سی ان سی (CNC) و کاربرد آن در صنعت

سی ان سی (CNC)  و کاربرد آن در صنعت

سی ان سی (CNC) اصطلاحی است که معمولاً در ساخت و کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد ، اما دقیقاً مخفف اختصاری CNC چیست و دستگاه سی ان سی چیست؟

اصطلاح CNC به معنای “کنترل عددی رایانه” است.

ماشینکاری سی ان سی فرایندی است که در آن به طور معمول از کنترل های رایانه ای و ماشین آلات برای تولید قطعه که به صورت سفارشی طراحی شده استفاده میکنند.

cnc1این فرایند برای طیف گسترده ای از مواد از جمله فلزات ، پلاستیک ، چوب ، شیشه ، فوم و کامپوزیت ها مناسب است .

و در صنایع مختلف از جمله ماشین سازی های کوچک و بزررگ کاربرد دارد.

در واقع دستگاه CNC نمایانگر یک سیستم واقعی قابل برنامه ریزی است که قادر به انجام مستقل عملیات ماشینکاری CNC با کمترین دخالت نیروی انسانی در حین کار میباشد .

دستگاه  CNC سی ان سی اغلب در فرآیندهای مانند چاپ سه بعدی یا فرآیندهای تولید انبوه قطعه مشابه که قالب مشخصی را دارند ارائه می شوند.

ماهیت خودکار ماشینکاری CNC امکان تولید با دقت و ظرافت بالا ، قطعات ساده و مقرون به صرفه بودن را در هنگام تولید ​​فراهم می کند

تفاوت سیستم های NC ، CNC و DNC

سیستم‌های NC، از سخت‌افزار الکترونیکی بر پایه تکنولوژی مدارهای دیجیتالی استفاده می‌کنند.

CNC یک مینی کامپیوتر یا میکرو کامپیوتر را برای کنترل ماشین ابزار بکار می‌گیرد و تا حد امکان مدارهای سخت‌افزار اضافی را در واحد کنترل حذف نماید.

گرایش  NC مبتنی بر سخت‌افزار و CNC مبتنی بر نرم‌افزارمیباشد.

که انعطاف‌پذیری سیستم را افزایش داده و امکان تصحیح برنامه‌ها را در حین استفاده فراهم ساخته است.

در دستگاه NC چیزی به نام کامپیوتر یا سنسور وجود ندارد؛

ولی در دستگاه CNC قطعه کار را روی صفحه  سنسور دار گذاشته و در اصطلاح آن را بند می‌کنیم.

دستگاه به کمک هوش مصنوعی خود و با دادن طرح به کامپیوتر دستگاه، می‌تواند با حرکت ۳ محور خود طرح مورد نظر را روی قطعه کار پیاده کند.

در سیستم DNC از یک رایانه مرکزی برای هماهنگ کردن عملیات همزمان چند ماشین سی ان سی استفاده می شود.

Nc.Cnc

 

مراحل اصلی ماشینکاری سی ان سی

  • طراحی مدل CAD

  • تبدیل مدل CAD به یک برنامه سی ان سی

  • اعمال برنامه به دستگاه سی ان سی

  • اجرای عملیات ماشینکاری

طراحی مدل CAD

فرآیند ماشینکاری CNC با ایجاد یک طراحی 2 بعدی یا 3 بعدی توسط نرم افزارها ی گوناگون در این زمینه همچون SOLID WORK ، CATIA  و … توسط کاربر یا یک شرکت خدمات طراحی CAD / CAM آغاز می شود.

نرم افزار طراحی به کمک رایانه (CAD) به طراحان و تولید کنندگان این امکان را می دهد تا یک مدل و نمونه کار برای قطعات و محصولات خود را به همراه مشخصات فنی لازم مانند ابعاد و هندسه به صورت دقیق طراحی کنند.

طراحی قطعات ماشین کاری CNC توسط قابلیت ها (یا عدم توانایی) دستگاه و ابزار CNC محدود می شود.

به عنوان مثال ، اکثر ابزارهای ماشینکاری CNC استوانه ای هستند ، بنابراین هندسه های جزئی ممکن است از طریق فرآیند ماشینکاری CNC محدود شوند زیرا این ابزار باعث ایجاد بخش های گوشه ای خمیده می شود.

علاوه بر این ، خواص مواد در حال ماشینکاری ، طراحی ابزار و قابلیت های کاری در دستگاه باعث محدودیت بیشتر امکانات طراحی از قبیل حداقل ضخامت قطعه ، حداکثر اندازه قطعات و گنجاندن و پیچیدگی حفره های داخلی و سایر ویژگی ها می شود.

