فهرست مطالب:
بروز‌رسانی‌شده در فروردین 19, 1401
ماشینکاری کنترل عددی کامپیوتری (CNC) یک فرآیند تولیدی است که در آن نرم افزار کامپیوتری از پیش برنامه ریزی شده حرکت ابزار و ماشین آلات کارخانه را دیکته می کند. از این فرآیند می توان برای کنترل طیف وسیعی از ماشین آلات پیچیده، از ماشین تراش و فرز گرفته تا روترهای CNC استفاده کرد. با ماشینکاری CNC، وظایف برش سه بعدی را می توان در یک مجموعه از دستورات انجام داد.
محدودیت‌های کنترل دستی، جایی که اپراتورهای برای فرمان دادن و هدایت دستورات ابزارهای ماشینکاری از طریق اهرم‌ها، دکمه‌ها و چرخ‌ها مورد نیاز هستند، با فرآیند CNC که توسط کامپیوتر کنترل می شود، جایگزین می‌شود.
برای بیننده، یک سیستم CNC ممکن است شبیه مجموعه ای منظم از اجزای کامپیوتر باشد، اما برنامه های نرم افزاری و کنسول های به کار رفته در ماشین CNC آن را متمایز می کند.
اگر علاقه مند به استفاده از CNC برای تولید محصولات مختلف هستید، درباره نحوه عملکرد ماشینکاری CNC و برنامه نویسی CNC باید بیشتر بدانید. همچنین ممکن است بخواهید در مورد انواع اصلی ماشین آلات CNC و نوع کاری که می تواند انجام دهد بدانید تا ببینید آیا می تواند نیازهای شما را برآورده کند یا خیر.
ماشینکاری کنترل عددی کامپیوتری (CNC)
CNC چگونه کار می کند؟
هنگامی که یک سیستم CNC فعال می شود، مسیر برش های مورد نظر در نرم افزار های مخصوص برنامه ریزی شده و به ابزارها و ماشین آلات مربوطه دیکته می شود، که وظایف ابعادی را همانطور که مشخص شده انجام می دهند، بسیار شبیه به یک ربات.
در برنامه نویسی CNC، مولد کد در سیستم عددی اغلب مکانیسم ها را بی عیب و نقص فرض می کند، علی رغم احتمال خطا، که هر زمان که یک ماشین CNC به طور همزمان در بیش از یک جهت برش داده شود، بیشتر می شود. قرار دادن یک ابزار در یک سیستم کنترل عددی توسط یک سری ورودی که به عنوان برنامه قطعه شناخته می شوند، مشخص می شود.
در ماشین های کنترل عددی (NC)، برنامه ها از طریق کارت پانچ وارد می شوند. در مقابل، برنامه‌های ماشین‌های CNC از طریق صفحه‌کلید یا فلش به رایانه‌ها داده می‌شوند. برنامه CNC که جی کد نام دارد در حافظه کامپیوتر ذخیره می شود.
جی کد توسط برنامه نویسانCNC نوشته و ویرایش می شود. بنابراین، سیستم های CNC ظرفیت محاسباتی بسیار گسترده تری را ارائه می دهند. بهتر از همه، سیستم‌های CNC به هیچ وجه ثابت نیستند، زیرا می‌توان از طریق کدهای اصلاح‌شده، برنامه جدید و ویرایش شده را به برنامه‌های از قبل موجود اضافه کرد.
برنامه نویسی ماشین CNC
در تولید CNC، ماشین‌ها از طریق کنترل عددی کار می‌کنند که در آن یک برنامه نرم‌افزاری برای کنترل یک شی تعیین شده است. زبان پشت ماشینکاری CNC به طور متناوب به عنوان G-code نامیده می شود و برای کنترل رفتارهای مختلف یک ماشین مربوطه، مانند سرعت، نرخ تغذیه و هماهنگی نوشته شده است.
اساساً، ماشینکاری CNC این امکان را فراهم می‌آورد که سرعت و موقعیت عملکردهای ماشین‌ابزار را از قبل برنامه‌ریزی کرده و آنها را از طریق نرم‌افزار در چرخه‌های تکراری و قابل پیش‌بینی اجرا کنید، همگی با دخالت اندک اپراتورهای انسانی.
در فرآیند ماشینکاری CNC، یک نقشه 2 بعدی یا سه بعدی CAD داریم، که سپس به کد کامپیوتری (همون جی کد خودمون) برای اجرای سیستم CNC ترجمه می شود. پس از اینکه برنامه وارد شد، اپراتور آن را آزمایشی اجرا می کند تا مطمئن شود هیچ اشتباهی در کدنویسی وجود ندارد.
