دستگاه cnc چیست و چگونه کار می‌کند؟

cnc مخفف چیست؟

CNC مخفف عبارت Computerized Numerical Control است. این یک فرایند تولید کامپیوتری است که در آن نرم افزار و کد از پیش برنامه ریزی شده، حرکت تجهیزات تولید را کنترل می کند.

تاریخچه دستگاه CNC

جان تی پارسونز (1913-2007) از شرکت پارسونز در شهر تراورس، پیشگام کنترل عددی، پیش ساز دستگاه CNC مدرن است. جان پارسونز به دلیل کار خود، پدر انقلاب صنعتی دوم نامیده می شود. او نیاز به ساخت پره های پیچیده هلیکوپتر داشت و به سرعت متوجه شد که آینده تولید، اتصال ماشین ها به کامپیوتر است. امروزه قطعات ساخته شده از CNC تقریباً در همه صنایع یافت می شوند. به دلیل وجود ماشین آلات CNC، ما کالاهای ارزان تر، قدرت دفاعی قوی تر و استاندارد زندگی بالاتری نسبت به جهان غیر صنعتی داریم. در این مقاله، ما ریشه های دستگاه CNC، انواع مختلف دستگاه های CNC، برنامه های دستگاه CNC را بررسی می کنیم.

ملاقات ماشین ها و کامپیوترها

در سال 1946، کلمه “کامپیوتر” به معنای دستگاه محاسبه با کارت پانچ بود. اگرچه شرکت پارسونز قبلاً فقط یک پروانه ساخته بود، اما جان پارسونز کارخانه ساخت هلیکوپتر سیکورسکی را متقاعد کرد که می تواند الگوهای بسیار دقیقی برای مونتاژ و ساخت ملخ تولید کند. او در نهایت یک روش رایانه ای با کارت پانچ برای محاسبه نقاط روی تیغه روتور هلیکوپتر اختراع کرد. سپس او از اپراتورها خواست تا چرخ ها را در دستگاه آسیاب سینسیناتی به آن نقاط بچرخانند. او مسابقه ای را برای نامگذاری این فرآیند جدید برگزار کرد و 50 دلار به شخصی که “Numerical Control” یا NC را ابداع کرد، اهدا نمود.
در سال 1958، وی اختراع اتصال رایانه به دستگاه را ثبت کرد. درخواست ثبت اختراع وی سه ماه قبل از MIT رسید، که در حال کار بر روی مفهومی بود که او آغاز کرده بود. MIT از مفاهیم او برای ساخت تجهیزات اصلی استفاده کرد. مفهوم NC دیر به پیش رفت. به گفته آقای پارسونز، افرادی که این ایده را می فروشند به جای افراد تولیدکننده، افراد رایانه بودند. با این حال، در اوایل دهه 1970، ارتش ایالات متحده استفاده از رایانه های NC را با ساخت و اجاره آنها به تولید کنندگان متعدد رواج داد. کنترل کننده CNC به موازات رایانه تکامل یافت و بهره وری و اتوماسیون بیشتر و بیشتری را وارد فرایندهای تولید، به ویژه ماشینکاری کرد.

دستگاه CNC چیست و چگونه کار می کند؟

دستگاه های CNC تقریباً در همه صنایع قطعاتی را در سراسر جهان تولید می کنند. آنها چیزهایی از پلاستیک، فلزات، آلومینیوم، چوب و بسیاری از مواد سخت دیگر ایجاد می کنند. همه دستگاههای کنترل حرکت خودکار دارای سه جزء اصلی هستند- عملکرد فرمان، سیستم درایو/حرکت و سیستم بازخورد. ماشینکاری CNC فرآیند استفاده از ماشین آلات رایانه ای برای تولید بخشی از مواد جامد به شکل متفاوت است.

CNC بستگی به دستورالعمل های دیجیتالی دارد که معمولاً در نرم افزارهای ساخت کامپیوتر (CAM) یا طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) مانند SolidWorks یا MasterCAM تهیه می شود. این نرم افزار کد G می نویسد که کنترل کننده روی دستگاه CNC می تواند بخواند. برنامه رایانه ای روی کنترلر، طرح را تفسیر می کند و ابزار برش و/یا قطعه کار را در چند محور حرکت می دهد تا شکل مورد نظر را از قطعه کار برش دهد. فرایند برش خودکار بسیار سریعتر و دقیق تر از حرکت دستی ابزارها و قطعات کار است که با اهرم و چرخ دنده در تجهیزات قدیمی انجام می شود. دستگاه های CNC امروزی ابزارهای متعددی را در خود نگه داشته و انواع مختلفی از برش ها را ایجاد می کنند. تعداد صفحات حرکت (محورها) و تعداد و انواع ابزارهایی که دستگاه می تواند در طول فرآیند ماشینکاری به طور خودکار به آنها دسترسی پیدا کند، تعیین می نماید که یک قطعه کار CNC چقدر می تواند پیچیده باشد.

