ماشین CNC  چیست؟

آنچه که یک اپراتور از یک ماشین CNC میشناسد در واقع کار با کنترلرها ، آشنای با تکنولوژی CNC و Gcode گیری یا چیدمان قبل از شروع ماشینکاری است.

CNC چیست؟

CNC درواقع مخفف Computer Numerical Control است. تکنولوژی CNC به مجموعه ای از ابزارها، روش ها و تکنیک هایی گفته میشود که در نهایت میتواند این امکان را به ما بدهد تا عمليات متفاوتي مانند برشکاری، تراشکاری،سوراخ کاری، چسب کاری و حکاکي را روي مواد مختلفي مانند فلزات ، سنگ ، چوب ، شيشه ، پلاستيک، پلکسي گلاس و … انجام دهد.

به صورت کلی تکنولوژی CNC از چند قسمت تشکلیل میشود:

  • بخش طراحی
  • بخش GCode گیری
  • کنترلر ها
  • مکانیک

طراحی در CNC ( نرم افزارهای CNC )

کلیه نرم افزارهای CAD از جمله SOLID Works و CATIA که در آن طرح اولیه ماشین کاری جهت Gcode  گیری آماده میشود در بخش طراحی این تکنولوژی قرار دارند. همچنین از اسکنرهای سه بعدی می توان در این بخش به عنوان روشی برای تولید نمونه سه بعدی استفاده کرد.

Gcode در CNC

تبدیل فایل سه بعدی طراحی شده با نرم افزارهای CAD به دستورات Gcode در این مرحله توسط نرم افزارهای مانند powermill  ، ArtCam و ASpier انجام میشود. فایل Gcode در اصل فرامین ماشین بوده که محتوای خطوط و دستورات در یک فایل جهت کنترل و هدایت و ماشین است.

کنترلر یا هدایتگر ماشین های CNC

کنترلر CNC  در واقع مرکز فرمان  یک ماشین CNC حساب میشود. کنترلر ها از بردهای الکترونیکی و در واقع از سیستم عامل هایی جهت ترجمه فایل های GCODE به سیگنال های مورد نیاز برای درایور موتورها بهره می برد. این سیستم عامل ها توسط شرکت های مختلف سازنده کنترلر ساخته میشوند.

کنترلرها به سه بخش اصلی خانگی، نیمه صنعتی – صنعتی و فوق صنعتی تقسیم بندی بندی می شود.

کنترلر های خانگی CNC (آردینو – رزبری پای- سی ان سی usb)

کنترلر های خانگی CNC شامل مدارات الکترونیکی ساده ای هستند که قابلیت برنامه ریزی ( programming ) دارند که همان سیستم عامل بسیار ساده آن ها می باشد. کنترلر های خانگی می توانند نهایتا تا 4 اکسل را در ماشین CNC مدیریت کنند.

کنترلر  نیمه صنعتی و صنعتی CNC mach3

کنترلر های صنعتی CNC دارای بردهای الکترونیکی با طراحی پیچیده تر و مهندسی تر که قابلیت کار در محیط های صنعتی را دارند می باشند . چراکه این بردها دارای مقاومت بالا در برابر نویز و میدان های مغناطیسی هستند. این بردها از قبل دارای سیستم عامل استاندارد هستند و دیگر قابلیت برنامه ریزی ندارند.

کنترلر  فوق صنعتی CNC

کنترلر های فوق صنعتی CNC دارای مدارات الکتریکی پیچیده تر سیستم عامل ها سریعتر و پیشرفته تر هستند. این کنترلر بیشتر در ماشین های CNC فلز مورد استفاده قرار میگیرند.

یکی از قابلیت های اصلی این کنترلرها امکان راه اندازی دستگاه در ادامه عملیات ماشین کاری است. این به این معناست که یک متریال ( بلاک خام ) میتواند یک بار ماشین کاری شده و سری بعد از محلی دیگر یا از ادامه ماشین کاری قبلی کار خود را مجدد آغاز کند.