با توجه به این قابلیت ها، این فرآیند در تمام گوشه های بخش تولید پذیرفته شده است و ساخت CNC به ویژه در زمینه تولید فلز و پلاستیک حیاتی است. در مورد انواع سیستم‌های ماشینکاری مورد استفاده و نحوه برنامه‌ریزی ماشین‌های CNC به طور کامل تولید CNC را در زیر بیشتر بیاموزید:
سیستم های ماشین کاری حلقه باز/بسته
در طول فرآیند تولید CNC، کنترل موقعیت از طریق یک سیستم حلقه باز یا حلقه بسته تعیین می شود. با اولی، سیگنالینگ در یک جهت بین کنترلر CNC و موتور اجرا می شود. با یک سیستم حلقه بسته، کنترلر قادر به دریافت بازخورد است که تصحیح خطا را ممکن می کند. بنابراین، یک سیستم حلقه بسته می تواند بی نظمی در سرعت و موقعیت را اصلاح کند.
در ماشینکاری CNC، حرکت معمولاً در محورهای X و Y یا Z انجام می شود. این ابزار به نوبه خود از طریق موتورهای پله ای یا سروو که حرکات دقیق تعیین شده توسط G-code را تکرار می کند، قرار می گیرد و هدایت می شود. اگر نیرو و سرعت حداقل باشد، فرآیند را می توان از طریق کنترل حلقه باز اجرا کرد. برای هر چیز دیگری، کنترل حلقه بسته برای اطمینان از سرعت، ثبات و دقت مورد نیاز برای کاربردهای صنعتی مانند فلزکاری ضروری است.
حرکت محورها در ماشینکاری CNC
ماشینکاری CNC کاملاً خودکار است
در پروتکل های CNC امروزی، تولید قطعات از طریق نرم افزارهای از پیش برنامه ریزی شده بیشتر به صورت خودکار انجام می شود. ابعاد یک قطعه معین با نرم افزار طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) در جای خود تنظیم می شود و سپس با نرم افزار ساخت به کمک کامپیوتر (CAM) به محصول نهایی واقعی تبدیل می شود.
هر قطعه کار معینی می تواند به ماشین آلات مختلفی مانند مته و برش نیاز داشته باشد. به منظور پاسخگویی به این نیازها، بسیاری از ماشین های امروزی چندین عملکرد مختلف را در یک سلول ترکیب می کنند.
متناوبا، یک نصب ممکن است شامل چندین ماشین و مجموعه ای از دست های روباتیک باشد که قطعات را از یک برنامه به برنامه دیگر منتقل می کند، اما همه چیز توسط همان برنامه کنترل می شود. صرف نظر از راه اندازی، فرآیند CNC به یکپارچگی در تولید قطعات اجازه می دهد که تکثیر دستی آن اگر غیرممکن نباشد، دشوار است.
انواع ماشین های CNC
اولین ماشین های کنترل عددی مربوط به دهه 1940 است، زمانی که موتورها برای اولین بار برای کنترل حرکت ابزارهای از قبل موجود استفاده شدند. با پیشرفت فناوری، مکانیسم‌ها با رایانه‌های آنالوگ و در نهایت با رایانه‌های دیجیتال بهبود یافتند که منجر به ظهور ماشینکاری CNC شد.
انواع ماشین های CNC
اکثریت قریب به اتفاق CNC های امروزی کاملاً الکترونیکی هستند. برخی از رایج‌ترین فرآیندهای CNC شامل جوشکاری اولتراسونیک، سوراخ کاری و برش لیزری است. ماشین آلات پرکاربرد در سیستم های CNC شامل موارد زیر است:
1. فرز CNC
فرزهای CNC قادر به اجرای برنامه های متشکل از اعداد و حروف هستند که قطعات را در فواصل مختلف هدایت می کنند. برنامه نویسی به کار گرفته شده برای ماشین فرز می تواند بر اساس کد G یا زبان منحصر به فرد توسعه یافته توسط یک تیم سازنده باشد. فرزها از یک سیستم سه محوری (X، Y و Z) تشکیل شده اند، اگرچه اکثر فرزهای جدیدتر می توانند سه محور اضافی را در خود جای دهند.
2. ماشین تراش CNC
در ماشین های تراش، قطعات در جهت دایره ای با ابزارهای شاخص برش داده می شوند. با استفاده از تکنولوژی CNC، برش های به کار رفته توسط تراش ها با دقت و سرعت بالا انجام می شود.
ماشین تراش CNC برای تولید طرح های پیچیده ای استفاده می شود که در نسخه های دستی دستگاه امکان پذیر نیست. به طور کلی، عملکردهای کنترل فرزها و ماشین های تراش CNC مشابه هستند. مانند فرزهای CNC، تراش ها را می توان با G-code یا کد اختصاصی منحصر به فرد هدایت کرد. با این حال، اکثر ماشین های تراش CNC از دو محور X و Z تشکیل شده اند.
ماشین تراش CNC
3. برش پلاسما
در کاتر پلاسما، یک مشعل پلاسما مواد را برش می دهد. این فرآیند در درجه اول برای مواد فلزی اعمال می شود، اما می تواند بر روی سطوح دیگر نیز به کار رود. به منظور تولید سرعت و حرارت لازم برای برش فلز، پلاسما از طریق ترکیبی از گاز هوای فشرده و قوس الکتریکی تولید می‌شود.
