سی‌ان‌سی (cnc) چیست؟

با تغییروتحول در کار و زندگی، امروزه بشر توسط تکنولوژی برای آسان‌تر کردن کارها به تولید و ساخت دستگاه‌هایی اقدام کرده است. یک نمونه از دستگاه‌هایی که برای آسان‌تر شدن و دقیق‌تر بودن کار کمک کرده است دستگاه سی‌ان‌سی است. ابتدا باید بدانیم که کلمه سی‌ان‌سی به چه معناست:
CNC مخفف شده  Computer Numerical Control به ‌معنای کنترل عددی با کامپیوتر است. این بدان معناست که کامپیوتر طراحی‌های تولید شده توسط برنامه کمکی CAD را به اعداد قابل‌فهم برای ماشین تبدیل می‌نماید. اعداد برای هماهنگی گراف‌ها و کنترل حرکت ابزار برشی در دستگاه سی‌ان‌سی (cnc) بکار می‌روند. بر این مبنا کامپیوتر نحوهٔ شکل‌دهی به قطعه را مدیریت می‌کند.

این دستگاه در واقع یک فرز صنعتی است که با استفاده از نرم‌افزارهای کامپیوتری کنترل و هدایت می‌شود. این نرم‌افزارها دخالت انسان در برش و شکل‌دادن چوب را به حداقل می‌رساند. با استفاده از این دستگاه فرد می‌تواند تمام طرح‌های فرزکاری و ماشین‌کاری چوب را با استفاده از نرم‌افزارهای گرافیکی مناسب آماده کند و باقی کارها را به عهده دستگاه سی‌ان‌سی بگذارد.

مقایسه دستگاه سی‌ان‌سی (cnc) با انسان

دستگاه سی‌ان‌سی شباهت زیادی به انسان دارد به‌نحوی‌که قطعات الکتریکی و الکترونیکی محاسبه‌گرها، بورد، خروجی سنسور همگی در تابلو برق قرار گرفته که عنوان مغز انسان را دارد و اهرم‌ها عنوان بازو را داشته که فرمان‌های دستگاه را اجرا می‌کنند.
دلیل احتیاج به دستگاه سی‌ان‌سی آن است که در تولید قطعات ظریف و ریز و همین‌طور قطعاتی که در ساخت آن نیاز به‌دقت و اندازه‌گیری‌های بسیار بالایی وجود دارد انسان ممکن است خطا کند؛ اما این دستگاه با استفاده از نرم‌افزارهای کامپیوتری با کمترین خطای ممکن آن قطعات را به‌خوبی خواهد ساخت.

تحولاتی که با دستگاه سی‌ان‌سی به وجود آمده می‌توان به راندمان کاری بالا، دقت بیشتر، کاهش خطا و کاهش نیاز به حضور انسان اشاره کرد.

کاربرد CNC در صنایع

به‌خاطر دقت بالای این دستگاه که می‌تواند تا صدم میلیمتر برش دهد علاوه بر درودگری در صنایع مهمی چون ساخت ماهواره و موشک نیز استفاده می‌شود.

از دیگر صنایعی که دستگاه سی‌ان‌سی در آن استفاده می‌شود:

ماشین‌های برش لیزر

ماشین‌های حکاکی

طلا و جواهرسازی

خودروسازی

قطعه‌سازی صنایع نفت و خودرو

ابعاد حرکتی دستگاه سی‌ان‌سی (cnc)

یک ماشین CNC باتوجه‌به تعداد محورهایش می‌تواند در یک، دو و یا سه بعد حرکت کند. این حرکت‌ها می‌تواند به‌صورت پاره خط، منحنی، دایره، بیضی و …. باشد. در واقع هر نوع منحنی که در فضای سه‌بعدی تصور می‌شود با ترکیب محورهای ماشین قابل‌اجراست. محورها به‌تنهایی به لحاظ نوع حرکت دو نوع هستند :

محور خطی ( Linear Axis )

محور دورانی ( Rotary Axis )

روش هماهنگی بر اساس جدول مختصات کارتزین است؛ یعنی محورهای X ، Y و Z . ابزار برشی بر روی محورهای مختصات، نقطه‌به‌نقطه حرکت می‌نماید و عملیات براده برداری صورت می‌پذیرد.

