راهنمای کاربر: CNC چیست؟

کنترل عددی کامپیوتری (CNC) کنترل خودکار ابزارهای ماشینکاری با استفاده از نرم افزار تعبیه شده در یک میکرو کامپیوتر متصل به ماشین ابزار است. G-code پرکاربردترین زبان برنامه نویسی در CNC است.

فهرست مندرجات
تعاریف و مفاهیم
اجزاء
امکانات
اپلیکیشن‌ها
روند
واژه نامه

تعاریف و مفاهیم

NC (کنترل عددی)

NC شکلی از فناوری قابل برنامه ریزی است که از سیگنال های دیجیتال برای کنترل خودکار اجسام (مانند موقعیت و حرکت ماشین ابزار) استفاده می کند. 

فناوری NC

فناوری NC به فناوری کنترل خودکار اشاره دارد که از اعداد، حروف و نمادها برای برنامه ریزی فرآیندهای کاری خاص استفاده می کند.

سیستم NC

سیستم NC به سیستم یکپارچه ارگانیک ماژول های نرم افزاری و سخت افزاری اشاره دارد که عملکردهای فناوری NC را تحقق می بخشد. این حامل فناوری NC است.

سیستم CNC (سیستم کنترل عددی کامپیوتری)

سیستم CNC (کنترل عددی کامپیوتری) به سیستم کنترل عددی با یک کامپیوتر در هسته آن اشاره دارد.

ماشین تراش CNC

ماشین CNC به ماشینی اطلاق می شود که از فناوری کنترل عددی کامپیوتری برای کنترل فرآیند ماشینکاری استفاده می کند، مانند ماشین تراش، روتر، آسیاب و غیره یا ماشین ابزار مجهز به سیستم CNC.

NC 

کنترل عددی (NC) اپراتور را قادر می سازد تا از طریق اعداد و نمادها با ماشین ابزار ارتباط برقرار کند.

CNC 

CNC مخفف Computer Numerical Control است که تغییرات فوق العاده ای را در صنعت تولید به ارمغان آورده است. ماشین‌ابزارهای جدید با CNC صنعت را قادر می‌سازد تا به طور مداوم قطعاتی را با دقت‌هایی تولید کند که قبلاً فقط رویای آن را می‌توان داشت. اگر برنامه به درستی نوشته شده باشد و کامپیوتر به درستی برنامه ریزی شده باشد، می توان قطعات را به طور یکسان با همان درجه دقت تکثیر کرد. دستورات عملیاتی که ماشین ابزار را کنترل می کنند به طور خودکار با سرعت، دقت، کارایی و تکرارپذیری شگفت انگیز اجرا می شوند.

ماشینکاری CNC یک فرآیند تولید کامپیوتری است. دستگاه به یک کامپیوتر متصل است که به آن می گوید کجا و با چه سرعتی حرکت کند. در مرحله اول، اپراتور باید از یک برنامه نرم افزاری برای ترسیم اشکال و ایجاد مسیر ابزاری که ماشین دنبال می کند استفاده کند.

استفاده روزافزون در صنعت نیاز به پرسنل آموزش دیده در تهیه برنامه هایی را ایجاد کرده است که ماشین ابزار را برای تولید قطعاتی با شکل و دقت مورد نیاز راهنمایی می کنند. نویسندگان این راهنما را با در نظر گرفتن این موضوع آماده کرده اند تا رمز و راز را از CNC با استفاده از یک توالی منطقی و زبان ساده که همه می توانند درک کنند، از بین ببرند. نحوه تهیه برنامه به صورت گام به گام با مثال های کاربردی جهت راهنمایی کاربر توضیح داده شده است.

اجزاء

تکنولوژی CNC از سه عنصر اصلی یعنی قاب تخت ماشین، سیستم و تکنولوژی محیطی تشکیل شده است.

کیت قاب دستگاه شامل تخت، ستون، ریل راهنما، میز کار و سایر قطعات پشتیبانی مانند جا ابزار و مجله ابزار می باشد.

