دستگاه CNC چیست؟

برش فلزات یکی از مهم ترین مراحل در روند تولید دستگاه ها و وسایل فلزی است. یکی از راه های برش فلزات استفاده از دستگاه CNC می باشد. در این مقاله به بررسی دستگاه CNC می پردازیم.

دستگاه CNC چیست؟

CNC  مخفف انگلیسی عبارت Computer Numerical Control است که به معنای راهبری و کنترل ماشین آلات با استفاده از رایانه (کامپیوتر) می باشد. دستگاه سی ان سی ابزاری است که می تواند با استفاده از کامپیوتر روی فلز یا چوب برش ایجاد کند.

تفاوت مهم بین دستگاه CNC  و دستگاه برشCNC

دستگاه سی ان اسی در مقایسه با دستگاه برش سی ان سی قابلیت ها و امکانات بیشتری دارد. یکی از تفاوت های مهم آن دو، استفاده از دستگاه سی ان سی در چاپ 3 بعدی است.
این دستگاه شامل یک واحد کنترل فاقد سخت افزارهای غیر ضروری می باشد که به صورت یک مینی کامپیوتر درآمده است.
این کامپیوتر دستورات و طرح ها را برای برش به دستگاه می فرستد.
دستگاه سی ان سی یک ربات پیشرفته است که برنامه را در حافظه ی خود ذخیره می کند. برنامه نویس، کدهای مورد نیاز را می نویسد. سپس آن ها در قسمت های مختلف دستگاه استفاده می شوند.  کدهای ورودی توسط دستگاه ویرایش و بازنویسی می شوند. چرا که قدرت محاسباتی کامپیوترهای این سیستم بسیار دقیق است.
برنامه نویسی برای دستگاه CNC در چند مرحله بسیار ساده انجام می شود:
در ابتدا طراح، یک نقاشی دو یا سه بعدی از طرح مورد نظر به وسیله ی کامپیوتر می کشد.
رایانه، نقاشی را به صورت جی کد ترجمه می کند. این کار با توجه به قابلیت های دستگاه CNC انجام می شود. به طوری که دستگاه قابلیت خواندن و اجرای آن را داشته باشد.
مسئول سیستم یک بار جی کد را امتحان می کند. اگر کدهای نوشته شده درست عمل کنند، عملیات برش شروع می شود.

انواع دستگاه های CNC

دستگاه CNC انواع مختلفی دارد که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم.
دستگاه CNC روتر یا مسیریاب: این دستگاه یکی از متداول ترین انواع CNC است. در این دستگاه کاربر اطلاعات را وارد کامپیوتر می  کند ولی به روتر دست نمی زند.
دستگاه CNC برش پلاسما: این دستگاه به اندازه ی دستگاه روتر به قدرت نیاز ندارد واز یک مخزن پلاسما برای برش قطعه استفاده می کند. علاوه بر این، قابلیت برش چوب و فلز را دارد.
دستگاه CNC برش لیزر: مانند دستگاه برش پلاسما عمل می کند. با این تفاوت که قابلیت برش پلاستیک را هم دارد.
دستگاه پرینتر سه بعدی : این دستگاه یک قطعه ی مخصوص برای ته نشین کردن پلاستیک ها دارد.
دستگاه‌های Pick and Place CNC: این دستگاه ها با ایتفاده از دهانه های کوچک خود، قطعات را جمع می کنند و در جای خود قرار می دهند. در ساخت تلفن همراه، تبلت، رایانه و ... از آن ها بهره می برند.
دستگاه فرز CNC: به وسیله ی این دستگاه می توان روی عمق برش تمرکز کرد. این دستگاه برای برش زدن سنگ ها، فلزات و چوب مناسب است.
دستگاه هوابرش: هزینه ی کم این دستگاه موجب شده است تا طرفداران زیادی داشته باشد. اما سرعت برش زنی پایینی دارد و در بیشتر موارد جایگزین خوبی برای دستگاه لیزری نیست.
دستگاه واترجت: در این دستگاه عملیات برش‌زنی توسط جریان آب پرفشار صورت می‌گیرد و در صنایع ساختمانی، هوافضا، شیشه، چوب، قطعه‌سازی و خودروسازی، غذایی، برق و نساجی کاربرد دارد.

