معرفی کامل انواع دستگاه سی ان سی

CNC مخفف عبارت Computer Numerical Control به معنی کنترل عددی کامپیوتری است. سی ان سی دستگاهی است که به کمک آن می‌توان به محورهای مختلف دستور داد حرکات تعیین شده در جهت‌های گوناگون را بر روی قطعه کار انجام دهند. در گذشته تقریبا همه‌ی این کار توسط اپراتور انجام می‌شده است. فرض کنید یک قطعه فلزی یا چوبی در دست دارید و می‌خواهید با برش دادن آن، شکل دلخواهتان را از آن استخراج کنید. برای این کار باید قطعه مورد نظر را زیر ابزار برش فیکس کنید تا بتوانید تغییرات لازم را روی آن انجام دهید. پس از هر برش باید محل قرارگیری قطعه یا ابزار برش را تغییر دهید تا بتوانید برش بعدی را انجام دهید. علاوه بر زمان زیادی که با این کار از دست خواهید داد احتمالا دقت و ظرافت محصول نهایی به دلیل تاثیر نیروی انسانی در این فرایند چندان جالب نخواهد بود؛ مثلا ممکن است اپراتور دستگاه، به قسمتی از قطعه کار فشار کمتر یا بیشتری وارد کند و در نتیجه اندازه برش در قسمت‌های مختلف ناهمگن باشد. علاوه بر این ممکن است قطعه مورد نظر، برای برش خوردن نیازمند دمای بسیار بالایی باشد و عملا نیروی انسانی توانایی کار با این دما را نداشته باشد. همه‌ی این سختی‌ها باعث شد تا در اوایل دهه 1940 میلادی، دستگاهی ساخته شود که با کمترین مداخله انسان، عملیات براده برداری، حکاکی ، فرزکاری، تراشکاری و ... بر روی سطوح مختلف انجام شود. این دستگاه، دستگاه cnc است. دستگاه سی ان سی در صنایع مختلف کاربرد دارد. دستگاه cnc را می‌توان به ربات بزرگی تشبیه کرد که دستورات را دریافت می‌کند و پس از پردازش، آن‌ها را اجرا می‌کند.

نحوه عملکرد دستگاه سی ان سی

اساس عملکرد دستگاه cnc بر پایه‌ی پردازش دستورات دریافت شده از اپراتور دستگاه است. هر تغییری که لازم است بر روی سطح مورد نظر انجام شود ترکیبی از حرکت در جهت‌های مختلف است. مثلا برای نفوذ ابزار کار در سطح مورد نظر، ابزار کار باید در محور y به سمت پایین حرکت کند؛ و یا مثلا برای برش افقی، ابزار کار باید در محور x به سمت چپ یا راست حرکت کند. به طور کلی با حرکت دادن ابزار کار در سه محور اصلی یعنی z , y , x می‌توان حرکت‌های مختلفی را برای ابزار کار ایجاد کرد. تعداد محورهایی که یک دستگاه cnc قادر به حرکت در آن‌ها است یک معیار تقسیم بندی برای این دستگاه‌ها است. مثلا ماشین cnc های پیشرفته‌تر قادر به ایجاد حرکت چرخشی برای ابزار کار و یا میزی که سطح مورد نظر بر روی آن قرار گرفته هستند. هر چه تعداد محورهای دستگاه بیشتر باشد، اپراتور آزادی عمل بیشتری برای تولید محصول نهایی دارد. پس برای کار بر روی سطح مورد نظر کافیست حرکت‌هایی که ابزار کار باید روی سطح داشته باشد را شناسایی کنیم و آن‌ها را به زبان کامپیوتر دستگاه سی ان سی تبدیل کنیم. البته فاکتور دیگری که باید توسط اپراتور تعیین شود سرعت حرکت ابزار کار است. مثلا اگر دستوری مبنی بر حرکت ابزار کار در محور y به اندازه 5 میلی متر داریم باید مدت زمانی که باید ابزار کار این مسیر را طی کند هم به دستگاه داده شود. زبان برنامه نویسی دستگاه سی ان سی، G-Code نام دارد. اپراتور دستگاه، دستورات را به زبان G-Code می‌نویسد و کامپیوتر دستگاه، این کدها را به زبانی قابل فهم برای دستگاه cnc تبدیل می‌کند و آن‌ها را یکی پس از دیگری اجرا می‌کند و به این ترتیب عملیات لازم روی سطوح مورد نظر انجام می‌شود.

تفاوت NC و CNC

دستگاه NC پیش از دستگاه CNC به وجود آمد. می‌توان CNC را شکل تکامل یافته‌ی NC دانست. با پیشرفت تکنولوژی امکان استفاده از کامپیوتر در دستگاه‌های NC میسّر شد. یکی از مهمترین و حساس ترین مراحل کار با دستگاه‌های NC، محاسبات عددی مربوط به میزان جابجایی محورها بوده است. با استفاده از کامپیوتر، این محاسبات با دقت و سرعت بالاتری انجام می‌شود و همین امر مزیت بزرگ دستگاه CNC در مقایسه با NC است. ایجاد ورودی برای دستگاه سی ان سی و تبدیل این ورودی به خروجی نیازمند نرم افزارهای CAD (Computer Aided Design) و CAM (Computer Aided Manufacturing) است. از نرم افزارهای CAD برای طراحی یک سازه استفاده می‌شود در حالی که از نرم افزارهای CAM برای تولید یک سازه از روی یک طرح استفاده می‌شود.

