دستگاه cnc

 

دستگاه cnc

کلمه اختصاصی عبارت Computer Numerical Control به معنی کنترل عددی کامپیوتر است.

دستگاه سی ان سی دارای یک مینی کامپیوتر است که به جای واحد کنترل دستگاه عمل می کند و در این دستگاه مدارهای سخت‌افزار اضافی در واحد کنترل تا حد امکان حذف شده است.

این مینی کامپیوتر برنامه‌ها و طرح های لازم برای برش و یا حک فلزات و غیر فلزات را ارسال می کند و می تواند با استفاده از رایانه بر روی فلز یا چوب تغییراتی ایجاد کند.

لازم به ذکر است که همه مراحل انجام کار و کار نهایی، از طریق کامپیوتر به دستگاه ارسال می‌شود. به همین دلیل برخی برش CNC را مثل یک ربات می دانند که از طریق برنامه ریزی، از دستورات مسئول دستگاه، اطاعت می کند.

برنامه در حافظه دستگاه برش CNC ذخیره شده و برنامه‌نویس کدها، برنامه‌ها و الزامات را نوشته و ویرایش می کند.

می توان گفت این دستگاه نوعی فرز صنعتی است که با استفاده از نرم افزارهای کامپیوتر، کنترل و هدایت می شود.

با استفاده از این دستگاه، شما می توانید طرح های فرزکاری و ماشین کاری چوب را با نرم افزارهای گرافیکی مناسب آماده کنید و ادامه کار را بر عهده دستگاه CNC بگذارید.

همچنین با استفاده از این دستگاه، برش های بسیار ظریف و دقیق انجام می گیرد.

انواع دستگاه‌های CNC

در مطلب زیر معروف ترین دستگاه های CNC را بررسی کرده ایم:

1- دستگاه CNC مسیریاب: این دستگاه معمولی CNC قادر به برش زدن و حکاکی فلز، قطعات بزرگ چوبی و پلاستیک است. کاربر در این مدل، روتر را دستکاری نمی‌کند ولی اطلاعات را وارد رایانه می‌کند و امکان برش سه بعدی را نیز به ما می دهد.

2- دستگاه CNC برش پلاسما: از این دستگاه برای برش چوب و فلز به صورت دو بعدی استفاده می‌شود و در این برش، فولاد یا سایر فلزات در قطرهای مختلف به وسیله یک مشعل برش داده می‌ شوند.

3- دستگاه واترجت: در این دستگاه جریان آب پرفشار به همراه مواد ساینده بسیار قوی مثل شن، وظیفه برش زنی را برعهده دارد و در هوافضا، شیشه، چوب، صنایع ساختمانی، قطعه‌سازی، خودروسازی، غذایی، برق و نساجی کاربرد دارد.

4- دستگاه پرینتر سه بعدی CNC: این دستگاه، با فناوری مشابه دستگاه‌های CNC برش لیزر عمل می‌کند اما در آن یک اکسترودر تعبیه شده تا زمانی که محصول کامل شود، آرام پلاستیک را در حرکتی پیاپی ته نشین کند.

5- دستگاه هوابرش: در این دستگاه از سوخت گاز به همراه اکسیژن برای برش فلزات استفاده می‌شود. همانطور که می دانید سرعت برش زنی چوب پایین است و در برخی صنایع از دستگاه لیزری و یا برش پلاسما برای برش چوب استفاده می شود.

این دستگاه‌ها معمولا در ساخت کامپیوترها، تلفن‌های همراه، تبلت‌ها و … استفاده می‌شوند.

6- دستگاه فرز CNC: در این دستگاه به جای لیزر، از ابزاری برای براده‌ برداری استفاده می‌شود و برای برش زدن و یا حکاکی روی فلزات، چوب و انواع سنگ مناسب است.
7- دستگاه‌های Pick and Place CNC: این دستگاه چندین دهانک دارد و باعث جمع شدن قطعات الکتریکی می شود و آن‌ها را در مکان مورد نظر قرار می‌دهند.
8- دستگاه CNC برش لیزر: این دستگاه شبیه به برش پلاسما عمل می‌کند و از یک نوع لیزر قدرتمند برای برش چوب، فلز و پلاستیک استفاده می شود.