4. ماشین های تخلیه الکتریکی
ماشینکاری با تخلیه الکتریکی (EDM) – که به طور متناوب به عنوان ماشینکاری دای سینک و ماشینکاری جرقه یا اسپارک نامیده می شود – فرآیندی است که قطعات کار را با جرقه های الکتریکی به اشکال خاصی در می آورد. با EDM، تخلیه‌های جریان بین دو الکترود اتفاق می‌افتد و این باعث حذف بخش‌هایی از یک قطعه کار می‌شود.
هنگامی که فضای بین الکترودها کوچکتر می شود، میدان الکتریکی شدیدتر و در نتیجه قوی تر از دی الکتریک می شود. این باعث می شود که جریانی بین دو الکترود عبور کند. در نتیجه، بخش‌هایی از قطعه کار توسط هر الکترود حذف می‌شود.
انواع EDM عبارتند از:
- وایر EDM (سیم EDM): سیم EDM از فرسایش جرقه برای حذف بخش هایی از یک ماده رسانای الکترونیکی استفاده می کند.
- مته کاری EDM یا Sinker EDM: از یک الکترود و قطعه کار آغشته به مایع دی الکتریک به منظور تشکیل قطعه استفاده می کند.
در فرآیندی به نام فلاشینگ، زباله‌های هر قطعه کار تمام‌شده توسط یک دی‌الکتریک مایع که پس از قطع جریان بین دو الکترود ظاهر می‌شود و برای از بین بردن بارهای الکتریکی دیگر ظاهر می‌شود، منتقل می‌شود.
5. واترجت آب
در ماشینکاری CNC، واترجت ها ابزارهایی هستند که مواد سختی مانند گرانیت و فلز را با اعمال فشار بالا برش می دهند. در برخی موارد، آب با ماسه یا مواد ساینده قوی دیگر مخلوط می شود. شرکت ها اغلب قطعات ماشین آلات کارخانه را از طریق این فرآیند برش می دهند.
جت های آب به عنوان جایگزین خنک تری برای موادی استفاده می شود که قادر به تحمل فرآیندهای گرما فشرده سایر ماشین های CNC نیستند. به دلیل ماهیت خنک‌تر، بخش‌های مختلفی مانند صنایع هوافضا و معدن به جت‌های آب متکی هستند، جایی که از آنها برای کنده‌کاری و برش و در میان کارکردهای دیگر استفاده می‌کنند. شرکت‌ها همچنین از برش‌های واتر جت برای کاربردهایی استفاده می‌کنند که نیاز به برش‌های بسیار پیچیده در مواد دارند، زیرا کمبود گرما از هرگونه تغییر در خواص ذاتی مواد که ممکن است در اثر برش فلز روی فلز ایجاد شود، جلوگیری می‌کند.
دستگاه CNC چه کارهای دیگری می تواند انجام دهد؟
همانطور که بسیاری از نمایش های ویدئویی دستگاه CNC نشان داده اند، شرکت ها از ماشین های CNC برای برش های بسیار دقیق از قطعات فلزی برای محصولات صنعتی استفاده می کنند. علاوه بر ماشین‌های فوق، می‌توانید چندین ماشین متداول دیگر را پیدا کنید که در ساخت CNC برای تولید محصولات CNC با جزئیات و دقیق استفاده می‌شوند. برخی از رایج ترین محصولات تولید شده توسط دستگاه های CNC شامل قطعات فولادی هوافضا، قطعات فلزی خودرو، تزئینات چوبی و قطعات پلاستیکی کالاهای مصرفی می باشد.
از آنجایی که این محصولات CNC دارای الزامات منحصر به فردی هستند، ماشین های CNC به طور منظم از ابزارها و اجزای دیگر استفاده می کنند. برخی از قطعات اولیه ماشین آلات مورد استفاده در سیستم های CNC را بررسی کنید:
- دستگاه های گلدوزی
- روترهای چوبی
- پانچ
- ماشین های سیم خم
- برش فوم
- برش لیزری
- سنگزنی
- پرینترهای سه بعدی
- برش شیشه
از آنجایی که ماشین‌های CNC می‌توانند بسیاری از ابزارها و اجزای دیگر را پیاده‌سازی کنند، می‌توانید به آن اعتماد کنید تا تنوع تقریباً نامحدودی از کالاها را به سرعت و با دقت تولید کند. به عنوان مثال، زمانی که نیاز به برش های پیچیده در سطوح و زوایای مختلف روی یک قطعه کار باشد، همه اینها می تواند در عرض چند دقیقه در یک دستگاه CNC اتفاق بیفتد.
تا زمانی که دستگاه با کد (جی کد) مناسب برنامه ریزی شده باشد، عملکرد دستگاه مراحلی را که توسط نرم افزار دیکته می شود انجام می دهد. با ارائه کدگذاری همه چیز بر اساس طراحی، محصولی با جزئیات و ارزش تکنولوژیکی باید پس از پایان فرآیند ظاهر شود.
