CNC دستگاهی است که در آن نرم افزار کامپیوتری از پیش برنامه ریزی شده حرکات دستگاه و ابزارهای آن را مشخص میکند. این فرآیند برای بسیاری از ماشینهای پیچیده از فرز و خراطی گرفته تا دستگاه سی ان سی روتر قابل استفاده است. در این دستگاه، برشهای سه بعدی توسط مجموعهای از حرکات برنامهریزی شده انجام میشود.
cncدر واقع مخفف عبارت Computer Numerical Control (کنترل عددی کامپیوتری) بوده و محدودیتهای دستگاههایی که با دست کنترل میشوند را ندارد. سیستم CNC شباهت زیادی به مجموعه اجزاء منظم کامپیوتری دارد اما با تمام اشکال کامپیوتری دیگر متفاوت است. از دستگاه سی ان سی در صنایع تولیدی، مونتاژ، کنترل برش، حکاکی و … استفاده میشود.
هر آنچه باید درباره ماشین CNC بدانیم
در دستگاه CNC با وجود این که برشها همزمان در چند جهت انجام میشود، هیچ خطایی وجود ندارد. زمانی که سیستم CNC شروع به کار میکند، الگوهای برنامه ریزی شده در نرم افزار به اجزاء ماشین دستور میدهند که وظایف خود را به همان شکلی که مشخص شده است انجام دهند؛ درست مثل رباتی که با برنامه ریزی کار کرده و از تمامی دستوراتی که به آن اعمال میشود پیروی میکند.
در دستگاه کنترل عددی، برنامهها از طریق پانچ کارت وارد سیستم میشوند. اما در ماشین CNC برنامهها از طریق کیبوردهای کوچکی در کامپیوتر تعریف میشود. برنامههای CNC در حافظه کامپیوتر ذخیره میشود. کدها توسط برنامه نویسان نوشته و ویرایش میشود. بنابراین میتوان گفت سیستم CNC ظرفیت محاسباتی بسیار گستردهای دارد. از همه مهمتر این که سیستمهای CNC به هیچ وجه ثابت نیستند؛ زیرا میتوان کدهای جدیدی را به برنامههایی که از قبل موجود هستند اضافه کرد.
در واقع اگر نگاهی به تاریخچه دستگاه CNC بیاندازیم قدمت دستگاه سی ان سی به پس از جنگ جهانی دوم باز میگردد. در سال 1950 جان پارسانگ اولین دستگاه را با نام NC برای نیروی هوایی آمریکا ساخت. این دستگاه با توانایی ساخت قطعات پیچیده و دقیق برای صنعت هوا و فضا ساخته شد. پس از آن یعنی در سال 1952 انستیتو امآیتی سری کاملتری از دستگاه اولی را با نام NC1 ساخت که قابلیت کنترل سه محوری با دقت، سرعت و قدرت بسیار بالا را داشت. پس از آن با رشد صنعت کامپیوتر دستگاه کنترل عددی کامپیوتری یا همان CNC در سال ۱۹۵۹ ساخته شد. بسیاری از صنایع، دقت، رشد و سرعت عمل خود را مدیون دستگاه CNC هستند؛
دستگاه سی ان سی (CNC) چگونه کار میکند؟
برنامه نویسی دستگاه CNC
در CNC ماشین آلات از طریق کنترل عددی راه اندازی میشوند که در آن یک برنامه نرم افزاری برای کنترل دستگاه طراحی شده است. زبان ماشینهای CNC جی کد G-code نام دارد که برای کنترل عملکردهای مختلف دستگاه مربوطه مثل سرعت، میزان سوخت و هماهنگیهای آن نوشته میشود.
در ماشینهای CNC امکان از قبل برنامه ریزی کردن سرعت و موقعیت اجزاء دستگاه و اجرای آنها در چرخههای تکراری از طریق نرم افزار فراهم شده است. این فرایند در تمام اجزاء تولید اتخاذ شده و در تولیدات پلاستیک و فلز بسیار حیاتی و مهم است
سیستمهای Closed-Loop و Open-Loop
کنترل وضعیت دستگاههای CNC از طریق سیستمهای مدار باز Open-Loop و مدار بسته Closed-Loop تعیین میگردد. در سیستم مدارباز علائم در یک جهت واحد بین موتور و کنترلر جاری میشود. در سیستم مدار بسته کنترلر قادر است فیدبکهایی را دریافت کند که اصلاح خطاها را ممکن میسازد. سیستم مدار بسته میتواند بینظمی در شتاب و سرعت را اصلاح کند.
در ماشینهای CNC حرکات در میان محورهای X و Y هدایت میشود. این ابزار از طریق موتورهای استپر یا سروو هدایت میشود که حرکات دقیقی که با جی کد تعیین شده است را تکرار میکند.