انواع دستگاه های CNC بر اساس اندازه

دستگاه های CNC بزرگ

این دستگاه ها مناسب کارخانه و خطوط تولیدی بزرگ هستند. کار با آن ها به تخصص احتیاج دارد. زیرا از دستگاه های رومیزی بسیار پیچیده تر هستند.
بعضی از تولیدات باید به طور یکنواخت انجام شوند. یعنی کوچکترین مکثی در انجام آن ها می تواند تولید را تحت تاثیر قرار بدهد. این طور مواقع دستگاه های CNC بزرگ قابلیت کار 24 ساعته بدون هیچ مشکلی را دارند.

دستگاه های CNC رومیزی

گاهی اوقات به دستگاه های CNC احتیاج داریم ولی با توجه به محدودیت وقت یا هزینه توانایی خرید و استفاده از آن ها را نداریم. دستگاه های CNC  رومیزی می توانند جایگزین خوبی برای کارهای سبک تر باشند. این سیستم ها سرعت و دقت بالایی دارند.

تفاوت دستگاه های CNC از نظر محور

دستگاه های CNC انواع مختلفی دارند و طبیعتا هر نوع از آن ها مناسب کار یا عملکرد خاصی است.
از مهم ترین شاخصه هایی که نوع کار دستگاه را مشخص می کنند، محورهای CNC هستند. تعداد آن ها، میزان حرکت و برش های دستگاه را تعیین می کند .
درادامه به بررسی فرق بین دستگاه های دو محوره تا پنج محوره می پردازیم.
 Cnc  های دو محوره

در این دستگاه ها یکی از طرفین ( ابزار یا قطعه کار) حرکت می کند و دیگری ثابت است.
به عنوان مثال:
در دستگاه برشکاری لیزر و واترجت ها قطعه کار ثابت است و ابزار حرکت می کند.
در ماشین برش کاری برش کاری فوم با سیم داغ ابزار ثابت است.

 CNC سه محوره

در دستگاه هایی که سه محور دارند، دو حالت وجود دارد:
در حالت اول هر سه محور به طور همزمان حرکت می کنند که اصطلاحا دستگاه CNC سه محوره نام دارد.
در حالت بعدی، دو محور از سه محور دستگاه به صورت همزمان کار می کنند. در این حالت حرکت محور سوم وابسته به ثابت شدن دو محور اول است. این دستگاه در اصطلاح CNC دو و نیم محوره نام دارد.
 
CNC چهار محوره
این دستگاه ها در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارند. زیرا حرکت کردن در سه محور طول و عرض و ارتفاع ممکن است دسترسی ما را به برخی از نقاط محصول قطع کند. دستگاه های چهار محور علاوه برسه محور اصلی قابلیت حرکت چرخشی هم دارند. یکی از مشکلاتی که چهار محوره بودن ایجاد می کند، کندی دستگاه است. دستگاه های چهار محوره برای رفع این مشکل از تعداد بیشتری کلگی استفاده می کنند. دستگاه های  6کله، 8 کله و ... مدل های رایج هستند.

CNC پنج محوره

این دستگاه همه ی قابلیت های دستگاه چهار محوره را دارد. فرق بین این دو در میز دستگاه است. میز دستگاه های پنج محوره قابلیت حرکت دارد.
همچنین اگر دستگاه ثابت باشد، از بین پنج محور، دو محور به صورت دورانی و سه محور به صورت خطی حرکت می کنند. این دستگاه ها قیمت بالایی دارند.

اعضای تشکیل دهنده ی دستگاه CNC

تا اینجا با انواع مختلف دستگاه CNC آشنا شدیم. همه ی این دستگاه ها در هر شکل و محور و کاربردی، دارای سه بخش برق قدرت، واحد کنترل و مکانیک می باشند.
هر یک از این بخش ها اجزای مختلفی دارند. در ادامه به برخی از اجزای بسیار مهم و ویژگی های آن ها به طور مختصر اشاره می کنیم:
1. بدنه یا شاسی دستگاه
 یکی از قسمت‌های مهم دستگاه cnc محسوب می‌شود. در واقع همه قطعات دیگر بر روی بدنه دستگاه سوار می‌شوند. جنس شاسی می‌تواند چدن یا فولاد باشد.
بدنه های فولادی هزینه ی ساخت کمتری دارند. در مقابل بدنه های چدنی دارای ساختار پیشرفته تری هستند که به خوبی ارتعاشات دستگاه را جذب می کنند.
 دستگاه های CNC دارای دو نوع موتور حرکتی  servo motorو step motor هستند.
2.سروو موتور(servo motor) چیست؟