قطعه زیر نمونه یک بلوک میباشد که بر روی فرز cnc قرار دارد.این بلوک به وسیله برنامه CAD ( computer Aided Design software ) طراحی شده است. نقطه A بر روی بلوک ، مختصات 18-8-23 ( بر اساس نمودار ) را دارد و ابزار برشی بر روی این سه محور حرکت و تراشه را از بلوک خارج می نماید.

زبان برنامه نویسی قابل خواندن برای کنترل دستگاه بر مبنای کد های G و M میباشد. بر اساس کد های دستوری میزان سرعت اسپیندل ، پیشروی و مختصات حرکتی کنترل می گردد. به طور کلی ، ماشین های cnc عملیات ماشینکاری قبل از تولید را می توانند شبیه سازی کنند تا خطاها و ایرادات نرم افزاری ، مختصاتی و خطا های انسانی را مدیریت نمایند. بنابراین این عملکرد بهره وری را به صورت چشمگیری افزایش داده است.

محورهای اصلی و فرعی دستگاه سی‌ان‌سی

محورهای اصلی بر اساس جدول فوق محورهای X ، Y و Z هستند هرکدام از این محورها کمکی نیز دارند که به AUXILARY AXES معروف‌اند.این محورهای کمکی حول محور اصلی خود می‌چرخند و در موارد ضروری برای رسیدن به زاویه‌های منفی بکار می‌روند:

1- X AXIS: A AXIS

2- Y AXIS: B AXIS

3- Z AXIS: C AXIS

این نوع محورهای کمکی و اصلی در تمامی ماشین‌ها می‌توانند بر اساس نیاز استفاده شوند. به‌عنوان‌مثال در فرز CNC محورها می‌توانند تا پنج محور افزایش یابند محورهای اصلی X,Y,Z و محورهای کمکی می‌توانند A و یا C باشند. برای اضافه‌کردن این محورهای دورانی به یک فرز CNC می‌توانیم از DEVICEهای مکانیکی مانند روتاری که در اشکال مختلفی هستند و کاربردهای گوناگونی دارند بهره برد.

حرکت چه خطی و چه دورانی در این‌گونه سیستم‌ها دارای دقت بالایی هستند؛ لذا از موتورهای دقیق سروو و یا استپر به‌عنوان نیروی محرکه استفاده می‌شود. دقت حرکت در محورها گاهی به ۰٫۰۰۱ میلیمتر می‌رسد و دقت در محورهای دورانی در حد چند دهم درجه لذا نیاز به سیستم کنترلی است که محاسبات دقیق حرکتی را در فضای دو یا سه‌بعدی انجام دهد. این سیستم کنترل همان NC یا CNC است.

از این دستگاه در ساخت وسایل چوبی مانند کابینت و مبل، کارهای ظریف مانند تندیس و قاب عکس و سایر وسایلی که با چوب می‌توان ساخت و نیاز به ظرافت و دقت دارد استفاده می‌شود.

سی‌ان‌سی فرزند خلف NC است که باتکیه‌بر تجربه‌های پدر با به‌کارگیری کامپیوتر به موفقیت‌های چشمگیری رسیده است.

اصولاً سیستم NC یا ورژن پیشرفته‌تر آن یعنی CNC به سیستمی اطلاق می‌شود که وظیفه کنترل حرکت محورهای خطی و دورانی را برعهده دارند.

کنترل های CNC

دستگاه‌های سی‌ان‌سی برای مدیریت برنامه‌های خود باید از کنترل‌کننده‌هایی استفاده نمایند. در دنیا بسیاری از شرکت‌های مطرح اقدام به طراحی و ساخت کنترل‌های سی‌ان‌سی کرده‌اند. در زیر به چند نمونه از آن برای آشنایی اشاره می‌کنیم :

