دستگاه cnc چیست تعریف های مختلف آن

دستگاه cnc چیست تعریف های مختلف آن
26/02/2015

دستگاه cnc چیست تعریف های مختلف آن: در این قسمت می توانید تعاریف مختلفی از دستگاه cnc را ملاحضه کنید که هرکدام اطلاعات خاصی را در اختیار ما قرار می دهند.

تعریف اول
کنترل رقمی رایانه‌ای یا سی‌ان‌سی(به انگلیسی: CNC)‏ که کوتاه شده عبارت ( ‎( Computer Numerical Control است ؛به راهبری ماشین‌ابزار صنعتی با استفاده از رایانه‌ گفته می‌شود.

به‌وسیلهٔ سی‌ان‌سی می‌توان به سرعت قطعاتی با اندازه‌های دقیق از فلز یا چوب درست کرد. شکل این قطعات از پیش توسط یک برنامه که در سیستمکم (CAM) یا توسط استفاده کننده به صورت دستی (Manual) تولید شده مشخص می‌گردد. معمولاً برای این منظور غالباً از استاندارد (EIA-274-D (ISO6983 استفاده می‌شود که جی کد (G-Codes) هم نامیده می‌شود، در این استاندارد فایلها حرکت ابزارها و عملکرد ترتیبی دستگاه را مشخص می‌کنند. در استانداردهای جدیدتر دستگاه‌های سی ان سی ISO 10303 و ISO 14649 فایل ورودی عملیات لازم برای تولید قطعه کار را تعریف می‌کنند و هر دستگاه با توجه به ابزارها و قابلیت‌های خود، مسیر حرکت را تولید می‌کند.

حرکات ماشین سی‌ان‌سی، برخلاف ماشین‌های دستی، توسط برنامه کنترل می‌شود. این برنامه اغلب به زبان جی کد نوشته می‌شود. مثلاً با دریافت دستور G1 X100 Y100، ابزار روی یک خط مستقیم به مختصات (۱۰۰٬۱۰۰) حرکت می‌کند. این حرکت با دقت زیاد و بدون نیاز به اندازه‌گیری توسط اپراتور انجام می‌شود. به همین دلیل ماشین‌های سی‌ان‌سی، سرعت و دقت ماشین‌کاری را به مراتب افزایش می‌دهند.

روش سی‌ان‌سی در دهه ۵۰ میلادی پدید آمد و ادامه‌دهنده روش دستگاه‌های ان‌سی (کنترل رقمی) بود. از ان‌سی در جنگ جهانی دوم برای تولیدجنگ‌افزار و پیچ‌ها استفاده زیادی می‌شد.

نمونه‌ای از کد راهبری ماشین‌ها به شرح زیر است

  1. N0080 …
    N0090 G00 X100 Y100
    N0100 G00 Z-2
    N0110 G01 X110 F20
    N0120 Y200 F15
    N0130 G00 Z10
    N0140 …

 

در دو دهه گذشته، افراد بسیاری، در توسعه سیستم‌های متن باز برای کنترل ماشین ابزارها تلاش کردند و این به عنوان راه حلی شناخته شده برای کنترل ماشین ابزارها در آمده است. توسعه بر پایه تکنولوژی و ساخت بر پایه جمع‌آوری قطعات در کنار یکدیگر، به منظور تحقق خواسته‌های مداوم برای ماشین ابزارهایی با عملکرد و انعطاف‌پذیری بالا، کیفیت محصول و کاهش هزینه‌ها.

دستگاه‌های که با کنترل CNC کار می‌کنند عبارتند از:
– تراش
– فرز سنتر
– اره
– برش و حک لیزر

بر پایه تعریف IEEE”یک سیستم باز توانایی را فراهم می‌کند که برنامه‌های کاربردی در تمامی سیستم عامل‌ها به درستی اجرا شود” این به معنای انعطاف بسیار معماری کنترلر باز(OAC) هم در سخت‌افزار و هم در نرم‌افزار در تمامی سطوح کنترل می‌باشد.

اولین راه حل OAC توسط موسسه بین الملی استاندارد و فناوری ایالات متحده پیشنهاد گردید. این پروژه در طول زمان توسعه یافت و هم اینک تمرکز آن بر روی توسعه معماری کنترل بازی به نام کنترل کننده حرکت پیشرفته(EMC) می‌باشد.