اگر مقدار نیرو و سرعت در حداقل سطح ممکن باشد، جریان از طریق کنترل مدار باز راه اندازی میشود. کنترل مدار بسته برای اطمینان از سرعت، ثبات و دقت مورد نیاز برای ساختارهای صنعتی مثل فلزکاری لازم است.
دستگاه CNC کاملا اتوماتیک است
در پروتکلهای سی ان سی امروزی، تولیدات از طریق نرمافزاهای از پیش برنامه ریزی شده کاملا اتوماتیک است. ابعاد قطعه موردنظر با طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) تنظیم میشود و سپس با نرم افزار ساخت به کمک کامپیوتر (CAM ) تبدیل به یک محصول نهایی میشود.
هر قطعه کاری خاصی به ابزارهایی مثل مته یا کاتر نیاز پیدا میکند. بسیاری از ماشینآلات امروزی برای تامین این نیازها چندین کارکرد مختلف را در یک سلول ترکیب میکنند. به طور متناوب مرحله نصب شامل چندین ماشین و مجموعهای از دستهای رباتیکی است که بخشها را از یک کاربرد به کاربردی دیگر منتقل میکنند؛ اما تمام این موارد توسط یک برنامه واحد کنترل میشود.
انواع CNC از نظر قابلیت
نخستین ماشین کنترل عددی در سال 1940 اختراع شد؛ زمانی که از موتورها برای کنترل حرکت ابزارهای موجود استفاده میشد. با پیشرفت تکنولوژی مکانیزم ماشین آلات نیز با کامپیوترهای آنالوگ و در نهایت کامپیوترهای دیجیتال پیشرفت کرده و منجر به پیشرفت ماشینهای CNC شد.
دستگاه فرز CNC
دستگاه فرز CNC از طریق برنامههایی اجرا میشود که متشکل از دستورات بر پایه اعداد و حروف است و قطعات را در فواصل مختلف هدایت میکند. برنامههایی که برای دستگاه فرز به کار برده میشود هم میتواند بر پایه جی کد باشد و هم زبان برنامه نویسی که توسط تیم تولید نوشته شده باشد. ماشینهای فرز CNC بنیادی شامل سیستم سه محوره (X، Y و Z) هستند. اما مدلهای جدید این دستگاه 3 محور دیگر را نیز در خود جای داده اند.
دستگاه تراش CNC
در دستگاه تراش CNC قطعات با ابزارهای قابل تقسیم در جهات دایرهای برش میخورد. برشهای دستگاه تراش با تکنولوژی CNC با دقت و سرعت بالاتری انجام میشود. این دستگاه برای تولید طرحهای پیچیدهای استفاده میشود که با دستگاههایی که به طور دستی راه اندازی میشوند قابل انجام نیستند. نحوه کنترل دستگاه فرز و تراش CNC مشابه هم هستند.
دستگاه CNC برش پلاسما
در این دستگاه مواد با تورچ پلاسما برش داده میشود. این فرآیند در درجه نخست برای فلزات به کار برده میشود؛ اما میتوان از آن برای سطوح دیگر نیز استفاده کرد. در این دستگاه به منظور تولید سرعت و گرما برای برش فلزات، پلاسما با ترکیب گاز فشرده و قوس الکتریکی تولید نیرو میکند.
دستگاه CNC وایرکات
این دستگاه با جرقههای الکتریکی قطعه کار موردنظر را در اشکال مختلفی فرم میدهد. در این دستگاه تخلیه جریان بین دو الکترود رخ میدهد؛ و در نتیجه بخشهایی از قطعه کار مورد نظر را حذف میکند.
زمانی که فاصله بین الکترودها کمتر میشود، میدان الکتریکی شدیدتر شده و از عایق قویتر میشود. این فرایند باعث میشود جریان از دو الکترود عبور کند؛ در نتیجه تکههای قطعه کار توسط هر کدام از الکترودها ریموو میشود.
دستگاه CNC واترجت
در ماشینهای CNC واترجت از ابزارهایی است که مواد سخت مثل گرانیت و فلز را با فشار بالای آب برش میشود. در برخی از این ابزارها آب با شن یا هر ماده ساینده قوی ترکیب میشود. قطعات ماشینهای کارخانهای اغلب از طریق این فرآیند شکل میگیرند.
از دستگاه واترجت معمولا برای برش موادی استفاده میشود که تحمل مقاومت در برابر حرارت بالای دستگاههای دیگر را ندارند. به عنوان مثال از این دستگاه در صنعت هوافضا و معدن استفاده میشود. دستگاه واترجت برای ساختارهایی به کار برده میشود که به برشهای پیچیده نیاز دارند؛ زیرا گرم نبودن دستگاه مانع از هر نوع تغییری در مواد موردنظر میشود.