سیستم کنترل عددی از تجهیزات ورودی/خروجی، یک دستگاه کنترل عددی کامپیوتری، کنترل منطقی قابل برنامه ریزی (PLC)، یک دستگاه سرو درایو اسپیندل، یک دستگاه درایو سروو تغذیه و یک دستگاه اندازه گیری تشکیل شده است. در میان آنها، واحد کنترل ماشین (MCU) هسته سیستم کنترل عددی است.

فن آوری جانبی شامل ابزار (سیستم ابزار)، برنامه نویسی و فناوری مدیریت است.

امکانات

دقت بالا

ماشین های CNC محصولات مکاترونیک بسیار یکپارچه هستند که از ماشین آلات دقیق و سیستم های کنترل اتوماتیک تشکیل شده اند. آنها دقت موقعیت یابی و تکرار موقعیت بالایی دارند. سیستم انتقال و ساختار بسیار سفت و سخت و پایدار برای کاهش خطا هستند. در نتیجه، ماشین‌های CNC دقت ماشین‌کاری بالاتری دارند، به‌ویژه در قوام قطعات تولید شده در همان دسته. در نتیجه، کیفیت محصول پایدار است و نرخ عبور بالا است که پیشرفت قابل توجهی در ماشین‌ابزارهای معمولی است.

بازدهی بالا

دستگاه های CNC می تواند مقادیر زیادی از مواد را به طور مداوم برش دهد که به طور موثر در زمان پردازش صرفه جویی می کند. آنها همچنین دارای تغییر سرعت خودکار، تغییر ابزار و چندین عملکرد عملیاتی خودکار دیگر هستند که زمان کمکی را تا حد زیادی کوتاه می کند. هنگامی که یک فرآیند پردازش پایدار شکل گرفت، دیگر نیازی به انجام بازرسی یا اندازه گیری بین فرآیندی نیست. بنابراین، بهره وری ماشینکاری CNC 3-4 برابر ماشین ابزارهای معمولی یا حتی گاهی اوقات بیشتر است.

سازگاری بالا

ماشین های CNC پردازش خودکار را طبق برنامه قطعات پردازش شده انجام می دهند. هنگامی که شیء ماشینکاری تغییر می کند، تا زمانی که برنامه تغییر کرده باشد، نیازی به استفاده از تجهیزات فرآیند خاصی مانند Masters و Template ها نیست. این به کوتاه کردن چرخه آماده سازی تولید و ترویج جایگزینی محصول کمک می کند.

ماشین کاری بالا

تکمیل برخی از قطعات مکانیکی با منحنی های پیچیده و سطوح منحنی با تکنیک های دستی مرسوم دشوار یا حتی غیرممکن است، اما ماشین های CNC می توانند به راحتی چنین وظایفی را با استفاده از اتصال محورهای چند مختصات تکمیل کنند.

ارزش اقتصادی بالا

مراکز ماشینکاری CNC عموماً برای تولید عمده با استفاده از دستگاه چند منظوره استفاده می شوند. اکثر قطعات را می توان با استفاده از یک سیستم یک گیره پردازش کرد، بنابراین جایگزین چندین ماشین ابزار معمولی می شود. این باعث کاهش خطاهای بستن می شود و باعث صرفه جویی در حمل و نقل، اندازه گیری و گیره بین فرآیندها می شود، در حالی که تعداد ماشین ابزارهای مختلف و ناحیه ماشین ابزار را کاهش می دهد که همه اینها مزایای اقتصادی به همراه دارد.

اپلیکیشن‌ها

از منظر کاربردهای تکنولوژی و تجهیزات CNC در سطح جهانی، زمینه های اصلی کاربرد آن به شرح زیر است:

صنعت تولید

صنعت ماشین سازی اولین صنعتی بود که از فناوری CNC استفاده کرد و مسئولیت تهیه تجهیزات پیشرفته برای صنایع مختلف ملی را بر عهده داشت. این عمدتا در توسعه و ساخت مراکز ماشینکاری عمودی پنج محور برای تجهیزات نظامی مدرن، سایر مراکز ماشینکاری پنج محوره، فرز زیر بشکهای پنج محوره در مقیاس بزرگ و ماشین های CNC برای خطوط تولید موتور انعطاف پذیر، گیربکس و میل لنگ در صنعت خودرو استفاده می شود. فناوری CNC همچنین در مراکز ماشین‌کاری پرسرعت، جوشکاری، مونتاژ، ربات‌های رنگ‌آمیزی، دستگاه‌های جوش لیزری صفحه، دستگاه‌های برش لیزری، مراکز ماشین‌کاری با سرعت بالا پنج مختصات که پروانه‌های ماشین، موتورها، ژنراتورها و قطعات تیغه‌های توربین در صنعت هوانوردی، صنایع دریایی، ماشین‌کاری و ماشین‌کاری نیروگاه‌های تولیدی توربین، پیچیده‌تر و پیچیده‌تر می‌شوند، استفاده می‌شود. مراکز و غیره

صنعت اطلاعات

در صنعت اطلاعات، از رایانه گرفته تا شبکه، ارتباطات سیار، تله متری، کنترل از راه دور و سایر تجهیزات، لازم است تجهیزات تولیدی مبتنی بر فناوری فوق دقیق و فناوری نانو اتخاذ شود. از جمله دستگاه های اتصال سیم برای تولید تراشه و دستگاه های لیتوگرافی ویفر و ... می باشد که کنترل تمامی این دستگاه ها از طریق فناوری CNC انجام می شود.

صنعت تجهیزات پزشکی

در صنعت لوازم پزشکی، چندین دستگاه تشخیص و درمان پزشکی مدرن اکنون از فناوری NC استفاده می‌کنند، مانند ابزارهای تشخیصی CT، ماشین‌های درمان کل بدن، و ربات‌های جراحی با هدایت بصری با حداقل تهاجم. همچنین در ارتودنسی و ترمیم دندان استفاده می شود.

تجهیزات نظامی

مقدار قابل توجهی از تجهیزات نظامی مدرن از فناوری کنترل حرکت سروو از جمله هدف گیری توپخانه خودکار، ردیابی رادار و ردیابی خودکار موشک استفاده می کند.

سایر صنایع

در صنعت روشنایی، ماشین آلات چاپ، نساجی، بسته بندی و نجاری از کنترل سروو چند محوره استفاده می کنند. در صنعت مصالح ساختمانی از دستگاه های برش واترجت CNC برای پردازش سنگ و از دستگاه های حکاکی شیشه CNC برای پردازش شیشه استفاده می شود. تشک های سیمونز با استفاده از چرخ خیاطی CNC تولید می شوند و ماشین های گلدوزی CNC در پردازش لباس استفاده می شوند. در صنعت هنر، تعداد فزاینده ای از صنایع دستی و آثار هنری با استفاده از عملکرد بالا تولید می شود CNC 5 محوره ماشین آلات.

استفاده از فناوری NC نه تنها تغییرات انقلابی را در صنایع تولیدی سنتی به ارمغان می آورد و آنها را به نمادی از صنعتی شدن تبدیل می کند، بلکه با کاربرد روزافزون آن، چندین صنعت مهم ملی را به شدت تحت تاثیر قرار داده است. این امر هم بر اقتصاد و هم بر معیشت مردم (IT، خودرو و غیره) تأثیر می گذارد. از آنجایی که دیجیتالی کردن تجهیزات مورد نیاز این صنایع به یک روند توسعه مدرن تبدیل شده است، نقش مهمی را در سایر صنایع بازی می کند. 