چگونه از دستگاه CNC استفاده می‌کنیم؟

برای استفاده کامل از قدرت دستگاه CNC، ماشینکاران CNC باید در برنامه نویسی و فلزکاری مهارت کسب کنند. مدارس فنی و برنامه های کارآموزی اغلب دانش آموزان را با ماشین تراش دستی شروع می کنند تا نحوه برش فلز را احساس کنند. ماشین کار باید بتواند هر سه بعد را تصور کند. امروزه نرم افزار ساخت قطعات پیچیده را بیش از پیش آسان می کند، زیرا شکل قطعات را می توان به صورت مجازی ترسیم کرد و سپس مسیرهای ابزار را می توان توسط نرم افزار برای ساخت آن قطعات پیشنهاد کرد.

انواع نرم افزارهایی که معمولاً در فرآیند ماشینکاری CNC استفاده می شود

طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) :
نرم افزار CAD نقطه شروع اکثر پروژه های CNC است. بسته های مختلف نرم افزاری CAD وجود دارد، اما همه آنها برای ایجاد طرح استفاده می شوند. برنامه های محبوب CAD شامل AutoCAD ، SolidWorks و Rhino3D است. همچنین راه حل های CAD مبتنی بر ابر وجود دارد و برخی از آنها قابلیت های CAM را ارائه می دهند یا بهتر از سایرین با نرم افزار CAM ادغام می شوند.

تولید به کمک کامپیوتر (CAM):
ماشین های CNC اغلب از برنامه های ایجاد شده توسط نرم افزار CAM استفاده می کنند. CAM به کاربران این امکان را می دهد تا قبل از اینکه دستگاه برش واقعی را انجام دهد، یک “درخت کار” برای سازماندهی گردش کار، تنظیم مسیرهای ابزار و اجرای شبیه سازی برش ایجاد کنند. اغلب برنامه های CAM به عنوان افزونه هایی برای نرم افزار CAD عمل می کنند و کد G تولید می نمایند که به ابزارهای CNC و قطعات متحرک، محل قطعات کار را معرفی می نماید. فضای Wizards در نرم افزار CAM برنامه نویسی دستگاه CNC را بیش از پیش آسان می کنند. نرم افزار محبوب CAM شامل Mastercam ، Edgecam ، OneCNC ، HSMWorks و Solidcam می باشد. بر اساس گزارش سال 2015، Mastercam و Edgecam تقریباً 50 درصد از سهم بازار CAM گران قیمت را به خود اختصاص داده اند.

جمع آوری داده های تولیدی (MDC)

نرم افزار MDC ممکن است شامل تمام عملکردهای نرم افزار DNC به علاوه جمع آوری داده های اضافی و تجزیه و تحلیل آن برای اثربخشی کلی تجهیزات (OEE) باشد. اثربخشی کلی تجهیزات بستگی به موارد زیر دارد: کیفیت – تعداد محصولاتی که با استانداردهای کیفی از تمام محصولات تولید شده مطابقت دارند. در دسترس بودن- درصد زمان برنامه ریزی شده که تجهیزات مشخص در حال کار یا تولید قطعات است- سرعت واقعی اجرا در مقایسه با برنامه ریزی ایده آل یا اجرای ایده آل نرخ تجهیزات.

راهکارهای مانیتورینگ ماشین

نرم افزار نظارت بر ماشین را می توان در نرم افزار DNC یا MDC تعبیه کرد یا جداگانه خریداری کرد. با استفاده از راه حل های مانیتورینگ ماشین ، داده های دستگاه مانند راه اندازی ، زمان اجرا و زمان خرابی به طور خودکار جمع آوری شده و با داده های انسانی مانند کد های دلیل ترکیب می شود تا درک درستی از نحوه عملکرد مشاغل را هم در زمان واقعی و هم در زمان واقعی ارائه دهد.

دستگاه های CNC مدرن تا 200 نوع داده جمع آوری می کنند و نرم افزار نظارت بر ماشین می تواند این داده ها را برای همه از طبقه مغازه تا طبقه آخر مفید کند. شرکت هایی مانند Memex نرم افزاری ارائه می دهند که داده ها را از هر نوع دستگاه CNC می گیرد و در قالب پایگاه داده استانداردی قرار می دهد که می تواند در نمودارها و نمودارهای معنی دار نمایش داده شود.

استاندارد داده ای که در اکثر راه حل های مانیتورینگ ماشین استفاده می شود و در ایالات متحده پیشرفت کرده است، MTConnect نام دارد. امروزه بسیاری از ماشین آلات CNC جدید مجهز شده اند تا داده ها را در این قالب ارائه دهند. ماشینهای قدیمی هنوز می توانند اطلاعات مفیدی را با آداپتورها ارائه دهند. نظارت بر ماشین آلات CNC در چند سال گذشته رایج شده است و راه حل های نرم افزاری جدید همیشه در حال توسعه است.

