مجله ساپل
دستگاه cnc چیست و چگونه کار می کند؟
در این مقاله از مقالات ساپل با دستگاه CNC و نکاتی مهم در خصوص کار با این ابزار کاربردی آشنا خواهید شد. علاقه‌مندان به برش متریال‌های مختلف و ساخت ابزارهای جدید و خاص به‌خوبی با این دستگاه آشنا هستند. دستگاه CNC یا برش کار بشر را در برش بسیار راحت کرده است و گزینه‌ای کاربردی در کارگاه‌های مختلف محسوب می‌شود. از کارگاه‌های نجاری گرفته تا ساخت ابزارهای مورد نیاز خودرو، مبلمان، سازه‌های شیشه‌ای، محصولات فلزی و… همگی از این دستگاه استفاده میکنند. این دستگاه کار بشر در تولید ابزارهای کاربردی را راحت‌‌تر کرده است، در حالی‌که به‌راحتی می‌توان آن را مورد استفاده قرار داد. همراه ما بمانید تا بیشتر با کاربردهای دستگاه CNC آشنا شوید.
دستگاه CNC چیست و چرا انقلابی در صنعت ایجاد کرد؟
تکنولوژی CNC تنها به فرز و تراش محدود نمی‌شود و در طیف وسیعی از ماشین‌های تولید سنتی به کار می‌رود، از جمله: روترها، جوشکارها، آسیاب‌ها، و انواع دستگاه برش CNC مانند دستگاه CNC لیزری یا برش‌های واترجت.
تفاوت مهمی بین ماشین‌های رومیزی و صنعتی وجود دارد:
- ماشین‌های رومیزی (Desktop): فشرده‌تر، سبک‌تر، کم‌دقت‌تر و ارزان‌تر هستند. این دستگاه‌ها اغلب در ماشین‌کاری مواد نرم‌تر مانند پلاستیک، فوم یا چوب برتری دارند.
- ماشین‌های صنعتی: بسیار پیچیده هستند و به‌طور مداوم سرعت و موقعیت ابزار برش را با سنسورهای دقیق نظارت و تنظیم میکنند. این سیستم‌ها دارای مکانیزم‌های ایمنی پیشرفتهای هستند. مواد حذف شده در این فرآیند که “چیپ” یا براده نامیده می‌شود، معمولاً جمع‌آوری و بازیافت می‌شوند.
کاربردها و محیط‌های عملیاتی دستگاه cnc
آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که چگونه قطعات پیچیده‌ای مانند موتور هواپیما، قالب‌های دقیق صنعتی و ظروف پلاستیکی یا حتی طرح‌های ظریف روی چوب با دقت بی‌نظیری ساخته می‌شوند؟ پاسخ در قلب یکی از تحول‌آفرین‌ترین فناوری‌های ساخت و تولید نهفته است: دستگاه CNC (Computer Numerical Control).
CNC در واقع به معنای “کنترل عددی کامپیوتری” است. این دستگاه‌ها، ماشین‌های صنعتی پیشرفتهای هستند که با دریافت دستورالعمل‌های برنامه‌ریزی شده از یک کامپیوتر، می‌توانند فرآیندهای تولیدی را با دقت و تکرارپذیری فوق‌العاده‌ای انجام دهند. برخلاف ماشین‌های سنتی که نیاز به اپراتور ماهر و دخالت دستی فراوان داشتند، CNCها تقریباً به طور خودکار، عملیاتی مانند برش، تراش، فرزکاری، حکاکی و سوراخ‌کاری را بر روی مواد مختلفی چون فلزات، پلاستیک، چوب، فوم و کامپوزیت‌ها انجام می‌دهند. این قابلیت، CNC را به ستون فقرات تولید مدرن تبدیل کرده و راه را برای ساخت محصولاتی با پیچیدگی‌های بی‌سابقه هموار ساخته است. این دستگاه ستون اصلی در ساخت و طراحی قالب برای قطعات پلاستیکی است. و هر سازنده قالب تزریق پلاستیک هم به آن احتیاج دارد.