پس از این اولین ابتکار، پروژه‌های مشابهی در اروپا، امریکا و ژاپن آغاز گردید که مهمترین آنها عبارتند از:
♦ 
OSACA: معماری سیستم باز برای کنترل سیستم‌های اتوماسیون
 OMAC: معماری باز ماژول‌های کنترلی
OSEC: محیط‌های سیستم باز برای کنترلر
 JOP: گروه توسعه باز ژاپن

این پروژه‌ها آغاز گردیده و با حمایت سازندگان مختلف ماشین ابزار، فروشندگان سیستم‌های کنترلی و نرم‌افزاری، جمع کنندگان سیستم، کاربران و مجامع دانشگاهی به کار خود ادامه می‌دهند.

علاوه بر موارد فوق، دانشگاه‌های دیگری فعالیت تحقیقاتی روی سخت‌افزار و نرم‌افزار و معماری سیستم‌های CNC انجام می‌دهند که نتایج کارهای آنها منجر به سیستم عامل‌های بلادرنگ باز(ORTS) گردیده است و یا سیستم عامل‌های نرم CNC بر پایه اصول OSACA. بهرحال با تمامی این تلاشها هنوز تعریفی جهانی برای معماری CNCهای باز وجود ندارد.

کاربردهای دستگاه سی ان سی

  1. ساخت اجزای مدل‌های سه بعدی
  2. ساخت مدل‌های مومی مورد استفاده در جواهر سازی
  3. ساخت قطعات تزئینی کوچک چوبی
  4. برش چوب برای ساخت مصنوعات چوبی
  5. برش علائم برای ساخت تابلو
  6. حکاکی متن بر روی فلزات
  7. حکاکی سه بعدی بر روی چوب
  8. ساخت ماکت
  9. ساخت قالب‌های غیرفلزی
  10. سوراخکاری PCB
  11. ساخت انواع محصولات چوبی
  12. ساخت نمونه (prototype) محصول قبل از ساخت قالب‌های تزریق پلاستیک با استفاده از CNC و SLA

 

cnc

………………………………………………………………

تعریف دوم

در کلام ساده می توان گفت که کلیه دستگاه هایی که اشکال خط و نقطه را از محیط مجازی کامپیوتر بر روی ماده ای خاص به شکل قابل حس و روئیت تبدیل می کنند را cnc می نامند.

این دستگاه ها شامل  برش و حاکی لیزری ، فرز ، واتر جت برش ، برش پلاسما و … می باشند
عملکرد تمام دستگاه های cnc تقریبا مشابه به همدیگر می باشد و جملگی بر پایه حرکت هد دستگاه بر سه محور x , y , z کار می کنند.
تمام این دستگاه ها می توانند از نرم افزار های خطی مشترکی بهره ببرند از جمله autocad , coreldrow
البته هر دستگاهی با توجه به نوع مصرف و هدفی خاص طراحی شده که می تواند با توجه به نوع کار و هدفی خاص از نرم افزار های تخصصی برای همان دستگاه استفاده نماید.

کاربرد دستگاه های cnc امروزه در صنعت به حدی فراگیر شده که اگر تولید کننده امروز از این دستگاه ها در خط تولید خود بهره نبرد بی شک از سایر رقبای خود هم از نظر کیفی و هم از نظر کمی بسیار عقب خواهد افتاد.
از جمله مزایای این دستگاه ها دقت فوق العاده زیاد آنها در اجرای کار می باشند که این عامل سبب می شود کار نهایی بسیار خوش ساخت و دقیق حاصل شود . ساخت قالبهایی با پیچیدگی بالا و دقت بسیار زیاد از دستاورد های صنعت cnc می باشد.

 

………………………………………………………………

تعریف سوم

 

دستگاه کنترل عددي (Computer Numerical Control) یا دستگاه سی ان سی، به دستگاهی گفته می شود که به طور خودکار بر روی مواد مختلف عملیات انجام میدهد.

از این دستگاه ها که در اوایل دهه 50 میلادی ظهور کردند، می توان در صنایع بسیار زیادی استفاه کرد. ماشین CNC انواع بسیار گوناگونی دارد که هر کدام عملکردی مخصوص به خود دارند.