انواع دستگاه CNC

ماشین‌های سی ان سی از جنبه‌های گوناگون انواع مختلفی دارند. مثلا با توجه به سطوح مختلف می‌توان آن‌ها را به دستگاه cnc چوب و ام دی اف، فلزات، پلاستیک، شیشه، سنگ و ... تقسیم کرد. و یا مثلا بر اساس نوع عملکرد می‌توان آن‌ها را به دستگاه cnc تراش، فرز، لیزر،برش واترجت، وایرکات و ... تقسیم کرد. از لحاظ اندازه می‌توان آن‌ها را به cnc کوچک رومیزی و cnc بزرگ صنعتی تقسیم بندی کرد. برای استفاده‌های خانگی می‌توان اقدام به خرید کیت cnc کرد و سپس آن را مونتاژ کرد.

دستگاه فرز cnc

ممکن است عملکرد دستگاه فرز و تراش را به اشتباه یکسان در نظر بگیرید. اساس عملکرد فرز و تراش متفاوت است؛ به این صورت که به طور کلی تعریف تراش زمانی است که قطعه در حرکت و یا دوران است و ابزار به صورت ثابت خواهد بود و تعریف فرز زمانی خواهد بود که قطعه ثابت و ابزار متحرک است. یکی از کاربردهای اصلی دستگاه‌های cnc استفاده در فرزکاری (به انگلیسی: milling ) است.

دستگاه cnc تراش

این ماشین یکی از پرکاربردترین ماشین‌های سی ان سی محسوب می‌شود. در دستگاه cnc تراش ( به انگلیسی: lathe )، سطح مورد نظر با سرعت زیادی می‌چرخد و با حرکت ابزار کار بر روی سطح، براده برداری با سرعت و دقت بسیار بالایی انجام می‌شود. دستگاه تراش cnc معمولا در دو محور x و z حرکت می‌کند.

دستگاه cnc لیزر

برش لیزر به کمک دستگاه سی ان سی یک فرایند ساخت بدون تماس و مبتنی بر حرارت است که برای سطوح فلزی و غیر فلزی قابل استفاده است. استفاده از دستگاه cnc لیزر هم مثل هر روش دیگری مزایا و معایبی دارد. یکی از مزایای این روش برای برش این است که به کمک آن می‌توان انواع سطوح مختلف مثل سرامیک، پلاستیک، چوب، شیشه و فلز را برش داد. مورد دیگر اینکه بر خلاف روش‌های دستی و سنتی که محصول خروجی دقت چندان مناسبی نداشت، در این روش دقت برش بسیار بالاست؛ به همین دلیل در صنایعی که نیاز به برش دقیق قطعات وجود دارد می‌توان از روش برش لیزر استفاده کرد. همچنین در این روش، بین سطح کار و نازل هیچ ارتباط مستقیمی وجود ندارد؛ به همین دلیل احتمال آلودگی سطح کار کاهش می‌یابد.

دستگاه واترجت

دستگاه واترجت (waterjet) همانطور که از نامش پیداست برای برش سطوح مختلف از آب استفاده می‌کند. آب با فشار قوی توانایی برش سخت‌ترین سطوح را دارد. برای برش سطوح گرانیتی و فلزی می‌توان از دستگاه واترجت استفاده کرد. یکی از مشکلاتی که در برش فلزات با لیزر وجود دارد این است که برخی فلزات توانایی مقاومت در برابر حرارت بالای ایجاد شده در این روش را ندارند و گرمای زیاد موجب ذوب شدن و تغییر شکل فلز می‌شود. در این موارد بهترین راه، استفاده از دستگاه واترجت است. هر چه قطر نازل در روش واترجت کمتر باشد فشار آب خروجی از آن بیشتر خواهد بود و در نتیجه دقت برش افزایش می‌یابد. در برخی موارد که سطح کار، مقاومت بالایی داشته باشد موادی مانند سنگریزه در آب حل می‌کنند تا قدرت برش آب افزایش یابد. از دستگاه واترجت در صنایع مختلفی مانند هوا فضا، شیشه، چوب و خودروسازی استفاده می‌شود.

دستگاه سی ان سی وایرکات

دستگاه cnc وایرکات (به انگلیسی: wirecut) یکی دیگر از ابزارهای برش سطوح است. در این دستگاه، سطح کار بین دو الکترود قرار می‌گیرد و با تخلیه جریان الکتریکی بین دو الکترود، این امکان فراهم می‌شود که سطح مورد نظر را به شکل دلخواه درآورد. با دور و نزدیک کردن الکترودها می‌توان شدت میدان الکتریکی را افزایش و کاهش داد و به این ترتیب میدان الکتریکی مناسب برای برش هر سطح را فراهم کرد.

دستگاه cnc فلزات

فلزات در مقایسه با سطوحی مثل چوب، پلاستیک و ... از مقاومت بالاتری برخوردار هستند؛ به همین دلیل برش و شکل دادن آن‌ها به صورت دستی سختی مضاعفی دارد. امروزه از دستگاه cnc فلزات برای کارهایی مثل حکاکی، برش، تراش، جوش و ... استفاده می‌شود.