عملیات ماشین کاری در این کنترلر از طریق نمایشگرهای نسبتا بزرگی هدایت و نمایش داده میشوند که در کنترلر های صنعتی و نیمه صنعتی شاهد آن نیستیم.

 برند کنترلرهای CNC

زيمنس، فانوك، هايدن هاين،C39،2P22 ،C15، فاگورو، ميتسوبيشي و … انواع مارک های کنترلر محسوب میشوند که فانوک، زيمنس و هايدن هاين از جمله مارک های پر کاربرد در ایران است.

 اکسل در ماشین CNC چیست؟

در ریاضیات سه محور اصلی x و y و z داریم که تعریف موقیت مکانی با عدد هستند. نحوه حرکت هد جهت عملیات ماشین کاری مانند برش، سوراخ کاری، حکاکی و … را اکسل میگویند. حال معمولا دستگاه های CNC دارای حرکت هد در جهات مختلف دیگری نیز هستند که با حروف a , b , c و … تعریف میگردد.

مکانیک CNC

مکانیک در تکنولوژی cnc به چند بخش تقسیم میشود:

سیستم شاسی : شاسی اغلب در کشورهای اروپایی از آلومینیوم ساخته می شود و تمام اجزای اصلی آن با استفاده از پیچ و مهره باز و بسته میشود. اما در کشورهای خاورمیانه ها شاسی از پروفیل های آهنی و فولادی ساخته می شود.

شاسی در کل از نظر ابعاد به سه دسته تقسیم می شود :

  • جهت مصارف خانگی و رومیزی با استفاده از پروفیل آلومینیوم – حدود ابعاد: 50 در 60 سانتی متر تا 100 در 80 سانتی متر
  • جهت مصارف نیمه صنعتی در کارگاه های کوچک با استفاده از پروفیل آلومینیوم و در پاره ای از موارد با استفاده از آهن – حدود ابعاد 120 در 90 سانتی متر تا 130 در 250 سانتی متر
  • جهت مصارف صنعتی در کارخانه ها و کارگاه های بزرگ که عمدتا از آهن و فولاد و در برخی موارد از آلومینیوم استفاده می شود. حدود ابعاد 240 سانتی متر در 400 سانتی متر

سیستم محرک CNC

موتورهای که موجب حرکت ریل ها و واگن ها می شوند را سیستم محرک می نامند. سیستم محرک به دو بخش تقسیم میشود :

الف ) موتورها شامل : استپ موتور – سروو موتور – لینیر موتور که هدایت اکسل ها را بر عهده دارند.

ب)  سایر موارد شامل: انواع دنده ها ( شانه ای – ball screw – e screw ) تسمه  و  liner motion

سیستم متحرک CNC

انواع ریل ها و واگن ها جهت هدایت مکانیک دستگاه مورد استفاده قرار میگیرد که سیستم حرکتی نامیده می شود. این ریل  و واگن ها در انواع مختلف شامل موارد زیر ساخته میشوند :

  • ریل ها و واگن های کتابی
  • ریل ها و واگن های استوانه ای
  • ریل ها و واگن های چاک دار استوانه ای
  • Liner motion ها که علاوه بر ریل و واگن شامل موتور نیز می باشند.

ماشین های CNC به دو دسته اصلی حلقه باز و حلقه بسته تقسیم بندی می شوند. CNC های حلقه بسته از encoder و موتور سروو بهره می برند و ماشین های CNC حلقه باز از موتور استپر استفاده می کنند.

ذکر این خالی از لطف نیست که  نسل سوم از موتورهای استپر به نام استپ  هایبرد ( Stepper Hybrid ) رونمایی شده است که تلفیقی از encoder و موتور استپر می باشد.