در این دستگاه ها که توسط کامپیوتر هدایت می شوند ابتدا طرح مورد نظر را تولید کرده، در کامپیوتر آن طرح را به صورت جی کد (سه محورافقی(X)، عمودی(Y) و عمقی (Z)) در می آوریم و پس از قرار دادن ماده مورد نظر، دستگاه آن طرح را بر روی ماده انجام می دهد.

ماشین های سی ان سی انواع مختلفی دارند که معروف ترین آنها، دستگاه های لیزر و فرز CNC هستند.

دستگاه های لیزر خود به دو دسته

دستگاه لیزر فلزات و دستگاه لیزر غیر فلزات تقسیم می شوند.
دستگاه های لیزر فلزات می تواند انواع حکاکی، برش لیزر و جوش لیزری را روی فلزات مختلف انجام دهد.
نوع دیگر، دستگاه لیزر غیر فلزات است که می توان از آن برای حکاکی و برش روی مواد بسیار مختلفی مانند چوب، پلکسی گلاس، شیشه، پارچه و … استفاده کرد. با استفاده از این دستگاه ها می توان وسایل زیادی مانند ساعت دیواری، جعبه، تابلو معرق و … را تولید کرد.

نوع دیگر ماشین های سی ان سی که از آن استفاده زیادی می شود دستگاه فرز CNC است، که در آن به جای لیزر از تیغه یا  نوک فرز استفاده می شود. این ماشین ها نیز توسط کامپیوتر کنترل شده و می توانند بر روی چوب، سنگ و فلزات انواع برش و حکاکی را انجام دهند.

مزیت دستگاه فرز سی ان سی نسبت به دستگاه CNC لیزر غیز فلزات عمق برش و حکاکی آن است که با آن، می توان وسایل زیادی را مانند کابینت، درب، میز، کمد و … را تولید کرد.

انواع دیگر ماشین های CNC دستگاه برش پلاسما، دستگاه واترجت یا برش واترجت، دستگاه هوابرش و … هستند که کاربرد های زیادی در صنایع محتلف دارند دارند.

………………………………………………………………

تعریف چهارم

دستگاه CNC چیست ؟

CNC مخفف computer numerical control مي باشد در ايران اين ماشين ها CNC خالي خوانده ميشوند ولي نام آنها به فارسي ماشين هاي (دستگاه هاي ) كنترل عددي ترجمه مي شود. نسل اول اين دستگاه ها NC ها بوده اند يعني كامپيوتر را نداشته است و دستگاه طبق منطقي خاص دستورات را درك مي كرده مثلا با استفاده از كارت هاي پانچ شده.

CNC مخفف computer numerical control مي باشد در ايران اين ماشين ها CNC خالي خوانده ميشوند ولي نام آنها به فارسي ماشين هاي (دستگاه هاي ) كنترل عددي ترجمه مي شود.

اما بخش كنترلگر ،اين بخش ،بخش اصلي يك دستگاه CNC  مي باشد در صنعت اين بخش با نام كنترلر CONTROLER  خوانده مي شود يك دستگاه CNC  از هر نوع (تراش،فرز ،سنگ،ابزار تيز كن،تزريق ،پرس ،و…)بيشتربا نوع كنترلرش شناخته شده است مطمئنا آموزشي كه به افراد داده ميشود در اصل براساس كنترلر اين دستگا ه ها مي باشد

تنها تفاوت اضافه شدن بخش كنترل گر ميباشد (البته اين تفاوت بصورت عام مي باشد ولي به صورت خاص مطمئنا بخش الكترونيكي هم تغيير كرده است )

بدنه اين دستگاه تقريبا شبيه دستگاه هاي دستي مي باشند يك CNC  فرز عملا همان بدنه سخت افزاري فرز دستي را دارد همينطور براي CNC تراش و CNC سنگ و…

پس يك دستگاه CNC  عملا همان دستگاه دستي ساده مي باشد كه قابليت فرمان پذيري از طريق كد ها و منطق رياضياتي را دارد در اين دستگاه حضور كاربر (اپراتور) براي كار با دستگاه محدود به ايستادن اين فرد پشت بخش كنترل كننده دستگاه مي باشد و نوشتن برنامه هاي حركتي آنهم فقط براي يكبار ، ديگر دستگاه اين عمل را بصورت خودكار هر چند بار كه بخواهيم تكرار مي نمايدالبته  بدون حضور كاربر.