انواع دستگاه‌های CNC با توجه به نوع برش

دستگاه‌های CNC مخصوص برش سنگ:

معمولا از دستگاه‌های فرز معمولی برای کنده‌کاری و برش سنگ استفاده می شود.

 

دستگاه‌های CNC برای برش چوب:

این دستگاه‌ها برای برش چوب و MDF کاربرد دارند. اغلب از دستگاه‌های فرز برای این کار استفاده می‌کنند.

 

دستگاه‌های CNC برش فلز:

از این دستگاه‌ها می‌توان به روتر، پلاسما، لیزر، فرز، هوابرش، واترجت و غیره اشاره کرد.

 

دستگاه‌های CNC برش چرم:

از دستگاه‌های فرزی و لیزری برای برش چرم استفاده می شود.

 

دستگاه‌های CNC برش پارچه:

دستگاه‌های واترجت و لیزری CNC برای برش پارچه کاربرد دارند.

 

دستگاه‌های CNC برش لیزری:

این دستگاه‌ها چرم، پارچه، کاغذ، سنگ، فلزات، جواهرات، پلاستیک، قطعات الکترونیکی را برش می‌زنند.

 

دستگاه‌های CNC حکاکی و منبت‌کاری:

از این دستگاه ها برای ورق فلزی، سنگ، شیشه، چوب، حکاکی و منبت‌کاری استفاده می شود.

مزایای استفاده از دستگاه CNC

ماشین CNC توانایی کار 24 ساعته و مداوم را دارد و ممکن است در 1 سال، فقط برای سرویس و نگهداری خاموش شود.
شما می توانید با به روز کردن نرم افزارهای CNC، سرعت ماشین را زیاد کنید. این بدان معناست که این دستگاه، با تکنولوژی و متدهای روز همگام است که این ویژگی برای فناوری امروزه بسیار حائز اهمیت است.
دستگاه CNC دقت بسیار زیادی در برش و حک مواد اولیه از قبیل چوب و پلاستیک دارد که باعث عدم اتلاف مواد، هنگام حک یا برش شده و این کار بالا رفتن بازدهی تولید کالا یا خدمات را در پی دارد.
دستگاه CNC به خاطر دارا بودن پردازش چند عملکرد، تولید را افزایش می دهد.
درحالیکه یک مهندس ماهر ممکن است بارها قطعه مشابهی را تولید کند و هر دفعه یک قطعه تغییرات جزئی داشته باشد، اما یک ماشین CNC همیشه یک قطعه را با دقت بسیار زیاد و با کیفیت یکسان تولید می کند.

بخش‌های مختلف یک دستگاه CNC

سیستم های ورودی: به دستگاه‌هایی که برای ورود برنامه در دستگاه CNC استفاده می‌شوند، می گویند و معمولاً از سه دستگاه ورودی نوار پانچ‌ خوان، نوار مغناطیسی خوان و کامپیوتر از طریق ارتباط RS-232-C استفاده می شود.
واحد کنترل ماشین (MCU): این بخش هسته مرکزی دستگاه CNC است و بر روی دستگاه CNC کنترل دارد،
عملکردهای مختلف MCU عبارتند از:

• دریافت و خواندن دستورالعمل‌های رمزگذاری‌ شده
• رمزگشایی دستورالعمل رمزگذاری‌ شده
• پیاده سازی درون‌یابی (دایره‌ای، خطی و مارپیچی) برای تولید دستورات حرکت محور
• ارائه دستورات حرکت محور به مدارهای تقویت‌کننده برای هدایت مکانیسم‌های محور
• دریافت سیگنال‌های بازخورد موقعیت و سرعت برای هر محور محرک
• اجرای توابع کنترل کمکی مانند Coolant یا خاموش/روشن Spindle و تغییر ابزار

ابزار ماشین: ابزار ماشین CNC دارای یک جدول و یک اسپیندل برای کنترل موقعیت و سرعت است. جدول ماشین در جهت محور X و Y و اسپیندل در جهت محور Z کنترل می‌شوند.
سیستم درایوینگ: سیستم درایوینگ دستگاه CNC حاوی مدارهای تقویت‌کننده، موتورهای محرک و پیچ ساچمه‌ای است. MCU سیگنال‌های هر محور (یعنی موقعیت و سرعت) را به مدارهای تقویت‌کننده می‌دهد. سپس سیگنال‌های کنترلی برای تحریک موتورهای محرک تقویت می‌شود و موتورهای محرک فعال، پیچ ساچمه‌ای سربی را برای قرار دادن میز ماشین می‌چرخانند.
سیستم بازخورد یا فیدبک: این سیستم متشکل از ترانسدیوسر هایی است که به عنوان سنسور عمل می کنند. به آن سیستم اندازه گیری هم گفته می شود.