ریشه‌های این تکنولوژی به دهه‌های ۱۹۴۰ و ۱۹۵۰ میلادی بازمی‌گردد؛ زمانی که اولین ماشین‌های کنترل عددی (NC) توسعه یافتند. این ماشین‌های اولیه، دستورالعمل‌ها را از طریق کارت‌های پانچ شده دریافت می‌کردند تا عملیات خودکار را انجام دهند، مسیری که در نهایت به سیستم‌های کامپیوتری امروزی ختم شد.
دستگاه سی ان سی چگونه کار میکند؟
مبنای عملکرد این دستگاه دستوراتی است که به آن داده می‌شود. سی ان سی با دریافت دستورات مورد نظر به پردازش و اجرای آنها می‌پردازد و جهات آن براساس نیاز کاربرد تعیین می‌شود. به‌عنوان مثال اگر نفوذ ابزار کار آن هم در سطح مورد نظر اولویت داشته باشد باید ابزار را در محور Y به سمت پایین حرکت داد یا چنانچه برش افقی اهمیت داشته باشد باید ابزار را در محور X آن هم به سمت چپ یا راست حرکت داد. درواقع می‌توان ابزار مورد نظر را در سه جهت X،Y وZ حرکت داد و عموما این دستگاه‌ها را براساس قابلیت حرکت در جهات مختلف تقسیم‌بندی میکنند. برای مثال دستگاهی که در هر سه جهت عملکرد خوبی از خود نشان می‌دهد جزو دستگاه‌های پیشرفته و گران قیمت‌تر به‌شمار می‌روند. شایان ذکر است که تعیین حرکت دستگاه توسط اپراتور صورت می‌گیرد. سرعت حرکت ابزار کار نیز از دیگر فاکتورهای مهمی است که توسط اپراتور تعیین و بهکار برده می‌شود. این نکته را نیز باید ذکر کرد که این دستگاه براساس زبان برنامه نویسی C-code کار میکند.
برای اینکه یک cnc کار حرفه ای شوید باید اطلاعات خود را هر روز به روز کنید مثلا وبسایت cnc cookbook یک وبسایت جالب در این رابطه است.
مزایا: غلبه بر محدودیت‌های ماشین‌کاری سنتی
تکنولوژی CNC اساساً برای غلبه بر محدودیت‌های ماشین‌کاری دستی توسعه یافت؛ فرآیندی که در آن اپراتورهای ماهر باید ابزارهای ماشین‌کاری را از طریق اهرم‌ها، دکمه‌ها و چرخ‌ها با دقت و تمرکز بالا هدایت می‌کردند. برتری‌های انکارناپذیر cnc عبارتند از:
- دقت و صحت بی‌نظیر: دستگاه‌های CNC به مراتب دقیق‌تر و صحیح‌تر از ماهرترین ماشین‌کاران انسانی عمل میکنند و قطعاتی با تلرانس‌های میکرونی تولید می‌نمایند.
- سرعت و تکرارپذیری: این ماشین‌ها می‌توانند یک قطعه را هزاران بار با کیفیتی کاملاً یکسان و با سرعتی بسیار بالاتر از نیروی انسانی تولید کنند.
- کاهش خطای انسانی: با خودکارسازی فرآیند، خطاهای ناشی از خستگی یا بی‌دقتی اپراتور حذف می‌شود.
به دلیل همین مزایای چشمگیر، ماشین‌کاری CNC همچنان بر صحنه تولید خودکار تسلط دارد و آینده این صنعت را شکل می‌دهد.
اصول کارکرد: مغز متفکر و حرکت دقیق
در جوهره کار، یک دستگاه cnc یک ماشین حکاکی کنترل‌شده توسط کامپیوتر است که می‌تواند لبه برش (Cutting Edge) را به طور دقیق از طریق مجموعه‌ای از محورها کنترل کند تا یک قطعه سه‌بعدی ایجاد نماید. این فرآیند توسط دو بخش اصلی مدیریت می‌شود:
- کنترل‌کننده (Controller): این بخش مغز دستگاه است. در کاربردهای صنعتی، کنترل‌کننده یک کامپیوتر داخلی اختصاصی و بسیار مقاوم است، در حالی که برای دستگاه‌های سرگرمی یا دستگاه CNC رومیزی، اغلب یک رایانه شخصی یا لپ‌تاپ خارجی این وظیفه را بر عهده دارد. کنترل‌کننده به موتورها و اجزای محرک فرمان می‌دهد تا محورهای ماشین را برای اجرای حرکات برنامه‌ریزی شده به حرکت درآورند.