به عنوان مثال در دستگاه تراش براي دستور پيشروي بدين صورت عمل مي شود كه قسمت ساپورت دستگاه را بوسيله دسته چرخان به جلو ميبريم در ماشين هاي NC  اين كار توسط يك سري دستورات پانچ شده بر روي نوار پانچ صورت مي گرفت در دستگاه CNC  امروزي اينكار توسط يك كد صورت مي گيرد.

نسل اول اين دستگاه ها NC ها بوده اند يعني كامپيوتر را نداشته است و دستگاه طبق منطقي خاص دستورات را درك مي كرده مثلا با استفاده از كارت هاي پانچ شده.

كنترلر هاي مختلفي براي دستگاه هاي CNC موجود ميباشد مانند فانوك – هايدن هاين، زيمنس – C39 –  2P22 -C15 – فاگورو ميتسوبيشي و…

زيمنس و هايدن هاين از مارك هايي مي باشند كه در ايران فراوان استفاده مي شوند اما تفاوت هاي اينها چگونه است:
♦ منطق در يافت اطلاعات بصورت كد هائي مي باشد كه با G  شروع مي شوند به عنوان مثال كد G01  حركت خطي است G02  و G03  حركت دوراني مي باشند و G90  نوع مختصات را از نظر مطلق بودن يا نسبي بودن مشخص مي نمايد .
♦ كدهاي عنوان شده كدهاي عمومي مي باشند و در كدهاي خاص با توجه به نوع كنترلر شايد شماره كد فرق تمايد به عنوان مثال G20  در زيمنس منظور انتخاب سيستم اندازه گيري متريك مي باشد ولي اين در هايدن هاين كد G70  اين كار را انجام ميدهد پس همانطور كه گفته شد آموزش كدها بايد با توجه به نوع كنترلر صورت گيرد خدا را شكر كه استاد بنده در دانشگاه كد نويسي را تحت زيمنس و مدل هاي بالاي اين مارك به ما ياد داد.

ولي واقعا بايد در دانشگاه چه چيزي را از اين دستگاهها اموخت
اصول اوليه از بدنه دستگاه و فرمت آنها
اصول اوليه اي از كدها به عنوان مثال كدها چگونه عمل مي نمايند ساده ترين مثال باز هم كد G01 مي باشد

مثلا در خط فرمان دستگاه تراش تايپ مي شود

G01 X20 Z-30 F10 S100 M7

دستگاه ابزار را به اين نقطه ،با سرعت 10 با هر واخد از پيش تعيين شده با سرعت اسپيندل هزار و…مي برد.

 

………………………………………………………………

تعریف پنجم

برای توضیح مفهوم CNC بهتر است از NC  شروع کنیم که  مخفف Numerical control است  به معنای کنترل عددی ،ماشین آلات NC  از تک محور تا 6 محور در صنعت کاربرد دارند ونحوه کار با انها به این صورت است که در هر محور یک صفحه مدرج مانند خطکش و یا یک استوانه مدرج دارند که با استفاده از انها می توان مسافت طی شده توسط دستگاه را مشاهده کرد.

برای انجام کار در هر دستگاه NC و یا  CNC باید ابزار کار روی قطعه کار عملیات خود را انجام دهد که در ماشین الات NC تمام این کار به صورت دستی انجام می گیرد ،به طور مثال در یک دستگاه فرز 3 محور اپراتور باید به صورت دستی محور ها را حرکت دهد تا بتواند عملیات براده برداری را انجام دهد .

1403772083-ferez

دستگاه های NC فقط در چند روش مشخص می توانستند به صورت دو محور هم زمان ویا سه محور هم زمان کار کنند و در شکل های پیچیده تر این امکان وجود نداشته که این موضوع محدودیت زیادی را ایجاد می کرد که با ساخت دستگاه های CNC این موضوع  حل شده است.

حالا در مورد CNC که مخفف (computer numerical control – به معنای کنترل عددی کامپیوتر ) لازم هست که بدانیم مانند دستگاه های NC دیگر نیازی به یک اپراتور برای هدایت دستگاه نیست .