انواع مختلف ماشین های CNC

امروزه انواع مختلف ماشین های CNC وجود دارد. دستگاههای CNC ابزارهای ماشینی هستند که مواد را مطابق برنامه بالا بر روی کنترلر برش داده یا جابجا می کنند. نوع برش می تواند از برش پلاسما گرفته تا برش لیزری، فرز، مسیریابی و تراش متفاوت باشد. دستگاه های CNC حتی می توانند موارد را بر روی خط مونتاژ برداشته و جابجا کنند.

ماشین تراش: این نوع CNC قطعه کار را می چرخاند و ابزار برش را به قطعه کار منتقل می کند. یک تراش اصلی 2 محوره است، اما برای افزایش پیچیدگی ممکن ، می توان محورهای بیشتری اضافه کرد. این ماده بر روی دوک می چرخد و بر روی یک ابزار سنگ زنی یا حکاکی که شکل دلخواه را ایجاد می کند ، فشرده می شود. ماشین تراش برای ساخت اجسام متقارن مانند کره ، مخروط یا استوانه استفاده می شود. بسیاری از دستگاه های CNC چند منظوره هستند و انواع برش ها را با هم ترکیب می کنند.
روترها: روترهای CNC معمولاً برای برش ابعاد بزرگ در چوب ، فلز ، ورق و پلاستیک استفاده می شوند. روترهای استاندارد بر روی مختصات 3 محور کار می کنند ، بنابراین می توانند در سه بعد برش دهند. با این حال ، شما همچنین می توانید ماشین های 4،5 و 6 محوره را برای مدل های اولیه و اشکال پیچیده خریداری کنید.

فرز: ماشین های فرز دستی از چرخ دستی و پیچ های سربی برای اتصال ابزار برش روی قطعه کار استفاده می کنند. در فرز CNC ، CNC پیچ های توپی با دقت بالا را به مختصات دقیق برنامه ریزی شده منتقل می کند. دستگاه های CNC فرز در اندازه ها و انواع مختلفی وجود دارند و می توانند در چند محور کار کنند.

برش های پلاسما: دستگاه برش پلاسما CNC از یک لیزر قوی برای برش استفاده می کند. اکثر برش های پلاسما اشکال برنامه ریزی شده را از ورق یا صفحه جدا می کنند.
پرینتر سه بعدی: یک چاپگر سه بعدی از برنامه استفاده می کند تا به آن بگوید که کجا قطعات کوچکی از مواد را برای ایجاد شکل مورد نظر قرار دهد. قطعات سه بعدی لایه به لایه با لیزر ساخته می شوند تا مایع یا قدرت را همزمان با رشد لایه ها جامد کنند.

دستگاه انتخاب و مکان دهی: دستگاه “انتخاب و مکان دهی” مشابه روتر CNC عمل می کند ، اما به جای برش مواد ، دستگاه دارای نازل های کوچک زیادی است که با استفاده از خلاء قطعات را برداشته ، آنها را به محل مورد نظر منتقل کرده و آنها را زمین می گذارد. . اینها برای ساخت میزها ، مادربردهای رایانه و دیگر مجموعه های الکتریکی (از جمله موارد دیگر) استفاده می شود.

دستگاه های CNC می توانند کارهای زیادی انجام دهند. امروزه می توان فناوری رایانه را تقریباً در دستگاهی که قابل تصور است به کار برد. CNC رابط انسانی مورد نیاز برای جابجایی قطعات ماشین را برای بدست آوردن نتیجه مطلوب جایگزین می کند. CNC های امروزی قادرند از مواد اولیه مانند یک قطعه فولاد شروع کرده و یک قسمت بسیار پیچیده با تحمل دقیق و تکرارپذیری شگفت انگیز بسازند.

قیمت دستگاه های CNC

فاکتور های مهم در قیمت این دستگاه ها به صورت زیر است:
• اندازه دستگاه (بیشتر در میزان حرکت X/Y/Z اندازه گیری می شود)
• وزن دستگاه (قاب سنگین تر = دستگاه مقاوم تر)
• قدرت (اندازه موتورهای سروو ، گشتاور اسپیندل)
• سرعت (RPM ، حداکثر حرکت حالت سریع ، زمان تغییر ابزار)
• کشور سازنده (کره ، چین ، تایوان در مقابل ژاپن ، آلمان)
• آپشن ها (فشار خنک کننده ، تعویض ابزار خودکار ، ابزار/قطعه سنج ، نوار نقاله تراشه ، حوضچه پالت ، قطعه بارگیر رباتیک ، تغذیه کننده میله و غیره)
• پیکربندی ماشین (آسیاب 3 محوری یا تراش 2 محوری در مقابل آسیاب 5 محوری یا تراش 9 محوری)

به طور کلی قیمت ها به صورت زیر می‌تواند طبقه بندی شود:

اگر از مقاله لذت بردید دیگر مقالات صنعتی مارا در صفحه دانشنامه سروسازه دنبال کنید.