- برنامه‌ریزی و G-code: دستورالعمل‌ها از طریق یک زبان برنامه‌نویسی به نام G-code به ماشین داده می‌شود. این کد به دستگاه می‌گوید که ابزار برش و قطعه کار چگونه نسبت به هم حرکت کنند، از چه نرخ تغذیه (Feed Rate) و سرعت اسپیندلی (Spindle Speed) استفاده شود، کدام ابزار برش به کار رود و جریان مایع خنک‌کننده چگونه باشد.
فرآیند نرم‌افزاری معمولاً به این صورت است که برنامه‌نویس با استفاده از نرم‌افزار CAD (طراحی به کمک کامپیوتر) مدل سه‌بعدی قطعه را طراحی کرده و سپس در نرم‌افزار CAM (ساخت به کمک کامپیوتر)، مسیرهای حرکت ابزار را محاسبه میکند. در نهایت، یک پست پروسسور (Post-Processor) برنامه CAM را به G-code قابل فهم برای ماشین CNC مشخصی تبدیل میکند.
انواع دستگاه CNC
دستگاه سی ان سی براساس کاربرد در انواع و مدلهای مختلفی به بازار عرضه می‌شوند که می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
دستگاه CNC فرز (CNC Milling Machine):
دستگاه فرز CNC زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد که ابزار متحرک و متریال مورد نظر ثابت است تا بتواند برش لازم را بر روی آن انجام دهد. از این دستگاه در فرزکاری و کارگاه‌های تولید قطعات آهنی و فولادی به‌وفور استفاده می‌شود.
- کاربرد: رایج‌ترین نوع CNC است که برای حذف مواد از قطعه کار به وسیله ابزارهای برش چرخان (فرزها) استفاده می‌شود. مناسب برای ساخت قطعات سه‌بعدی پیچیده، قالب‌سازی، حکاکی و ساخت قطعات با دقت بالا.
- مثال: ساخت قطعات موتور خودرو، قالب‌های تزریق پلاستیک برای ظروفی مثل گالن ده لیتری، قطعات هوافضا.
دستگاه تراش CNC
در دستگاه‌های CNC دستگاه تراش سطح یا متریال مورد نظر با سرعت زیادی می‌چرخد و براده‌های اضافه آن حذف می‌شود. این دستگاه در دو محور X و Y فعالیت میکند و ابزار را در جهت تعیین شده تراش می‌دهد.
- کاربرد: برای ساخت قطعات متقارن حول یک محور (گرد و استوانه‌ای) استفاده می‌شود. در این دستگاه، قطعه کار می‌چرخد و ابزار برش ثابت یا با حرکت کنترل شده، مواد را از آن حذف میکند.
- مثال: ساخت شفت‌ها، پیچ‌ها، مهره‌ها، چرخ‌دنده‌ها، قطعات لوله‌ای.
دستگاه لیزر CNC
اغلب سطوح فلزی و غیرفلزی بدون هرگونه تماس با دستگاه لیزر و تنها به وسیله لیزر برش زده می‌شوند و یکی از دستگاه‌های پرطرفدار به‌شمار می‌رود. دستگاه لیزر CNC در اغلب کسب‌و‌کارها مانند تولید سرامیک، شیشه، پلاستیک، چوب و… مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش بهترین انتخاب برای صنایعی است که به دقت بسیار بالا نیازمند هستند، از طرفی نیز هیچگونه ارتباط مستقیم بین اپراتور با قطعه و دستگاه وجود ندارد.