کنترلر های CNC انواع مختلف دارند که که می توان آنها را بر اساس آنالوگ یا دیجیتال بودن و تعداد محوری که می توانند کنترل کنند دسته بندی کرد.

یک دستگاه CNC  فرز مانند عکس بالا نیاز به یک کنترلر CNC دارد که بتواند سه  سروو موتور DC ، AC و یا استپر را کنترل کند، اولین کنترلر ها به صورت یک محور فعالیت می کردند.

1403772083-cnc

به این معنا که توان حرکت به صورت دو محور همزمان ویا سه محور همزمان را دارا نبودند. در نتیجه برای حرکت در یک خط کج میبایست به صورت شکل بالا حرکت کنند .

این موضوع مشکلات و محدودیت های زیادی برای کار ایجاد می کرد که در نسل های بعدی کترلر به خوبی رفع شد تا جای که کنترلر هایی با قابلیت کنترل 6 محور هم زمان ساخته شده است.

کنترلر های آنالوگ برای کنترل سروو موتور یک ولتاژ بین 10- تا 10 ولت تولید می کنند که 0 تا 10 می تواند به منزله حرکت در جهت مثبت و 0 تا 10- به منزله حرکت در جهت منفی باشد.

در کنترلر ها ی آنالوگ برای تشخیص موقعیت موتور در پشت آن یک انکودر کوبل شده است که پالس تولید شده توسط آن مستقیما به کنترلر می رود ،از این رو کنترلر های آنالوگ را کنترلر های حلقه بسته می نامند.

1403772083-dc-motor

نوع دیگر کنترلر که به نام دیجیتال معرفی شد که بر خلاف کنترلر های آنالوگ برای کنترل هر محور پالس تولید می کند. کنترلر های دیجیتال عموما حلقه باز هستند و هیچ فید بکی از موتور دریافت نمی کنند.

سیستم های اندازه گیری سه بعدیcmm
کلمه CMM مخفف عبارت Coordinate Measuring Machine‌ می باشد. یعنی سیستم های اندازه گیری سه بعدی مختصات. با استفاده از این دستگاه ها امکان اندازه برداری از روی سطوح قطعات پیچیده با دقت بسیار بالا در حد 25 میکرو متر امکان پذیر است. همچنین این دستگاه  به ترمو کوپل های که در هر لحظه دما را به سیستم برای جبران سازی اعلام می کند مجهز است که خود باعث افزایش دقت و ضریب اطمینان سیستم می شود از آنجایی که در سیستم‌های مختصات، هر نقطه مشخص فقط یک مختصات دارد و هر مختصات مشخص فقط مربوط به یک نقطه می‌باشد، می‌توان از این هویت مشخص برای هر نقطه، استفاده کرد و با دقت بالا، به آن دسترسی پیدا کرد. کاری که دستگاه CMM انجام می‌دهد همین‌گونه است. این دستگاه امکان حرکت در راستای سه محور مختصات کارتزین را دارد. سه موتور الکتریکی سر دستگاه را در راستای این محورها حرکت میدهند و همچنین حسگر هایی در سر دستگاه برای اینکه هنگام تماس آن با سطح قطعه کار سیگنالی برای موتورها فرستاده و آنها را از حرکت باز دارد و سیگنالی برای خط ‌کش نوری فرستاده و توسط آنها مختصات نقطه تماس را بدست آورد وجود دارد. حسگرهاي دستگاه CMM روي پروب ها نصب مي شوند . علاوه بر پروب ها مي توان ابزار آلات و تجهيزات صنعتي ديگر مانند سوزن هاي خط كشي ، Drilling Head و ساعت هاي اندازه گيري را روی دستگاه نصب نمود .

پروب توسط موتوری با استفاده از سیستم چرخ دنده ای در دو جهت A,B می چرخد و زوایای گوناگونی ایجاد می کند

1403772084-c3

استايلي : گوي قرمز رنگي كه با قطعه كار تماس حاصل می کند.