این بخش شامل ترانسدیوسرهای موقعیت و سرعت است که به طور مداوم موقعیت و سرعت ابزار برش را در هر لحظه کنترل می کند. MCU سیگنال‌ها را از این ترنسدیوسرها دریافت می‌کند و از اختلاف بین سیگنال‌های مرجع و سیگنال‌های فیدبک برای تولید سیگنال‌های کنترل برای تصحیح خطاهای موقعیت و سرعت استفاده می‌کند.

 

واحد نمایش: از یک مانیتور برای نمایش برنامه‌ها، دستورات و سایر اطلاعات مفید دستگاه CNC استفاده می‌شود.

چگونه یک دستگاه CNC مناسب بخریم؟

هنگام خرید دستگاه cnc باید ویژگی های دستگاه، متناسب با نیاز شما باشد. در این مطلب ویژگی های مهم یک دستگاه سی ان سی را بررسی کرده ایم.

 

ابعاد مورد انتظار

باید بدانید قصد برش چه نوع سطوحی را دارید و در مرحله بعد در خصوص ابعاد دستگاه تصمیم بگیرید.

ابعاد دستگاه شامل مساحت میز و ارتفاع محور z است. البته برخی تولید کنندگان دستگاه CNC ابعاد دستگاه را متناسب با نیاز مشتری تولید می کنند.

 

نوع عملکرد دستگاه

عملکرد دستگاه‌های CNC به سه دسته تقسیم می شود: حکاکی، برشکاری و سوراخکاری.

باید طبق هدف موردنظر انواع مختلف این دستگاه را انتخاب کنید؛ به عنوان مثال cnc چوب هر سه کار ذکر شده را انجام می دهد.

 

سیستم حرکتی دستگاه CNC

موتورها باعث حرکت چرخشی می شوند. این حرکات باید به حرکت خطی تبدیل شده که این کار بر عهده سیستم حرکتی دستگاه است.

برای این منظور می‌توان از بال اسکرو، تسمه تایم و یا چرخ دنده استفاده کرد. معمولا بهترین گزینه برای محورهای طولانی تر مثل x و y ، دنده شانه‌ای است و برای محور z که طول کمتری در مقایسه با دو محور قبلی دارد بال اسکرو مناسب‌تر است.

با اینکه بال اسکرو در مقایسه با دیگر موارد، سرعت کمتری دارد اما گشتاور و دقت بالاتری را فراهم می‌کند.

 

کنترلر دستگاه

دستورات داده شده به دستگاه، باید به زبان قابل فهم دستگاه CNC باشد.

کنترلر، واسطه‌ای است بین اپراتور و دستگاه که پس از دریافت دستورات اپراتور که به زبان G-Code نوشته می‌شوند، آن‌ها را به موتورهای متصل به بازوها منتقل می‌کند.

 

نوع موتور

در دستگاه CNC از دو نوع موتور استفاده شده است: استپ موتور و سروو موتور. در مقایسه این دو می‌توان گفت سروو موتورها دقت بیشتری نسب به استپرموتورها دارند و از سیستم فیدبک استفاده می‌کنند. از طرفی دیگر، معمولا استپ موتورها قیمت کمتری از سروو موتورها دارند.

 

اسپیندل موتور

اسپیندل در CNC وظیفه تولید حرکت چرخشی و همینطور نگهداشتن ابزار کار را بر عهده دارد.

دور موتور اسپیندل یکی از عناصر تعیین کننده دقت براده بردای در دستگاه سی ان سی است.

هنگام خرید اسپیندل برای دستگاه سی ان سی به تول چنجر بودن یا دستی بودن آن توجه کنید. اگر در حین کار نیاز است که ابزار کار به دفعات زیاد تعویض شود بهتر است از نوع تول چنج استفاده شود.