روند

در حال حاضر، ماشین های CNC روند توسعه زیر را نشان می دهند:

سرعت بالا و دقت بالا

سرعت و دقت بالا آرزوهای همیشگی توسعه دهندگان ماشین ابزار است. با پیشرفت های سریع اخیر در علم و فناوری، قطعات جایگزین محصولات الکترومکانیکی به سرعت در تعداد زیادی مورد نیاز است. دقت و کیفیت سطح پردازش قطعات نیز بالاتر و بالاتر می رود. برای پاسخگویی به نیازهای این بازار پیچیده و متغیر، ماشین‌آلات فعلی در جهت برش سریع، برش خشک و برش شبه خشک در حال پیشرفت هستند و دقت ماشین‌کاری دائما در حال بهبود است. علاوه بر این، استفاده از دوک های الکتریکی و موتورهای خطی، بلبرینگ های سرامیکی، خنک کننده داخلی توخالی با سرب بزرگ با دقت بالا، خنک کننده قوی مهره توپ، جفت پیچ توپ با سرعت بالا در دمای پایین، جفت های راهنمای خطی با قفس توپ و سایر اجزای ماشین ابزار، با موفقیت معرفی شده اند. 

ماشین های CNC از یک اسپیندل الکتریکی استفاده می کنند که نیاز به قطعات دستی سنتی مانند تسمه، قرقره و چرخ دنده را برطرف می کند و بنابراین اینرسی چرخشی درایو اصلی را تا حد زیادی کاهش می دهد و سرعت پاسخ دینامیکی و دقت کار دوک را بهبود می بخشد. بنابراین، مشکلات سنتی تسمه و قرقره هنگامی که دوک با سرعت بالا کار می کند، مانند مشکلات لرزش و صدا، از بین می رود. دوک های الکتریکی می توانند به سرعت بیش از 10000r/min برسند. موتور خطی دارای سرعت درایو بالا، ویژگی های شتاب و کاهش سرعت خوب و پاسخ و دقت بسیار عالی است. 

استفاده از درایوهای سروو موتور خطی، لینک انتقال میانی بال اسکرو و شکاف انتقال (از جمله عکس‌العمل) را از بین می‌برد، اینرسی حرکت کوچک است، استحکام سیستم خوب است و می‌توان آن را دقیقاً در سرعت بالا قرار داد، که همه این موارد دقت سروو را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد. به دلیل فاصله صفر آن در همه جهات و اصطکاک بسیار کم غلتش، جفت راهنمای غلتشی خطی تنها از تولید گرمای ناچیز رنج می برد. همچنین دارای پایداری حرارتی فوق‌العاده خوبی است که دقت موقعیت‌یابی و تکرارپذیری کل فرآیند را بهبود می‌بخشد. از طریق استفاده از موتور خطی و جفت راهنمای نورد خطی، سرعت حرکت سریع دستگاه را می توان از 10-20 متر در دقیقه اولیه به 60-80 متر در دقیقه یا حتی گاهی تا 120 متر در دقیقه افزایش داد.

قابلیت اطمینان بالا

قابلیت اطمینان یک شاخص کیفیت کلیدی ماشین های CNC است. اینکه دستگاه بتواند عملکرد، دقت، کارایی و سایر مزایای خود را حفظ کند، به قابلیت اطمینان آن بستگی دارد.

طراحی ماشین CNC با CAD و طراحی ساختاری مدولار

با محبوبیت و توسعه برنامه های کاربردی کامپیوتری و فناوری نرم افزار، فناوری CAD نیز به طور گسترده توسعه یافته است. CAD جایگزین کار ترسیم دستی خسته کننده می شود و مهمتر از همه، می تواند انتخاب طرح طراحی و تجزیه و تحلیل مشخصه های استاتیکی و دینامیکی، محاسبه و پیش بینی را انجام دهد. همچنین می‌تواند طراحی کل ماشین‌های مقیاس بزرگ را بهینه کند و شبیه‌سازی‌های دینامیکی هر قسمت کار را انجام دهد. بر اساس مدولار بودن، یک مدل هندسی سه بعدی و رنگ واقعی محصول در سراسر مرحله طراحی قابل مشاهده است. استفاده از CAD همچنین می‌تواند کارایی کار و نرخ موفقیت طراحی یک‌باره را تا حد زیادی بهبود بخشد، در نتیجه چرخه تولید آزمایشی را کوتاه کرده، هزینه‌های طراحی را کاهش می‌دهد و رقابت بازار را بهبود می‌بخشد. علاوه بر این، طراحی مدولار اجزای ماشین ابزار کار تکراری را کاهش می دهد و همچنین می تواند به سرعت به بازار پاسخ دهد و چرخه های توسعه و طراحی محصول را کوتاه کند.