نوعی موتور الکتریکی است که در سیستم کنترل  feed back طراحی
می شود. فیدبک در دستگاه cnc یک مفهوم بسیار مهم است. دستورات دستگاه با رعایت ترتیب به قطعات منتقل می شوند. در این بین احتمال دارد یکی از این دستورات به درستی به قطعه ی مورد نظر انتقال پیدا نکند. در این حالت حرکت مربوط به آن دستور انجام نمی شود.
با توجه به این که دستورات در طول هم قرار دارند، این مشکل می تواند حرکات دیگر را هم تحت تاثیر قرار دهد. سیستم فیدبک از این مشکل جلوگیری می کند.
سیستم های فیدبک یک نوع ارتباط بین دستگاه cnc و کامپیوتر ایجاد می کنند. به کمک این رابطه، سیستم ابتدا اجرای صحیح دستور اولیه را بررسی می کند، سپس فرمان بعدی صادر می شود. در نتیجه احتمال خطا در عملکرد دستگاه بسیار پایین می آید.
سروو موتورها به سرعت دستورات حرکت و توقف را اجرا می کنند.
3. استپ موتور (step motor)چیست؟

استپ موتورها که به موتورهای پله ای هم شهرت دارند، نوع دیگری از موتورهای استفاده شده در دستگاه cnc هستند.
این موتورها حرکت های بزرگ 360 درجه ای را به حرکات کوچک و یکسان تقسیم می کنند. این نوع موتورها از سیستم فیدبک استفاده نمی کنند.
4. اسپیندل (spindle)

این موتور الکتریکی علاوه بر ایجاد حرکت چرخشی، ابزار کار را نگه می دارد. آن ها به علت ایجاد این حرکت چرخشی به سرعت گرم می شوند. برای کاهش حرارت این موتورها می توان از دو نوع خنک کننده ی هوا خنک و آب خنک استفاده کرد.
اسپیندل هایی که از آب خنک استفاده می کنند، کارایی بهتری دارند. اما باید در نگهداری آن دقت زیادی کرد. سرعت حرکت این موتورها به کمک قطعه ای به نام inverter تنظیم می شود. اینورترها، تنظیم سرعت اسپیندل را از طریق کاهش یا افزایش فرکانس های دریافتی آن انجام می دهند.
اسپیندل ها شامل اسپیندل های اتوماتیک و اسپیندل های دستی می شوند.
تعویض ابزار در اتوماتیک چنج به صورت خودکار انجام می شود. بنابراین اسپیندل ها وقت خیلی کمتری لازم دارند.
5. ریل و واگن
این قطعه ( liner guide ) نام دارد. لاینرگایدها حرکات رفت و برگشت را ایجاد می کنند. این قطعات از بار مکانیکی برای هدایت در مسیر حرکت پشتیبانی می کنند. آن ها در صورتی که روی یک سطح صاف قرار بگیرند، کار خود را با کمترین اصطکاک ممکن انجام می دهند.
سیستم حرکتی دستگاه cnc
پرتکرار ترین انواع حرکت در دستگاه cnc حرکات خطی هستند. اما موتور ها حرکت چرخشی ایجاد می کنند. برای تبدیل کردن حرکت چرخشی به حرکت خطی از قطعات سیستم حرکتی استفاده می کنیم.
بال اسکرو، تسمه تایم، دنده شانه و چرخ دنده، قطعات سیستم حرکتی هستند.
 بال اسکرو

وجود لقی و اصطکاک بین مهره های دستگاه cnc بر عملکرد آن تاثیر بدی می گذارد. بال اسکرو علاوه بر تبدیل حرکت چرخشی به حرکت خطی، مهره ها را با کمترین لقی و اصطکاک روان می کند.
بال اسکرو از سه قسمت اصلی پیچ ، مهره و ساچمه تشکیل می شود. وجود تعداد زیادی ساچمه بین پیچ و مهره، اصطکاک دستگاه را به شدت کاهش می دهد.
تسمه تایم