یکی دیگر از موارد مهم در انتخاب اسپیندل توان دستگاه است. با توجه به سطحی که قرار است در دستگاه سی ان سی قرار گیرد باید انتخابی متفاوت داشته باشید؛ مثلا برای استفاده از اسپیندل در CNC چوب، بهتر است از سرعت 18000 تا 36000 دور در دقیقه استفاده شود.

سرعت‌های بالاتر منجر به سوختن و تغییر رنگ چوب می‌شوند. برای کار روی قطعات ظریف‌تر مثل طلا و جواهرات به سرعت بیشتری نیاز است؛ مثلا 60000 دور در دقیقه. برای کار بر روی سنگ و اجسام سخت هم سرعت 18000 تا 24000 دور در دقیقه مناسب است.

این اعداد، بازه‌های پیشنهادی هستند و ممکن است بنا به ویژگی‌های خاص سطح مورد نظر، نیاز به توان‌های متفاوت داشته باشید.

 

میزان محور دستگاه CNC

آزادی حرکت دستگاه به تعداد محورهای آن وابسته است. هر چه تعداد محورها بیشتر باشد راحت‌تر می‌توان به قسمت‌های مختلف جسم مورد نظر دسترسی داشت.

دستگاه‌های CNC در انواع دو محوره، سه محوره، چهار محوره، پنج محوره و حتی بیشتر تولید می‌شوند. دستگاه چهار و پنج محوره علاوه بر سه بعدی اصلی، دارای دو بعد چرخشی هم هستند که این امر دسترسی به زوایای مختلفی از سطح جسم را ممکن می‌کند.

 

دقت ماشین cnc

دقت دستگاه سی ان سی تاثیر زیادی بر کیفیت محصول نهایی دارد. واحد اندازه‌گیری دقت میکرون است. این دقت با توجه به شرکت سازنده سی ان سی و متریال و ابزاری که برای ساخت آن استفاده می‌شود متفاوت است.

 

ریل و واگن (لینیرگاید) ماشین سی ان سی

ریل و واگن، وظیفه پشتیبانی از هدایت بار در مسیر خطی رفت و برگشت را بر عهده دارد. ریل و واگن، یک حرکت خطی با اصطکاک کم و روان و بدون لقی در دستگاه cnc را تضمین می‌کند.

نصب صحیح لینیرگاید تاثیر زیادی در عملکرد و طول عمر آن دارد. هنگام نصب ریل و واگن حتما از صاف و صیقلی بودن سطح زیر ریل مطمئن شوید؛ در غیر این صورت ریل و واگن با عبور از مسیر ناهموار دچار آسیب دیدگی خواهند شد و عملکرد کلی دستگاه تحت تاثیر قرار خواهد گرفت.

 

فیکسچر ماشین CNC

فیکسچر وسیله‌ای است که قطعه کار در آن قرار می‌گیرد تا آماده ماشین‌کاری شود. هدف از به کارگیری فیکسچر این است که قطعه کار با سرعت و دقت بالا در محل درست قرار گیرد.

فیکسچر‌ها انواع مختلفی شامل صفحه‌ای، قائم الزاویه، دورانی، چند ایستگاهی و … دارند که متناسب با نیاز باید یکی از آن‌ها را انتخاب کنید.

قدرت فیکسچر و سرعت آن در باز و بسته کردن قطعه کار اهمیت بسیار بالایی دارد. فیکسچر‌های مکشی (وکیوم) سرعت تعویض قطعه را بالا می‌برند.

 

روش جمع‌آوری براده‌های ماشین

وقتی که دستگاه روی قطعه مورد نظر تغییرات کافی را ایجاد می‌کند، ممکن است براده‌های قطعه کار به اطراف پخش شوند. روش جمع‌آوری براده در cnc طلا اهمیت بسیار بالایی دارد.

همچنین در دستگاه CNC چوب به دلیل آلودگی ناشی از پخش شدن براده‌های چوب، روش جمع‌آوری براده‌ها مهم است.

 

گارانتی دستگاه

با توجه به پیچیدگی‌ها و قیمت بالایی که دستگاه cnc دارد، حتما به گارانتی دستگاه توجه کنید.

 

همچنین اگر دستگاه بزرگ باشد کار با آن پیچیده‌تر از دستگاه‌های cnc رومیزی و کوچک خانگی خواهد بود؛ پس بهتر است مسائل آموزش اپراتور را هم مد نظر قرار دهید.