توان مستقیما به دست آورد.

مقاله پیشنهادی : اموزش برنامه نویسی cnc

با این روش، اگر برنامه نویس بخواهد یک ابزار به موقعیتی به فاصله 1 اینچ از نقطه صفر برنامه به سمت راست منتقل شود، فرمان X1.0 صادر می گردد و اگر بخواهد به فاصله 1 اینچ از نقطه صفر برنامه به سمت بالا منتقل گردد، فرمان Y1.0 صادر می گردد . کنترل به صورت خودکار تعداد دفعات چرخش هر محور موتور درایو و بال اسکرو برای رسیدن به مقصد فرمان داده شده را تشخیص می دهد.

با مثال هایی که تاکنون ارائه شده، کلیه نقاط در سمت راست و بالای نقطه صفر برنامه اتفاق افتاده است. ناحیه ی بالا و سمت راست نقطه ی صفر ، یک ربع نامیده می شود. (ربع اول) برای ماشین های CNC ممکن است نقاط پایانی در ربع های دیگر نیز اتفاق بیفتند که در این صورت حداقل یکی از مختصات منفی می شود.

هر دستگاه cnc هدف یا کاربرد خاصی دارد، تمام گونه های cnc دارای اشتراکات فراوانی هستند. اگر چه هدف این مقاله آموزش نحوه ی استفاده CNC (راه اندازی cnc) است، به درک بهتر علت معروفیت این ماشین های پیچیده کمک می کند. در اینجا به تعدادی از مزایای مهم ارائه شده توسط تجهیزات CNC اشاره گردیده است.

مزایای استفاده از ماشین آلات cnc

1-اولین مزیت ارائه شده توسط کلیه ی فرم های ماشین آلات CNC، بهبود اتوماسیون است. بدین صورت که مداخله ی اپراتور را کاهش داده و یا حذف می نماید. بسیاری از ماشین آلات CNC در طول چرخه ماشین کاری، قابلیت کارکرد بدون مراقبت را دارند و بدین ترتیب اپراتور را برای انجام وظایف دیگر آزاد می گذارند. این موضوع، مزایای چند جانبه ای از جمله خستگی کمتر متصدی، اشتباهات کم تر توسط خطاهای کابر، زمان ماشین کاری ثابت و قابل پیش بینی برای هر قطعه کار را برای کاربر CNC فراهم می نماید.
همچنین از آنجایی که دستگاه تحت کنترل برنامه است، در مقایسه با ماشین سازی که قطعه کار را با ابزار و ماشین آلات سنتی تولید می کند، سطح توانایی مورد نیاز برای اپراتور کاهش می یابد.
2-دومین مزیت اصلی تکنولوژی CNC، تولید قطعات دقیق و ثابت می باشد. ماشین آلات CNC (کنترلر cnc) امروزه به مشخصات تکرار پذیری و دقت باورنکردنی خود می بالند. بدین معنی که به محض محقق شدن یک برنامه، دو، ده و یا هزار قطعه کار یکسان را می توان به راحتی با دقت و ثبات تولید نمود.
سومین مزیت ارائه شده توسط اکثر ابزارآلات ماشین CNC، انعطاف پذیریست. از آنجایی که این دستگاه ها تحت فرمان برنامه می باشند، جاری نمودن یک قطعه کار متفاوت، تقریبا به آسانی بارگیری یک برنامه متفاوت است. زمانی که یک برنامه تایید و برای تولید اجرا می گردد، برای دفعات بعدی نیز به آسانی فراخوانی می شود. که مزیت تغییر سریع را نیز در پی دارد. از آنجایی که تنظیمات و اجرای این ماشین ها و همچنین بارگیری برنامه ها بسیار راحت است، زمان تنظیم بسیار کوتاهی دارند که با توجه به درخواست محصول فوری امروزه امری ضروریست.

جمع بندی نهایی درباره نحوه ی استفاده CNC (راه اندازی CNC)

راه اندازی و استفاده از دستگاه CNC فرآیندی چند مرحله‌ ای و تخصصی است که نیازمند دانش فنی و مهارت کافی در زمینه‌ های مختلف از جمله مکانیک، الکترونیک، برنامه‌ نویسی و نرم‌ افزارهای CAD/CAM می‌ باشد. فراهم کردن فضایی مناسب با ابعاد کافی، تامین برق مناسب، سیستم خنک‌ کننده، کمپرسور هوا و سایر تجهیزات جانبی ضروری، نصب دقیق دستگاه بر روی پایه‌ های مخصوص، تراز کردن دستگاه و اتصال تمامی اتصالات برقی و مکانیکی، نصب و پیکربندی نرم‌ افزار کنترل دستگاه از جمله نصب اصولی نمایشگر صنعتی hmi برای بهبود عملکرد دستگاه CNC از اهمیت بسیار بالایی برخوردار می باشد.

اپراتور دستگاه باید آموزش‌ های لازم را در زمینه کار با دستگاه، برنامه‌ نویسی CNC و نرم‌ افزارهای مرتبط فرا گیرد. دقت در انجام تمامی مراحل کار و رعایت تلورانس‌ های تعیین شده برای دستیابی به کیفیت بالای قطعات تولیدی ضروری است. در نهایت، موفقیت در استفاده از دستگاه CNC به عوامل مختلفی از جمله نوع دستگاه، پیچیدگی قطعه کار، مهارت اپراتور، کیفیت ابزار برش و سایر عوامل وابسته است. امیدواریم با مطالعه این مقاله توانسته باشید اطلاعات مفیدی در زمینه دستگاه CNC چیست و نحوه عملکرد و راه اندازی آن کسب کرده باشید.