دستگاه برش با آب
از این دستگاه جهت برش سطوح مختلف استفاده می‌شود و برش توسط فشار قوی و قدرتمند آب صورت می‌گیرد. این دستگاه اغلب برای برش سطوح فلزی و گرانیتی قابل استفاده است و عملکرد بسیار خوبی دارد. عموما برای بالا بردن قدرت برش آب قطر واترجت را کاهش می‌دهند تا آب با فشار بیشتر و در مدت زمان کم‌‌تر قطعه را برش بزند. گاهی جهت بالا بردن قدرت برش آب مواد ریزی مانند سنگدانه به آن اضافه میکنند تا توانایی آن را به بالاترین حد ممکن برسانند. صنایع حساسی مانند هوافضا، چوب، شیشه و خودروسازی به‌وفور از این دستگاه استفاده میکنند.
دستگاه وایرکات
از دیگر ابزارهای کاربردی برش سطوح وایرکات است که سطح مورد نظر بین دو الکترود قرار داده می‌شود و سطح مورد نظر به‌کمک تخلیه بار الکتریکی از طریق الکترودها به اشکال مختلف درمی‌‌آید. شاید بتوان برای تولید قالب انواع گالن های پلاستیکی از این دستگاه ها استفاده نمود.
- کاربرد: از یک سیم نازک که جریان الکتریکی از آن عبور میکند (فرآیند تخلیه الکتریکی) برای برش بسیار دقیق فلزات رسانا استفاده می‌شود. برای ساخت قطعات با اشکال پیچیده و دقت میکرونی ایده‌آل است.
- مثال: ساخت قالب‌های دقیق صنعتی، قطعات برای ساعت‌سازی، ابزارسازی دقیق.
دستگاه ام دی اف و چوب
می‌دانید که برش چوب یکی از جذاب‌ترین فعالیت‌های انسانی است و نتیجه آن یک اثر هنری و جذاب خواهد بود. در این میان دستگاه CNC برای برش ام دی اف و چوب یکی از محبوب‌ترین دستگاه‌های موجود در بازار محسوب می‌شود و از عملکرد بسیار خوبی برخوردار است. از آن‌جا که سازه‌های چوبی از تنوع زیادی برخوردار هستند کاربرد این دستگاه بیشتر خود را نشان می‌دهد.
سیستم‌های پیشرفته: ایمنی و ملاحظات اقتصادی
کنترلرهای صنعتی مدرن مجهز به سیستم‌های عیب‌یابی خودکار هستند. آلارم های دستگاه CNC کدهای خطایی هستند که در صورت بروز مشکل فنی، خطای برنامه‌نویسی یا خطر ایمنی، روی نمایشگر ظاهر شده و اغلب دستگاه را متوقف میکنند تا از آسیب به قطعه کار یا خود ماشین جلوگیری شود.
در نهایت، ملاحظات اقتصادی نقش مهمی در انتخاب دستگاه دارند. عواملی مانند برند، تعداد محورها، دقت و ابعاد، قیمت دستگاه CNC تراش یا فرز را تعیین میکنند. ماشین‌های صنعتی سرمایه‌گذاری بزرگی هستند، اما بازگشت سرمایه آنها از طریق افزایش بهره‌وری و کیفیت تضمین می‌شود.
آینده CNC: هوش مصنوعی، رباتیک و صنعت 4.0
فناوری CNC در حال توقف نیست. با پیشرفتهای اخیر در هوش مصنوعی (AI)، یادگیری ماشین و رباتیک، انتظار می‌رود که آینده CNC شاهد تحولات هیجان‌انگیزی باشد:
- ماشین‌کاری هوشمند: دستگاه‌های CNC با قابلیت یادگیری و بهینه‌سازی خودکار فرآیندها بر اساس داده‌های تولید.
- ادغام با رباتیک: استفاده از ربات‌ها برای بارگذاری و تخلیه قطعات، تعویض ابزار و حتی بازرسی کیفیت، که به اتوماسیون کامل خطوط تولید منجر می‌شود.
- صنعت 4.0 (Industry 4.0): اتصال دستگاه‌های CNC به یکدیگر و به سیستم‌های مدیریت تولید از طریق اینترنت اشیا (IoT)، برای پایش و کنترل لحظه‌ای فرآیندهای تولید از راه دور.
- چاپ سه‌بعدی ترکیبی: ادغام قابلیت‌های افزودنی (مانند چاپ سه‌بعدی فلزات) با قابلیت‌های کاهنده (ماشین‌کاری CNC) در یک دستگاه واحد برای تولید قطعات با پیچیدگی‌های بی‌نظیر و کیفیت سطح بالا.