 

  • موتورهای linear motion در واقع موتورهای نسل چهارم  و خطی هستند که از encoderهای خطی بهره می برند و به جای حرکت دورانی معمول در موتورها از حرکت های مستقیم ( خطی ) استفاده می کنند. این موتورهای دارای دقت یک میکرون و سرعت حرکتی بسیار سریع در حدود 4 متر در ثانیه می باشند.

 

  • موتورهای استپر از مکازیم حرکتی مرحله ای بهره می برند. بدین معنی که جهت انجام یک دور کامل بسته به نوع درایور آن نیاز به بین 200 استپ تا 54000 استپ دارند. این موتورها از نظر دقت بسیار بالاتر از موتورهای سروو بوده و عمر بسیار بالاتری نیز دارند. اما از نظر سرعت در مقابل سروو ها حرفی برای گفتن نخواهند داشت.

 

  • موتور سروو ترکیبی از یک موتور AC یا DC سه فاز با یک encoder است.

انواع موتورهای محرک ماشین CNC

سروو موتور

استپر موتور

برخی از سیستم های محرک

بال اسکرو

ریل واگن کتابی

عوامل تعیین کننده قیمت ماشین CNC

قیمت یک ماشین CNC به پارامترهای ذیل بستگی دارد.

  • مکانیک
  • نوع سیستم محرک
  • نوع و قدرت اسپیندل / نوع قدرت و توان لیزر
  • کیفیت و نوع سیستم متحرک / نوع و قدرت سیستم کنترلر
  • ابعاد دستگاه دارد.

این ماشین CNC با استفاده از مته روی چوب، mdf ، pvc و فلزلت نرم ( آلومینیوم ) حکاکی، منبت کاری و برش کاری را انجام میدهد. این نوع ماشین های CNC عموما در دسته حلقه باز قرار میگیرند.

سی ان سی برش و حکاکی غیر فلزات ( co2 )

این ماشین CNC جهت برش ورقه های pvc ، پلکسی گلاس ، اکرلیک ،   MDF با ضخامت های بین 1 میلیمتر تا 6 میلیمتر استفاده میشود. کاربرد این دستگاه بیشتر در موارد هنری شامل تابلوسازی  و غیر هنری مانند چلنیوم استفاده میشود. از شرکت های سازنده این دستگاه میتوان ACCTECH و UNICH و RUIJIE را نام برد.

ماشین CNC برش فلزات بسیار در صنعت مورد نیاز بوده و مورد استفاده قرار میگیرد. این ماشین توانایی برش انواع ورقه های فلزات را در ابعاد و اندازه های مختلف و در ضخامت های متفاوت با بهره گیری از لیزر fiber را دارد. . از شرکت های سازنده این دستگاه میتوان NUKON و BODOR را نام برد. این نوع ماشین های cnc جزو cnc های حلقه بسته محسوب می شوند.

سی ان سی تراش فلزات

دستگاه ماشین فلزات جزو دستگاه های سنگین و جهت قطعات صنعتی سنگین و نیمه سنگین مورد استفاده قرار میگیرد. از جمله شرکت های تولید کننده این دستگاه ها میتوان به MAZAK و OKUAMA و FANUC اشاره نمود. این نوع ماشین های CNC جزو CNC های حلقه بسته محسوب می شوند.

این ماشین با استفاده از الماس شیشه بری با چهار اکسل عملیات شیشه بری در ابعاد و اندازه های مختلف را انحام میدهد.

این ماشین با استفاده از مته روی شیشه و سنگ، حکاکی، منبت کاری و برش کاری را انجام میدهد.

آشنایی با انواع منبع لیزر که در دستگاه های برش لیزر cnc استفاده میشود.

انواع منابع لیزر (سورس لیزر)

تمام دستگاه های لیزر که در بازار هستن معمولا بر اساس منبع لیزر تقسیم بندی میشود. دراین مقاله به بحث در ارتباط با  لیزر (co2) ، (فایبر لیزر) ،  nd yag   که هر کدام  از این انواع لیزر مزایا و نقاط منفی خاص خود را دارد پرداخته شده است.  که باعث میشود برای استفاده های متفاوت از انها استفاده شود.