پس از اتمام طراحی CAD ، طراح آن را به فرمت فایلهای سازگار با دستگاه سی ان سی مانند STEP یا IGES تبدیل می کند.

نحوه تبدیل فایل CAD

فایل طراحی شده CAD با استفاده از یک نرم افزار ، به طور معمول نرم افزار (CAM) به کمک رایانه ،پس از استخراج هندسه قطعه و تولید مختصات عددی به منظور کنترل دستگاه CNC و دستکاری ابزار برای تولید قسمت طراحی شده به صورت سفارشی استفاده میشود.

 

تعریف G کد ها و M کد ها

دستگاه های سی ان سی از چندین زبان برنامه نویسی استفاده  میکنند.

G-CODE وM-CODE ها از شناخته شده ترین زبانهای برنامه نویسی CNC می باشند.

جی کد ها زمان ، مکان و نحوه حرکت دستگاه ها را کنترل می کنند.

به عنوان مثال ، چه زمانی روشن یا خاموش شود ، با چه سرعت و شتابی محور ها حرکت کنند.

از کدام مسیر به مکان مورد نظر حرکت کنند و…

هر جی کد مخصوص عملکرد خاصی در دستگاه سی ان سی می باشد.

برای مثال جی کد مربوط به حرکت خطی G0 و  G1 می باشند و جی کد های مربوط به حرکت دوار G2 و G3 میباشند و …

M-code ها نیز به عنوان عملکردهای کمکی دستگاه را به خصوص در هنگام استفاده از پی ال سی ها و اچ ام آی ها برای کنترل و مانیتورینگ دستگاه سی ان سی برای عملکرد های جانبی استفاده میشوند .

مانند رفتن به حالت اتوماتیک دستگاه و باز و بسته شدن درپوش دستگاه در شروع و پایان تولید و …

پس از تولید برنامه  ، اپراتور آن را به دستگاه CNC بارگذاری می کند.

راه اندازی دستگاه

قبل از اینکه اپراتور برنامه جی کد را اجرا کند ، ابتدا باید دستگاه CNC را برای کار آماده کنند

این آماده سازی ها شامل قرار دادن قطعه کار به طور مستقیم برروی قسمت مورد نظر دستگاه و اتصال ابزار مورد نیاز مانند  مته و میلگردها و … به دستگاه جهت انجام عمکرد مورد نظر ما میباشد.

پس از راه اندازی کامل دستگاه ، اپراتور می تواند برنامه  را اجرا کند.

برنامه  به عنوان دستورالعمل دستگاه CNC عمل می کند.

با شروع برنامه فرآیند ماشینکاری سی ان سی شروع می شود و این برنامه دستگاه را در طی فرایند راهنمایی می کند و زمینه ی را برای تولید یک قطعه یا محصول که از قبل طراحی شده را بر عهده دارد.

انواع عملیات ماشینکاری CNC

ماشینکاری CNC یک فرایند تولیدی است که برای صنایع متنوعی از جمله خودرو ، هوافضا ، ساخت و ساز و کشاورزی مناسب است و قادر به تولید طیف وسیعی از محصولات از قبیل قطعات اتومبیل ، تجهیزات جراحی ، موتورهای هواپیما و ابزار دستی و کشاورزی است.

بسته به نوع عملیات ماشینکاری که انجام می شود ، دستگاه مخصوص به آن را برای تولید قسمت یا محصول طراحی شده به کار می گیرند.

در حالی که این تجهیزات ممکن است از نظر عملیاتی باهم متفاوت باشند اما ادغام مؤلفه ها و نرم افزارهای کنترل عددی رایانه در کلیه تجهیزات و فرآیندهای ماشینکاری CNC سازگاری دارد.

دستگاههای سی ان سی در مدلهای استاندارد و رومیزی موجود است.

دستگاههای استاندارد  می توانند برای انجام یک عمل خاص مانند پرس مته یا انجام چندین عملیات مانند دستگاههای فرز و تراش تعیین شوند.

دستگاههای  رومیزی کوچکتر و سبک وزن تر از همتایان بزرگتر خود هستند.

به طور معمول در مدلهای رومیزی از مواد نرمتری مانند پلاستیک و قطعات کوچکتر استفاده می کنند و برای خروجی های سبک تا متوسط تولید مناسب هستند.