 از مهمترین کاربردهای دستگاههای CMM می توان به دو مورد زیر اشاره کرد:
1)      اندازه برداری از نقاط برای دست یافتن به هندسه سطح و شکل ظاهری آن. که در مهندسی معکوس نیز استفاده می شود
2)      اندازه برداری از سطح برای اطلاع از زبری سطح

دستگاه های CMM مناسب با نوع کارکرد و دقتی که دارند به مدل های مختلفی تقسيم می شوند که هر يک در قسمت و کارگاه خاصی کاربرد دارند. استفاده نا درست از دستگاه CMM می تواند باعث هزينه های سربار زيادی به شرکت وارد نمايد. بنابراين لازم است با انواع مدل ها و کارکرد آنها آشنا شد

۱) مدل طره ايي ( Cantilever ) :
اين دستگاه ها به علت دقت بالايي ( خطای اندازه گيری پايين ) كه دارند ، با ابعاد كوچك ساخته شده و معمولا در آزمايشگاه ها براي اندازه گيري قطعات كوچك با تلرانس محدود و کم استفاده مي شوند . در اين نوع دستگاه پروب به صورت عمودي به محور Z متصل شده و در راستاي محور Z مي تواند حركت عمودی داشته باشد. خود ستون نيز در راستاي محورهاي X و Y حرکت افقی دارد و می تواند جابجا شود .

1403772084-c4

۲ ) مدل دروازه ايي ( Bridge ) :
نام اين دستگاه ها از شکل ظاهريشان گرفته شده . ساختمان پل مانند اين دستگاه ها باعث افزايش صلبيت آنها شده و به همين دليل از دقت بالايي برخوردار هستند. در اين نوع دستگاه پروب به صورت عمودي به محور Z متصل شده و در راستاي محور Z مي تواند حركت عمودی داشته باشد و خود آن ستون نيز در راستاي محورهاي X و Y حرکت افقی دارد.اين دستگاه ها در ابعاد کوچک تا بزرگ متناسب با درخواست مشتری ساخته می شوند. با توجه به وضعيت قرار گيری پروب دستگاه و کار گير آن ، معمولا از اين دستگاه ها برای اندازه گيری قطعات ريخته گی مانند سيلندر ، سر سيلندر، پيستون و … و همچنين برای اندازه گيری قطعات خام پرسی که بر روی پنل گيج قرار می گيرند استفاده ميشود.

1403772084-c5

۳ ) مدل بازويي افقي (arm Horizontal ) :
اين نوع دستگاه ها ساختمانی صليبی شکل دارد. محور Y به صورت افقی روی محور Z که همان ستون دستگاه است قرار گرفته است. محور Y روی ستون حرکت عمودی دارد و به سمت بالا و پايين حرکت می کند. ستون نيز روی به ميز دستگاه عمود است و در راستای محور X حرکت افقی دارد. در اين نوع دستگاه پروب روي محور Y نصب مي شود . با توجه به نوع قرار گيری پروب به صورت افقي و يا عمودي می توان فضای کارگير دستگاه را افزايش داد و چون حالت صليبی شکل دارد می توان از آن برای اندازه گيری قطعات بزرگ همانند بدنه خودرو و زير مجموعه های آن استفاده کرد.

1403772084-c6

۴ ) پرتابل 6 محوره :
در بعضی مواقع انتقال چيزی که می خواهيم اندازه گيری کنيم به اتاق CMM امکان پذير نمی باشد همانند جيگ های خط اصلی و يا برای اندازه گيری نواحی داخلی يک خودرو که هيچ دستگاهی امکان اندازه گيری آن را ندارد. در اين گونه مواقع از دستگاه های پرتابل استفاده می کنند. اين دستگاه ها معمولا بر روي يك پايه سوار مي شود و شامل 6 محور قابل چرخش مي باشد و پروب بر روي آخرين بازو نصب مي گردد . اين دستگاه ها در سايز هاي مختلف توليد مي شوند. به علت چرخشي بودن بازو ها و متحرك بودن آنها می توان به راحتي عمليات اندازه گيری را انجام داد و پروب را آن نواحی رساند.

1403772084-c7

………………………………………………………………

جهت مشاهده نمونه فیلم هایی از دستگاه cnc [ اینجا ] کلیک کنید


مطالعه کنید: از چه نوع موتوری در ماشین cnc استفاده می شود

نظرات کاربران