این تحولات، نقش CNC را در تولید مدرن بیش از پیش پررنگ کرده و به صنایع کمک میکنند تا با چالش‌های تولید سریع‌تر، دقیق‌تر و هوشمندتر، کنار بیایند.
سوالات متداول (FAQ) درباره دستگاه CNC
در این بخش، به برخی از سوالات رایج درباره دستگاه‌های CNC پاسخ می‌دهیم:
۱. تفاوت اصلی دستگاه CNC با ماشین‌کاری سنتی چیست؟
تفاوت اصلی در اتوماسیون و کنترل کامپیوتری است. در ماشین‌کاری سنتی، اپراتور به صورت دستی ماشین را کنترل میکند و دقت و تکرارپذیری به مهارت او بستگی دارد. اما در CNC، یک برنامه کامپیوتری تمام حرکات و عملیات را با دقت بالا کنترل میکند، که منجر به تکرارپذیری، سرعت و دقت بسیار بالاتر می‌شود.
۲. یادگیری کار با دستگاه CNC دشوار است؟
یادگیری اصول اولیه و کار با نرم‌افزارهای CAD/CAM نیاز به آموزش و تمرین دارد. با این حال، با توجه به رابط‌های کاربری گرافیکی و آموزش‌های موجود، یادگیری آن برای افراد علاقه‌مند و با پشتکار امکان‌پذیر است. اپراتوری دستگاه نیز نیاز به آشنایی با فرآیندهای ماشین‌کاری و ایمنی دارد.
۳. هزینه خرید و نگهداری دستگاه CNC چقدر است؟
هزینه دستگاه‌های CNC بسته به نوع، اندازه، دقت، برند و قابلیت‌های آن بسیار متفاوت است. از مدلهای کوچک و رومیزی با قیمت‌های نسبتاً پایین تا ماشین‌آلات صنعتی بزرگ با هزینه‌های بسیار بالا وجود دارد. نگهداری نیز شامل تعویض قطعات مصرفی، کالیبراسیون و سرویس‌های دوره‌ای است.
۴. چه نرم‌افزارهایی برای کار با CNC استفاده می‌شود؟
برای طراحی (CAD) نرم‌افزارهایی مانند SolidWorks, AutoCAD, Inventor, CATIA رایج هستند. برای برنامه‌نویسی ماشین‌کاری (CAM) نرم‌افزارهایی چون Mastercam, powermill, Fusion 360, VCarve و ArtCAM کاربرد دارند.
۵. آیا دستگاه CNC برای کسب‌وکارهای کوچک مناسب است؟
بله، امروزه مدلهای کوچک‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر CNC نیز در بازار موجود است که برای کارگاه‌های کوچک، تولیدکنندگان سفارشی و حتی هنرمندان بسیار مناسب هستند و امکان تولید قطعات پیچیده و با کیفیت را فراهم میکنند.
سخن پایانی
یکی از رایج‌ترین سوالاتی که در این مقاله به آن پاسخ داده شد این سوال است که دستگاه CNC چیست و چه کاربردی دارد؟ انواع این دستگاه اهمیت بسیار بالایی در برش متریال و ابزارهای مختلف دارند و در اغلب کسب‌و‌کارها مورد استفاده قرار می‌گیرند. دستگاه CNC نمونه ای از یک دستگاه به‌روز و ساخته شده با تکنولوژی‌های نوین است که در صنایع مختلف بهکار می‌رود. این دستگاه به‌گونه‌ای طراحی شده است که با کدهای برنامه نویسی خاص کار و دستورات لازم را اجرا میکند. زبان برنامه نویسی این دستگاه G-Code است. یکی از مراکز معتبر در زمینه تولید انواع قالب های برای تولید قطعات پلاستیکی شرکت ساپل است که تجربه‌ای درخشان در این زمینه دارد.
گالن پلاستیکی
بطری پلاستیکی
درب پلاستیکی
باسلام
ممنون میشم لیست قیمت رو لطف کنید
احمدزاده
سلام درود بر شما لطفا بفرمایید قیمت چه مورد دقیقا؟