این بخش برخی از متداول ترین عملیات ماشینکاری CNC مکانیکی را مورد بررسی قرار می دهد از جمله:

  • سوراخکاری

  • فرز

  • پیچ

سوراخکاری

سوراخکاریسوراخکاری یک فرآیند ماشینکاری است که از ابزار های  مته یک یا چند تایی برای تولید سوراخ های استوانه ای در قطعه کار استفاده میکنند.

با این حال ، عملیات سوراخکاری زاویه ای نیز می تواند با استفاده از پیکربندی های تخصصی ماشین و دستگاه های نگهدارنده کاری انجام شود.

پارامترهای مختلف فرآیند سوراخکاری شامل میزان فشار ،سرعت انجام کار ، سوراخ کاری مرحله به مرحله ،به صورت ضربه ای و  … را میتوان توسط دستگاه سی ان  سی و با استفاده از کنترلر های مختلف از جمله پی ال سی کنترل کرد.

انواع مته های مختلف برای سوراخ کاری موجود است که شامل:

  • مته spotting drills (برای تولید سوراخ های کم عمق)

  • مته peck drills (برای کاهش مقدار تراشه بر روی قطعه کار)

  • مته های screw machine drills (برای تولید سوراخ)

  • مته chucking reamers (برای بزرگ کردن سوراخ هایی که قبلاً تولید شده اند)

فرز سی ان سی

فرز سی ان سیفرز فرآیندی ماشین کاری است که در آن با استفاده از ابزارهای برش چند نقطه ای برای برداشتن مواد از قطعه کار استفاده می کند.

قابلیت های عملیاتی فرآیند فرزکاری شامل تراشیدن وحکاکی ، برش کم عمق ، سطوح مسطح و حفره های کف صاف در قطعه کار و برش حفره های عمیق مانند ایجاد شکافها در قطعه کار است.

فرز برای چرخاندن قطعه کار از ابزارهای برش چند نقطه ای استفاده می کند.

ابزارهای فرز به صورت افقی یا عمودی هستند و شامل فرزهای انتهایی ، فرز های مارپیچ و فرز های چمبر هستند.

فرزها قادر به حرکت سه محوره هستند و مدل های پیشرفته تر دارای محورهای اضافی هستند.

انواع فرز های موجود شامل فرز دستی ، فرز ساده ، و دستگاه های فرز همه کاره است.

سی ان سی تراش

سی ان سی تراش

تراش یک فرآیند ماشینکاری است که از ابزارهای برش تک نقطه ای برای حذف مواد از سطح قطعه چرخان استفاده می کند.

به طور معمول ماشین تراشکاری ابزار برش را با حرکت خطی در امتداد سطح قطعه کار چرخان حرکت میدهد و مواد اطراف سطح قطعه را تا رسیدن به قطر مورد نظر تراش می دهد تا قطعات استوانه ای به طراحی مورد نظر شکل بگیرد.

طراحی ابزار تراش بسته به نوع کاربرد خاص متفاوت است.

دستگاه سی ان سی  برش CO2 و پلاسما

پلاسمادر این دستگاه به منظور تولید  گرما بالا برای برش فلزات از قوس الکتریکی ایجاد شده توسط موادی مثل پلاسما و یا CO2 استفاده میکنند.

و با انرژِی حرارتی ایجاد شده برش لازم را ایجاد میکنند.

این فرآیند در درجه نخست برای فلزات به کار برده می‌شود. اما می‌توان از آن برای سطوح دیگر هم استفاده کرد.

سی ان سی  برش واترجت

واتر جتدر این دستگاه مبتنی بر فشار مایع آب و در حالت قوی تر ترکیب آب و شن و یا هر ماده دیگری که قدرت سایندگی بالا داشته باشد جهت برش دادن قطعات استفاده میشود.

از دستگاه واترجت معمولا برای برش موادی استفاده می‌شود که تحمل مقاومت در برابر حرارت بالای دستگاه‌های دیگر مثل پلاسما را ندارند.

به عنوان مثال از این دستگاه در صنعت هوافضا و معدن استفاده می‌شود.

دستگاه واترجت برای ساختارهایی به کار می‌رود که به برش‌های پیچیده نیاز دارند.

زیرا عدم حرارت دستگاه مانع از هر نوع تغییری در مواد مورد نظر می‌شود.

دستگاه سی ان سی (CNC) وایرکات

وایر کاتاین دستگاه با استفاده از جرقه‌های الکتریکی طرح را روی قطعه کار ایجاد می‌کند.