1- FANUC

2- MITSUBISHI

3- HEIDEN HAIN

4- FAGOR

5- SIEMENS

6- SYNTEC

7- HNC

8- HUST

9- GSK

10- FIDIA

11- DELTA

12- PHILIPS

در ایران کنترل فانوک به‌واسطه عملکرد مناسب، خدمات و پشتیبانی مناسب علی‌رغم تحریم‌های مختلف از استقبال مناسبی برخوردار است. هرکدام از کنترل‌های فوق ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود را دارند. مهم‌ترین ویژگی یک کنترل قابلیت‌های نرم‌افزاری و محاسباتی مناسب در پردازش همگام با قابلیت‌های ماشین‌کاری است. دسترسی آسان به منو ها و داشتن FEATUREهای مختلف در کمک‌رسانی به اپراتور و همچنین USER-FRIEND بودن کنترل مواردی هستند که به کیفیت یک کنترل کمک می‌نمایند. این نوع کنترل‌ها در انواع مختلف و برای کاربردهای متفاوتی ساخته می‌شوند. کنترلی که برای فرز CNC بکار می‌رود برای تراش CNC مناسب نیست؛ بنابراین برای هر نوع دستگاه کنترل مخصوص به خود را باید استفاده کرد. بر اساس قابلیت هم‌زمانی محورهای مختلف و قابلیت‌های نرم‌افزاری کنترل، قیمت نیز بیشتر و یا کمتر خواهد بود.

سیستم کنترل سی‌ان‌سی بر روی هر ماشینی که دارای محور باشد قابل‌نصب است و امروزه گستردگی استفاده از این نوع کنترلر رو به افزایش است. در اکثر صنایع شما می‌توانید این ماشین‌هایی مجهز به سیستم کنترل سی‌ان‌سی ببینید.

• صنایع قطعه‌سازی خودرو
• صنایع قطعه‌سازی نفت
• صنایع قطعه‌سازی تسلیحات
• صنایع چوب و منبت‌کاری
• ماشین‌های برش لیزر
• ماشین‌های حکاکی
• صنایع طلا و جواهرسازی

دو عامل مهم در انتخاب کنترلر سی‌ان‌سی مناسب

نوع کاربرد ماشین:
ماشینی که قصد نصب کنترلر سی‌ان‌سی بر آن را داریم چه نوع ماشینی است؟

در چه صنعتی و برای چه کاربردی طراحی شده است؟

به طور مثال در صنایع قطعه‌سازی مهم است که بدانیم ماشین موردنظر دستگاه تراش است یا فرز دستگاه دریل است یا ابزارسازی و…

سازنده‌های مختلف کنترلر CNC بسته به نوع کاربرد ماشین کنترلرهای متنوعی به بازار عرضه می‌کنند، از جمله این کنترلرها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

کنترلر فرز ۴ محور

کنترلر دستگاه برش پلاسما

کنترلر تراش

کنترلر دستگاه حکاکی

و….

طبیعتاً کنترلر فرز روی ماشینی که برای برش پلاسما طراحی شده است قابل‌نصب نخواهد بود

تعداد محور:
تعداد محورهای خطی و دورانی که کنترلرها ساپورت می‌کنند متفاوت است. یکی از مفاهیم مهمی که در مبحث CNC وجود دارد اصطلاح محور است. شاید بارها شنیده باشید که فلان ماشین ۳ یا ۴ محور است یا اینکه ۳ محور خطی و دو محور دورانی دارد.حال سؤال این است که محور به چه معناست؟
تمام ماشین‌های CNC با تمام پیچیدگی‌هایشان در نهایت در فضای ۳ بعدی که می‌شناسیم حرکت می‌کنند؛ یعنی یک نقطه به‌صورت زیر :

( x , y , z ) محور خطی مکانیسم حرکتی است که فقط در راستای یک محور از محورهای سه‌گانه حرکت می‌کند؛ مثلاً محور X یا محور Y یا Z، یک نوار نقاله ساده‌ترین مثال برای مفهوم محور خطی است.

محور دورانی محوری است که حرکت دایره‌ای دارد.یک دریل ساده‌ترین مثال برای محور دورانی است.

محورهای خطی با X , Y , Z و محورهای دورانی با A , B , C نمایش داده می‌شوند.

