CNC چیست، بررسی کاربرد و نحوه عملکرد انواع دستگاه سی ان سی

 CNCدستگاهی 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.

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؛ پس با توجه به اهمیت این دستگاه‌ در صنعت، در ادامه به بررسی بیشتر ساختار این دستگاه، دسته‌بندی و کاربرد آن‌ می‌پردازیم.

دستگاه سی ان سی (CNC) چگونه کار می‌کند؟

دستگاه‌های سی ان سی (CNC) با بهره‌گیری از فناوری پیشرفته کنترل عددی کامپیوتری، انقلابی در صنعت ماشین‌کاری ایجاد کرده‌اند. این سیستم‌ها از طریق ترجمه طرح‌های دیجیتالی به دستورالعمل‌های دقیق حرکتی، عملیات ماشین‌کاری را با دقتی فوق‌العاده انجام می‌دهند. قلب تپنده این دستگاه‌ها، نرم‌افزار پیچیده‌ای است که با زبان برنامه‌نویسی G-code کار می‌کند. این کدها، مسیر حرکت، سرعت و عمق برش ابزار را در محورهای مختلف معمولا  ً X،Y و Z تعیین می‌کنند.

در مرکز این فرآیند، سیستم کنترلی قرار دارد که می‌تواند به صورت مدار باز یا مدار بسته عمل کند. سیستم‌های مدار بسته، با استفاده از حسگرهای پیشرفته، موقعیت دقیق ابزار را به طور مداوم رصد کرده و در صورت لزوم تصحیحات لازم را اعمال می‌کنند. این قابلیت، دقت و تکرارپذیری فوق‌العاده‌ای را در تولید قطعات پیچیده فراهم می‌آورد.

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.

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 دستگاه CNC از نظر کاربرد

دستگاه‌های CNC با تنوع گسترده‌ای از کاربردها، طیف وسیعی از نیازهای صنعتی را پوشش می‌دهند. در صنعت فلزکاری، دستگاه‌های CNC فرز و تراش با قابلیت ماشین‌کاری چند محوره، امکان تولید قطعات پیچیده با دقت میکرونی را فراهم می‌آورند. این دستگاه‌ها قادرند عملیات متنوعی از جمله سوراخ‌کاری، رزوه‌زنی و فرم‌دهی سطوح پیچیده را در یک مرحله انجام دهند.

در صنایع چوب و کامپوزیت، روترهای CNC با سرعت و دقت بالا، قابلیت برش، حکاکی و شکل‌دهی مواد را دارند. این دستگاه‌ها در ساخت مبلمان، دکوراسیون داخلی و حتی ساخت و ساز کاربرد گسترده‌ای یافته‌اند. همچنین، در صنعت سنگ، دستگاه‌های CNC مخصوص با ابزارهای الماسه، امکان برش و حکاکی دقیق سنگ‌های طبیعی و مصنوعی را فراهم می‌کنند.

برای کار با فلزات ضخیم و مقاوم، دستگاه‌های برش پلاسما و لیزر CNC به کار گرفته می‌شوند. این دستگاه‌ها با استفاده از تکنولوژی پیشرفته، قادر به برش دقیق و سریع فلزات با ضخامت‌های مختلف هستند. در صنایع نساجی و چرم، دستگاه‌های CNC برش اتوماتیک، با بهینه‌سازی الگوی برش، ضایعات را به حداقل رسانده و بهره‌وری را افزایش می‌دهند.