عملکرد این دستگاه با تخلیه جریان بین دو الکترود انجام گرفته و در نتیجه بخش‌هایی از قطعه کار را حذف می‌کند.

زمانی که فاصله بین الکترودها کمتر می‌شود، میدان الکتریکی شدیدتر ایجاد شده و عملکرد دستگاه قوی‌تر می‌شود.

این فرایند باعث می‌شود جریان از دو الکترود عبور کند.

در نتیجه تکه‌های قطعه کار توسط هر کدام از الکترودها حذف و برداشته می شوند.

طراحی نرم افزاری

همانطور که در قبل تر ذکر شد ، طیف گسترده ای از عملیات ماشینکاری موجود است.

بسته به نوع عملکرد ماشینکاری که انجام می شود ، فرایند ماشینکاری CNC انواع مختلفی از برنامه های نرم افزاری ، ماشین آلات و ابزارهای مختلفی را به کار می برد تا شکل یا طراحی مورد نظر خود را تولید کند.

فرآیند ماشینکاری  از برنامه های نرم افزاری استفاده می کند تا از بهینه سازی ، دقت و صحت بخشی از قسمت یا محصول طراحی شده به طور حتم اطمینان حاصل کند.

کنترل سی ان سی

برنامه های کاربردی نرم افزاری مورد استفاده عبارتند از:

  • CAD

  • CAM

  • CAE

CAD

نرم افزار طراحی به کمک رایانه (CAD) برنامه ای است که برای تهیه و تولید نمای 2 بعدی یا 3 بعدی قطعات جامد و همچنین اسناد فنی و مشخصات لازم مرتبط با آن استفاده می شود.

طرح ها و مدل های تولید شده در یک برنامه CAD معمولاً توسط یک برنامه CAM استخراج میگردد تا برنامه  لازم را برای تولید قطعه از طریق یک روش ماشینکاری CNC ایجاد کند.

همچنین می توان از نرم افزار CAD برای تعیین و تعریف ویژگی های بهینه قطعات ، ارزیابی و تأیید طرح های قطعات ، شبیه سازی محصولات بدون نمونه و استفاده از داده های طراحی به تولید کنندگان و نیاز بازار استفاده کرد.

CAM

نرم افزار CAM با کمک رایانه برنامه ای است که اطلاعات فنی را از مدل CAD استخراج می کند و برنامه تولید ماشین لازم برای اجرای دستگاه CNC و دستورالعمل ابزار جهت تولید قسمت طراحی شده به صورت سفارشی مبتنی بر جی کد ها  تولید می کند.

نرم افزار CAM دستگاه CNC را قادر می سازد بدون کمک اپراتور کار کند و می تواند به خودکارسازی ارزیابی محصول نهایی کمک کند.

CAE

نرم افزار مهندسی به کمک رایانه (CAE) برنامه ای است که مهندسان در مراحل قبل از پردازش ، تجزیه و تحلیل و پس از پردازش مراحل توسعه استفاده می کنند.

از نرم افزار CAE بعنوان ابزار پشتیبانی کمکی در برنامه های کاربردی تجزیه و تحلیل مهندسی ، مانند طراحی ، شبیه سازی ، برنامه ریزی ، ساخت ، تشخیص و تعمیر استفاده می شود و تا ممرحله ارزیابی و اصلاح طراحی محصول کمک می کند.

انواع نرم افزار CAE موجود شامل تجزیه و تحلیل قطعات (FEA) ، دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و نرم افزار دینامیک چند بدنه (MDB) است.

برخی از برنامه های نرم افزاری ، تمامی نرم افزارهای CAD ، CAM و CAE را ترکیب کرده اند.

این برنامه یکپارچه ، که به طور معمول به عنوان نرم افزار CAD / CAM / CAE نامیده می شود ، به یک برنامه نرم افزاری واحد اجازه می دهد تا کل فرآیند ساخت از طراحی گرفته تا تجزیه و تحلیل و تولید را مدیریت کند.