سیستم ماشین کاری open loop , و close loop چیست؟

کنترل موقیعیت بر اساس دو روش تعریف میگردد روش opened-loop و closed-loop . بر اساس روش opened loop ( حلقه باز ) سیگنال های صادره بین کنترل و موتور به صورت یک طرفه ، حرکت میکند ولی در روش closed loop کنترل قادر به دریافت feedback میباشدکه قابلیت تصحیح خطاها را دارا میباشد. بنابراین در سیستم closed-loop میتوان بی نظمی های سرعت و موقیعت را اصلاح نمود. در ماشینکاریcnc حرکت در محور های X و Y انجام می شود. ابزار توسط step motor و یا servo motor با کد های دستوری G ، مدیریت و مستقر می گردد. اگر نیرو و سرعت در کمترین حالت باشد، روند ماشینکاری بدون مشکل به وسیله ی روش opened-loop قابل اجرا است. در غیر اینصورت سیستم closed-loop برای تضمین سرعت و دقت ضروری میباشد.

ماشینکاری cnc ، امروزه به صورت یک روش کاملا خودکار تبدیل شده است. تفسیر قابلیت هایی همچون شبیه سازی قطعه ، ماشینکاری ، طراحی قطعه و ابعاد آن به وسیله برنامه کاربردی CAD و سپس تبدیل آن به قطعه ی ماشینکاری شده ، توسط نرم افزار CAM (Computer-Aided Manufacturing)

استفاده از cnc برای انواع مواد

همان‌طور که گفتیم دستگاه‌های سی‌ان‌سی انواع مختلفی دارند که در هر صنعتی مورداستفاده قرار می‌گیرد.

دستگاه سی‌ان‌سی حکاکی، منبت و برش تخت

از این دستگاه تنها برای و حکاکی و منبت‌کاری روی سنگ، شیشه، چوب و … استفاده می‌شود و برای برش مواد دیگر قابل‌استفاده نمی‌باشد.

   دستگاه سی‌ان‌سی چوب

برخلاف انتظاری که می‌رود دستگاه‌های سی‌ان‌سی جزو دستگاه‌هایی طبقه‌بندی می‌شود که از امنیت قابل قبولی برخوردار است. هرچند  این موضوع دلیل بر این نیست که در هنگام کار با این دستگاه دقت کافی را نداشته‌ایم چرا که کوتاهی افرادی که با این دستگاه کار می‌کنند گاهی می‌تواند فاجعه به بار بیاورد و خطرات شدید جانی را برای آن‌ها به همراه داشته باشد.

از مهم‌ترین نکاتی که در هنگام کار با دستگاه سی‌ان‌سی چوب باید به آن دقت کرد می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• عدم تماس دست با ابزار برشی دستگاه
• عدم استفاده از ابزارهای الکترونیکی برای سفت کردن مهره آر بور
• نصب ابزار برشی را برای آخرین مرحله تنظیم دستگاه بگذارید.
• قطعات سنگین را با کمک دیگران جابه‌جا کنید.
• برای تمیزکردن دستگاه حتماً آن را خاموش کنید.
• دستورالعمل‌های شرکت سازنده را به‌خوبی مطالعه کنید.
• تجهیزات ایمنی را در هنگام کار با دستگاه فراموش نکنید.

انواع دستگاه سی‌ان‌سی (CNC) چوب

دستگاه‌های تراشکاری سی‌ان‌سی که برای چوب استفاده می‌شوند را می‌توان به دودسته عمودی و افقی تقسیم‌بندی کرد. عملکرد این دو مدل از دستگاه سی‌ان‌سی شباهت بسیاری به هم دارد؛ اما تفاوت در روش کار آنها باعث شده که هرکدام از این دودسته در صنایع و کارهایی خاص استفاده و کارایی داشته باشند.

این دستگاه برای برش چوب و ام‌دی‌اف مانند ساخت میز کامپیوتر، صندلی، وسایل چوبی، منبت‌کاری مبل‌، ساخت مجسمه‌های و… استفاده می‌شود.

دستگاه سی‌ان‌سی سنگ

دستگاه سی‌ان‌سی سنگ وسیله‌ای مناسب برای برش‌دادن سنگ و کنده‌کاری است و برای کارهایی مانند نوشتن روی سنگ، ساخت مجسمه‌های، سنگ قبر و … به کار می‌رود.