انواع لیزر co2

لیزر های CO2:

لیزر های  Carbon dioxide laser) co2)  که از نوع لیزر گازی هستند  و اساس آن ها ترکیب گاز  کربن دی اکسید است. با سطح جریان الکتریکی تحریک شده و عمل میکنند این منابع طول موج 10.6  میکرو متری  دارند و بیشتر برای کار روی غیر فلزات مانند پلاستیک استفاده میشود.

نقاط مثبت :

لیزر های  co2  بازده بالا و کیفیت بیم خوبی دارن از این رو بیشترین استفاده را در صنعت دارند.

انواع لیزر فایبر

فایبر لیزرها:

فایبر لیزر از  لیزرهای فاز جامد است. که  بیم لیزر را میسازد و آن را در فیبرهای شیشه ای (روبر) تولید و تقویت می کند که اما انرژی خود را از تابش لامپهای زنون تامین می کند.  لیزر فایبر با طول موج 1.064 نانو متر با استفاده از عدسی  یک قطر کانونی بسیار بسیار کوچک تشکیل می دهد.از این رو که فرکانس لیزر های فایبر پایین تر از CO2 است پس شدت آنها تا بیش از 100 برابر لیزر CO2 با همان متوسط قدرت انتشار  است. از این رو بخاطر حرارت تولید از نشر فوتونی قدرت مند فایبر لیزر ها برای کار روی فلزات حکاکی و برش  و  کار روی پلاستیک های  بسیار مناسب هستند.

نکات مثبت :

فایبر لیزر ها معمولا نیاز به نگهداری ندارند و عمر بالایی معادل حداقل 25000 ساعت دارند.

یک نوع خاص از فایبر لیزرها Master Oscillator Power Amplifier )  MOPA) لیزر است که قابلیت تنظیم مدت زمان پالس ها را دارد و بخاطر همین ویژگی برای کاربردهای مختلف بسیار انعطاف پذیر است.

انواع لیزر nd yag

لیزر NDYAG:

neodymium-doped yttrium aluminium garnet) ND YAG)  مانند  فایبر لیزر ها جزو لیزر های حالت جامد است.

امروزه لیزر ها توسط  دیود ها پمپ میشوند  که در گذشته  از لامپ های فلشی زنون استفاده میشد لیزر های  اندی یاگ رایج ترین نوع لیزر در این گروه است. و البته آن را Neodymium-doped yttrium orthovanadat)  NDYVO)   اسم گزاری کرددند بعد از اینکه  توانستند کرستال و نعود ویوم را خالص سازی کنند که البته با  همان طول موج  1.64  میکرو متر  کار میکند.

, با توجه به اینکه کریستال لیزر های NDYVO / NDYAG  همان طول موج فایبر لیزر را دارند  در نتیجه برای کار روی فلز و پلاستیک مناسب اند که بر خلاف فایبر لیزر ها  پمپ دیود این نوع لیزر به نسبت گرانتر است  این گرانی ناشی از قطعات جانبی و خود منبع سورس لیزر NDYAG است

نکات منفی :

این پمپ ها باید حدودی از 8000  ساعت تا مکسیمم 15000 ساعت  عوض شوند  عمر کریستال nd yag  از عمر فایبر لیزر کمتر است.

دستگاه CNC ساخت انجیکو

انجیکو مفتخر به تولید انواع ماشین های CNC  دسک تاپ (رومیزی) منبت کاری در ابعاد مختلف با کیفیت ساخت بالاتر از نمونه های مشابه خارجی در ایران است.

امکان دریافت سفارش ساخت دستگاه با ابعاد مورد نیاز مشتری در انجیکو فراهم است. خدمات پس از فروش، نرم افزارهای مورد نیاز، آموزش و نصب به همراه ارائه کاتالوگ و راهنمای فارسی در اختیار مشتریان محترم قرار میگیرد.