یک روش دیگر برای تبدیل حرکت چرخشی به حرکت خطی، استفاده از تسمه تایم است. این روش برای دستگاه های سبک و بدون بار مثل دستگاه پرینتر و لیزر مناسب می باشد. ایراد بزرگ این روش، کشیدگی لاستیک در مسیرهای طولانی است. این مشکل دقت کل سیستم را پایین می آورد.
دنده شانه ای
این روش برای دستگاه های cnc چوب و ام دی اف به کار می رود.
در کارخانه های چوب بری حین براده برداری گرد و غبار زیادی تولید می شود. دنده شانه ای نسبت به این گرد و غبار حساسیت خیلی پایینی دارد و این ویژگی باعث می شود دستگاه cnc چوب عممر طولانی تری داشته باشد.
خرید دستگاه cnc
اگر به دنبال خرید دستگاه cnc هستید، این لیست از ویژگی های مهم یک دستگاه cnc می تواند به شما کمک کند:
 اندازه دستگاه
تصمیم گیری در رابطه با اندازه ی دستگاه cnc با توجه به سطح مورد نظر برای برش انجام می گیرد.
مساحت میز و ارتفاع محور z از جمله این ابعاد است.
بعضی شرکت ها نیز دستگاه را با ابعادی مناسب نیاز شما تولید می کنند.
 نوع عملکرد دستگاه
دستگاه های cnc به طور کلی توانایی انجام حکاکی، برش کاری و سوراخ کاری را دارند . با توجه به هدفی که از خرید دستگاه cnc دارید انواع مختلفی از دستگاه ها در لیست گزینه های شما هستند. مثلا دستگاه cnc برش چوب هر سه کاربری را دارد.
  کنترلر دستگاه
کنترلر یک واسطه بین اپراتور و دستگاه است. این قطعه دستوراتی که به زبان G_code نوشته می شوند را به موتورها انتقال می دهد.
دستوراتی که به دستگاه داده می‌شوند، باید به زبان قابل فهم دستگاه باشند. کنترلر، واسطه‌ای بین اپراتور و دستگاه است که پس از دریافت دستورات اپراتور که به زبان G-Code نوشته می‌شوند، آن‌ها را به موتورهای متصل به بازوها منتقل می‌کند.

 
مواردی که باید در هنگام دستگاه CNC توجه کنید:

 
 دقت ماشین
واحد اندازه گیری دقت ماشین، میکرون است. این فاکتور تاثیر زیادی بر کیفیت محصول دارد. دقت ماشین با توجه به شرکت سازنده ی دستگاه، ابزار و متریال استفاده شده در آن متفاوت است.
 
 فیکسچر ماشین
قطعه موردنظر برای ماشین کاری در فیکسچر قرار می گیرد. هدف از وجود آن قرار گرفتن قطعه در محل درست با سرعت و دقت بالا است. فیکسچرها انواع مختلفی مثل صفحه ای، قائم الزاویه، دورانی و .. دارند که با توجه به نیاز خود باید آن ها را انتخاب کنید. قدرت و سرعت فیکسچر در باز و بسته کردن قطعه کار دارای اهمیت بالایی است. فیکسچرهای مکشی سرعت بسیار خوبی دارند.
روش جمع آوری براده های ماشین
وقتی تغییرات مورد نظر روی قطعه اعمال می شوند، براده های اضافی به اطراف پخش می شود. روش جمع آوری براده در CNC طلا اهمیت بالایی دارد.


گارانتی دستگاه
گارانتی دستگاه اهمیت بالایی در خرید آن دارد. زیرا دستگاه CNC با وجود پیچیدگی قطعه ها و قیمت بالای خود دستگاه نیازمند گارانتی طولانی مدت است. همچنین در دستگاه های بزرگ و کارخانه ای به اپراتور متخصص برای کار با دستگاه نیاز است. پس بهتر است مسائل مربوط به آموزش اپراتور را هم در نظر داشته باشید.

 
جمع بندی

با توجه به آن چه ذکر کردیم دستگاه cnc یک دستگاه صنعتی است که می تواند حرکات تعیین شده در جهت‌های مختلف را بر روی قطعه کار انجام دهد.  CNC یک برش کاملا دقیق ومنظم روی متریال مورد نظرمثل فلز ها، چوب ها و .. ایجاد می کند. با وجود توضیحات گسترده درانتخاب دستگاه و نوع برش با CNC ، بهترین راه مشورت با متخصصان این حوزه است.
شرکت نیکان پیشرو تکنیک با مشاوران برجسته می تواند شما را در برش فلزات راهنمایی کند. همچنین برای دریافت خدمات برش لیزری فلزات در تهران می توانید به آدرس درج شده در سایت مراجعه کنید.