دستگاه CNC تراش

دستگاه تراش سی‌ان‌سی قطعات را ابزارهای قابل تقسیم در جهت‌های دایره‌ای برش می‌دهد. برش‌های دستگاه تراش با تکنولوژی سی‌ان‌سی بادقت و سرعت بالاتری انجام می‌شود. این دستگاه برای تولید طرح‌های پیچیده‌ای استفاده می‌شود که با دستگاه‌هایی که به طور دستی راه‌اندازی می‌شوند قابل انجام نیستند.

 دستگاه سی‌ان‌سی برش پلاسما و co2

در این دستگاه ماده‌ها با پلاسما برش داده می‌شوند. این عمل در درجه اول برای فلزات به کار برده می‌شود، اما می‌توان از آن برای سطوح دیگر هم استفاده کرد. در این دستگاه به‌منظور تولید سرعت و گرما پلاسما با ترکیب گاز فشرده و قوس الکتریکی تولید نیرو می‌کند برای برش فلزات.

 دستگاه cnc وایرکات

این دستگاه با استفاده از جرقه‌های الکتریکی طرح را روی قطعه کار ایجاد می‌کند. عملکرد این دستگاه با تخلیه جریان بین دو الکترود انجام‌گرفته و در نتیجه‌بخش‌هایی از قطعه کار 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 هرکدام از الکترودها حذف می‌شود.

 دستگاه سی‌ان‌سی برش واترجت

این دستگاه مواد سخت مانند گرانیت و فلز را با فشار بالای آب  می‌برد. در برخی از این ابزار، آب با شن یا هر ماده ساینده قوی ترکیب می‌شود که عملکرد خشن‌تری به همراه دارد. قطعات ماشین‌های کارخانه‌ای اغلب از طریق این فرایند شکل می‌گیرند

از دستگاه واترجت معمولاً برای برش موادی استفاده می‌شود که تحمل مقاومت در برابر حرارت بالای دستگاه‌های دیگر را ندارند. به‌عنوان‌مثال از این دستگاه در صنعت هوافضا و معدن استفاده می‌شود. دستگاه واترجت برای ساختارهایی به کار می‌رود که به برش‌های پیچیده نیاز دارند؛ زیرا گرم نبودن دستگاه مانع از هر نوع تغییری در مواد موردنظر می‌شود.

 CNC فرز

دستگاه فرز سی‌ان‌سی از طریق برنامه‌هایی اجرا می‌شود که تشکیل شده 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 برنامه‌نویسی که توسط تیم تولید نوشته شده باشد.
برای آشنایی با انواع کاربرد CNC به مقاله کامل انواع سی ان سی مراجعه نمایید.

فواید دستگاه سی‌ان‌سی (CNC)

در دستگاه‌های سی‌ان‌سی مهم‌ترین مزیت دقت و سرعت بالا است از دیگر مزیت‌های آنها می‌تواند به موارد زیر اشاره کرد:

• کاهش خطای انسانی
• کاهش زمان تولید و سرعت فرایند
• کیفیت بالا
• انعطاف‌پذیری در تولید
• قابلیت رفع خطا
• مانیتورینگ آسان و ساده
• قابلیت تکرار
• امکان ذخیره‌سازی اطلاعات
• قیمت مناسب
• هزینه نگهداری پایین

نتیجه گیری

به‌کارگیری ماشین‌های CNC چیزی در حدود سال‌های 1940 زمانی که اولین کنترل‌های عددی برای مدیریت حرکت ابزار استفاده شدند، بر می‌گردد. همچنان که تکنولوژی پیشرفت کرد مکانیزم‌های ماشین‌کاری نیز توسعه یافتند تا امروز که منجر به ماشین‌کاری‌های فوق پیشرفته شدند.

• ماشین‌های cnc بر اساس نوع نیاز به انواع مختلفی تقسیم می‌گردند :
• فرز cnc
• تراش
• برش پلاسما
• ماشین‌های EDM
• برش واترجت

ما در این مطلب به بررسی جز به جز این موارد پرداختیم، تولید انواع پرینتر سه بعدی و دستگاه سی ان سی  همچنین  تعمیرات سی‌ان‌سی  از دیگر خدماتی است که ما در تری دی استار ارائه می‌دهیم.