ترکیب عملکردی

هدف از ترکیب عملکردی بهبود بیشتر راندمان تولید ماشین ابزار و به حداقل رساندن زمان کمکی غیر ماشینکاری است. از طریق ترکیب توابع، محدوده استفاده از ماشین ابزار را می توان گسترش داد، راندمان را بهبود بخشید، و یک ماشین چند منظوره و چند منظوره را می توان تحقق بخشید. ماشین های CNC می توانند عملکردهای تراشکاری، سنگ زنی و فرز را انجام دهند. کارخانه ماشین ابزار Baoji مرکز ترکیب تراشکاری و فرز CX25Y CNC را با موفقیت توسعه داده است که به طور همزمان دارای محورهای X و Z و محورهای C و Y است. فرز صفحه و ماشینکاری سوراخ ها و شیارهای افست را می توان از طریق محورهای C و Y به دست آورد.

این دستگاه همچنین مجهز به یک پایه ابزار قدرتمند و یک اسپیندل فرعی است. اسپیندل فرعی از ساختار دوک الکتریکی داخلی استفاده می کند و همگام سازی سرعت دوک اصلی و فرعی را می توان مستقیماً از طریق سیستم کنترل عددی تحقق بخشید. علاوه بر این، قطعه کار ماشین ابزار می تواند تمام پردازش ها را در یک گیره کامل کند، که کارایی را تا حد زیادی بهبود می بخشد.

هوشمند، شبکه ای، انعطاف پذیر و یکپارچه

تجهیزات CNC دارای هوش خاصی هستند. این هوشمندی شامل تمام جنبه های سیستم کنترل عددی می شود. پارامترهای فرآیند به طور خودکار برای پیگیری هوشمندی در کارایی و کیفیت ماشین‌کاری، مانند کنترل تطبیقی ​​فرآیند ماشین‌کاری، تولید می‌شوند. عملکرد رانندگی و اتصالات مانند کنترل پیش‌خور، عملکرد خود تطبیقی ​​پارامترهای موتور، شناسایی خودکار بار، انتخاب مدل خودکار و تنظیم خودکار نیز می‌تواند بهبود یابد. برنامه نویسی ساده و هوشمندی عملیاتی، مانند برنامه ریزی خودکار هوشمند، و رابط هوشمند انسان و ماشین را می توان به دست آورد. تشخیص هوشمند، نظارت و سایر جنبه ها تشخیص و نگهداری سیستم را تسهیل می کند. 

تجهیزات کنترل عددی شبکه ای در حال حاضر یک نقطه داغ در توسعه ماشین ابزار است. شبکه‌سازی تجهیزات CNC می‌تواند نیازهای خطوط تولید، سیستم‌های تولیدی و شرکت‌های تولیدی را برای یکپارچه‌سازی اطلاعات برآورده کند و همچنین مبنایی برای توسعه مدل‌های تولیدی جدید، مانند تولید چابک، شرکت‌های مجازی و تولید جهانی است. 

ماشین‌های CNC فعلی با سیستم‌های اتوماسیون انعطاف‌پذیر در دست توسعه عبارتند از: نقطه (مستقل، مرکز ماشینکاری و ماشین‌های ماشینکاری کامپوزیت)، سطح خط (FMC، FMS، FTL، FML) (جزیره تولید مستقل در کارگاه، FA)، و بدنه (CIMS، سیستم تولید یکپارچه شبکه توزیع شده).