انواع کنترلر دستگاه ها سی ان سی (CNC Controller)

CNC CONTROLLER

  • کنترلر فانوک ساخت ژاپن(FANUC CONTROL)

  • کنترلر سین سیناتی ساخت انگلستان (CINCINATI CONTROL)

  • کنترلر زیمنس ساخت آلمان (SIEMENS CONTROL)

  • کنترلر هاست ساخت تایوان (HUST CONTROL)

  • کنترلر مازاک ساخته ژاپن (MAZATROL CONTROL)

  • کنترلر هایدن هاین ساخت آلمان (HEIDENHAIN CONTRO)

  • کنترلر میتسوبیشی ساخت ژاپن (MITSUBISHI CONTROL)

  • کنترلر گروندیک ساخت آلمان (GRUNDIG CONTROL)

  • کنترلر میکرون ساخت سوئیس (MIKRON CONTROL)

  • کنترلر هکرت ساخت آلمان (HECKERT CONTRO)

  • کنترلر هرمله ساخت آلمان (HERMELE CONTROL)

  • کنترلر آلن برادلی ساخت آمریکا (ALLEN BRADLEY CONTROL)

  • کنترلر فیلیپس ساخت آلمان (PHILIPSE CONTROL)

  • کنترلر یسنک ساخت ژاپن (YASNAC CONTROL)

  • کنترلر فاگور ساخت اسپانیا (FAGOR CONTROL)

  • کنترلر جی اس کا ساخت چین (GSK CONTROL)

علاوه بر کنترلر های بالا همچنین بعضی از کنترلر های پی ال سی (PLC) ، که قابلیت دریافت و انتقال فایل جی کد را دارند نیز در سیستم های اتوماسیون بر روی دستگاه های سی ان سی نصب و استفاده میگردند.

از جمله این کنترلر ها می توان به PLC  های شرکت هایی که در زمینه اتوماسیون صنعتی فعالیت دارند همچون دلتا (DELTA) و فتک (FATEK) اشاره کرد که این برای بعضی از محصولات خود این امکان را فراهم ساخته اند.

امکان مانیتور و برنامه ریزی آن نیز بر رو اچ ام آی (HMI)هایی که قابلیت انتقال فایل جی کد را دارند امکان پذیر است که کار را برای کاربر به مراتب راحت تر خواهد ساخت.

انواع مواد در فرایند ماشینکاری سی ان سی

  • فلز (به عنوان مثال ، آلومینیوم ، برنج ، استیل ، فولاد آلیاژی و غیره)

  • پلاستیک (به عنوان مثال ، PEEK ، PTFE ، نایلون و غیره)

  • چوب

  • فوم

  • کامپوزیت

سختی مواد ، مقاومت کششی ، استحکام برشی و مقاومت شیمیایی و مقاومت دمایی مواد را در هنگام عملیات ماشینکاری باید در نظر گرفت و متناسب با قطعه ابزار مخصوص را تهیه نمود.

به طور معمول ، قطعه کار ابتدا فاز اولیه را طی می کند که تقریباً به شکل و ابعاد تقریبی ، طراحی شده و سفارشی پردازش نزدیک شود.

سپس مرحله نهایی که در آن برش کم عمق را تجربه می کند تا به صورت دقیق تر تولید گردد.

 

کاربرد دستگاه سی ان سی در اتوماسیون

اتوماسیونطیف گسترده ای از قابلیت ها و کارایی های ارائه شده توسط فرآیند ماشینکاری سی ان سی ، به آن کمک می کند تا در صنایع مختلف و در زمینه اتوماسیون صنعتی کاربرد زیادی داشته باشد. از جمله :

  • خودرو

  • هوافضا

  • ساخت و ساز

  • کشاورزی

و این امکان را برای تولید طیف وسیعی از محصولات ، مانند اجزای هیدرولیک ، پیچ ها ،  شفت ها و … فراهم کند.

با وجود تطبیق پذیری و قابل تنظیم بودن فرآیند ، ساخت برخی از قسمت ها (به عنوان مثال ، اجزای بزرگ یا سنگین) چالش های بیشتری را نسبت به سایر موارد به وجود می آورد.

 

چالش های ماشینکاری قطعات بزرگ با اجزای سنگین

سی ان سی

  • برای موقعیت یابی و پردازش به تجهیزات تخصصی نیاز دارد

  • برای تجهیزات تخصصی نیاز به آموزش اپراتور دارد

  • کنترل دستگاه پیچیده تر است

  • ممکن است برای منطقه کاری بسیار بزرگ و سنگین باشد

  • مقادیر زیادی گرما در طی فرآیند ایجاد می شود

  • احتمال بیشتر اعوجاج

 

 

گروه راما کنترل با استفاده از جدید ترین و به روزترین متد های کنترل برای انواع مختلف دستگاه CNC و NC آماده ارائه خدمات در زمینه مشاوره ، طراحی و اجرا میباشد برای اطلاعات بیشتر در این زمینه با ما تماس بگیرید.

بهرنگ کرمیان
می 27, 2020