تمرکز اصلی دیگر روی کاربرد و اقتصاد است. فناوری اتوماسیون انعطاف پذیر ابزار اصلی صنعت تولید برای انطباق با تقاضاهای پویای بازار و به روز رسانی سریع محصولات خود است. تمرکز آن بهبود قابلیت اطمینان و عملی بودن سیستم، با شبکه سازی و یکپارچه سازی آسان به عنوان هدف اصلی، علاوه بر تقویت توسعه و بهبود فناوری واحد است. ماشین های مستقل CNC در جهت دقت بالا، سرعت بالا و انعطاف پذیری بالا در حال توسعه هستند. ماشین‌های CNC و سیستم‌های تولید انعطاف‌پذیر تشکیل‌دهنده آن‌ها را می‌توان به راحتی با CAD، CAM، CAPP و MTS متصل کرد تا به یکپارچگی اطلاعات دست یابد. خود سیستم شبکه از نظر باز بودن، یکپارچگی و هوشمندی در حال توسعه است.

واژه نامه

CNC: کنترل عددی کامپیوتری.

G-Code: پرکاربردترین زبان برنامه نویسی کنترل عددی کامپیوتری (NC) که نقاط محوری را مشخص می کند که ماشین به سمت آنها حرکت می کند.

CAD: طراحی به کمک کامپیوتر.

CAM: ساخت به کمک کامپیوتر.

توری: حداقل حرکت، یا تغذیه، دوک. هنگامی که دکمه در حالت پیوسته یا مرحله ای جابجا می شود، اسپیندل به طور خودکار به موقعیت شبکه بعدی می رود.

PLT (HPGL): زبان استاندارد برای چاپ نقشه های خطی مبتنی بر برداری که توسط فایل های CAD پشتیبانی می شود.

مسیر ابزار: مسیر کدگذاری شده توسط کاربر که کاتر برای ماشینکاری قطعه کار طی می کند. یک مسیر ابزار "جیب" سطح قطعه کار را برش می دهد. یک مسیر ابزار "پروفایل" یا "کانتور" قطعه کار را برش می دهد تا قطعات شکل های مختلف را جدا کند.

پایین آمدن: فاصله در جهت Z که ابزار برش در ماده فرو می رود.

قدم بردار: حداکثر فاصله در جهت X یا Y که یک ابزار برش با مواد برش نخورده درگیر می شود.

موتور پله: یک موتور DC که با دریافت سیگنال ها یا "پالس ها" در یک توالی خاص در مراحل مجزا حرکت می کند و در نتیجه موقعیت یابی و کنترل سرعت بسیار دقیق را در پی دارد.

سرعت اسپیندل: سرعت چرخش ابزار برش (RPM).

برش معمولی: کاتر برخلاف جهت تغذیه می چرخد ​​و در نتیجه صدای کمتری ایجاد می شود، اما می تواند منجر به پارگی در برخی از چوب ها شود.

روش کسر: بیت تکه های جامد مواد خام را برای ایجاد اشکال جدا می کند (برعکس روش افزودنی).

میزان تغذیه: سرعت حرکت ابزار برش در قطعه کار.

موقعیت خانه (ماشین صفر): نقطه مبدا پیش‌فرض در یک CNC که هنگام راه‌اندازی دستگاه تنظیم می‌شود و توسط کلیدهای محدود فیزیکی تعیین می‌شود. هنگام پردازش قطعه کار، منشا واقعی کار را مشخص نمی کند.

برش صعود: تغذیه مواد در همان جهت چرخش برش. برش صعودی از پارگی جلوگیری می کند، اما می تواند منجر به ایجاد نشانه های پچ پچ با لقمه صاف شود. یک بیت مارپیچ فلوتر پچ پچ را کاهش می دهد.

مبدا کار (کار صفر): نقطه صفر تعیین شده توسط کاربر برای قطعه کار که سر تمام برش های خود را از آن انجام می دهد. محورهای X-، Y- و Z- روی صفر تنظیم شده اند.

ال سی دی: نمایشگر کریستال مایع (استفاده شده روی کنترلر).

دیسک U: هارد دیسک ذخیره سازی اطلاعات خارجی به شکل USB که در رابط USB قرار می گیرد.

منبع از stylecnc.

سلب مسئولیت: اطلاعات ذکر شده در بالا توسط stylecnc مستقل از Chovm.com ارائه شده است. Chovm.com هیچ گونه نمایندگی و ضمانتی در مورد کیفیت و قابلیت اطمینان فروشنده و محصولات نمی دهد.