تاریخچه cnc
برش لیزر مس
جولای 26, 2023
برش هواگاز
آگوست 13, 2023
تاریخچه دستگاه‌های سی ان سی (CNC) یک مسیر پیچیده و پر از پیشرفت‌های تکنولوژی است که به دهه‌های پیشین برمی‌گردد. CNC به معنای کنترل عددی کامپیوتری، یک مفهوم مدرن و نوین در صنعت تولید و ساخت است که امروزه از آن به عنوان یکی از پیشرفت‌های بزرگ صنعتی یاد می‌شود.
بنیان‌گذاری تکنولوژی CNC به مفهوم کنترل عددی (NC) برمی‌گردد که به صورت قدیمی‌تری در ابتدای راه توسعه این صنعت استفاده می‌شد. این نوع کنترل‌ها به وسیله‌ی مکانیسم‌های ساده ای اعم از سرعت ماشین‌ها کنترل می‌شدند و از کامپیوترها بهره‌ای نمی‌بردند.
با ظهور تکنولوژی کامپیوتر و پیشرفت‌های در این حوزه، تکنولوژی CNC نیز ارتقاء پیدا کرد. این ترکیب از کامپیوتر و کنترل عددی مکانیکی به ما امکان می‌دهد تا دستگاه‌های صنعتی را با دقت بسیار بالا و به صورت اتوماتیک کنترل کنیم. این امر باعث شده تا تولیدات دقیق‌تر، پیچیده‌تر و با کیفیت بهتر در صنایع مختلف ممکن گردد.
استفاده از تکنولوژی CNC به عنوان یکی از اصطلاحات رایج در صنعت تولید، تاکنون به پیشرفت‌های زیادی دست یافته است و همچنان هم در حال پیشرفت و توسعه است. این تکنولوژی امروزه جزء مهمی از صنعت تولید مدرن به حساب می‌آید و از تأثیر بسزایی بر کارایی، دقت و افزایش بهره‌وری در فرآیندهای تولید برخوردار است.
تعریف ماشین ابزار در صنعت
ماشین ابزار یک وسیله ساخته شده توسط انسان است که برای تولید محصولات مختلف به عنوان ابزار کاربرد دارد. این وسیله ابتدا با یک دریل ساده معرفی شد، اما امروزه ماشین ابزارها بسیار پیچیده‌تر و بزرگتر از آن هستند.
ماشین‌های تراش و فرز از مهمترین ماشین‌های ابزاری هستند که هنوز هم استفاده‌ی گسترده‌ای دارند. این ماشین‌ها عمدتاً توسط انسان کنترل می‌شوند و اگر با دقت اهرم‌ها و چرخ‌های آن‌ها هدایت نشوند، محصول مورد نظر به درستی تولید نخواهد شد.
در طول تاریخ، نیاز به تولیدات دقیق‌تر و پیچیده‌تر، تولید دستی را غیرممکن و ملال‌آور کرد. به همین دلیل و با پیشرفت فناوری‌های الکترونیک و کامپیوتری، ایده کنترل ماشین‌ها توسط برنامه‌های دقیق و کم‌اشتباه به ذهن مخترعین رسید.
به زبان ساده‌تر، ماشین ابزار یک وسیله است که توسط انسان ساخته شده و برای تولید محصولات مختلف به عنوان ابزار کاربرد دارد. با پیشرفت فناوری‌ها، این ماشین‌ها به شکل‌ها و قابلیت‌های مختلفی تغییر یافته‌اند و با استفاده از برنامه‌های کامپیوتری دقیق‌تر و کم‌اشتباه‌تر کنترل می‌شوند.
بیان تعریف ماشین کنترل عددی CNC
CNC مخفف عبارت Computer Numerical Control به معنای کنترل عددی بوسیله کامپیوتر است. این تکنولوژی امروزه به عنوان یک مفهوم مدرن و پیشرفته در صنعت تولید و ساخت شناخته می‌شود. در ابتدا، مفهوم CNC از کنترل عددی (NC) به وجود آمد و دستگاه‌های اولیه با مکانیسم کنترل عددی تقریباً ساده‌تر بودند و کامپیوتری وجود نداشت. با پیشرفت فناوری کامپیوتر و الکترونیک، تکنولوژی CNC به توانایی کنترل دقیق‌تر و اتوماتیک‌تر دستگاه‌های صنعتی رسید.
با گذر زمان، تکنولوژی CNC تحولات بزرگی را تجربه کرد. از دستگاه‌های اولیه که از کارت‌های پانچ شده و نوارهای مغناطیسی استفاده می‌کردند، به دستگاه‌های مدرن تر با حافظه‌های دیجیتالی مجهز شد. این تحولات منجر به کنترل دقیق‌تر و بهبود کارایی دستگاه‌های CNC شد و تولیدات با کیفیت و دقیق‌تر در صنایع مختلف امکان‌پذیر شد.
بیان تعریف CNC (سی ان سی )
CNC به معنای کنترل ماشین‌های ابزار بوسیله کامپیوتر است. این تکنولوژی باعث می‌شود که ماشین‌های ابزار با دقت و سرعت بالا کنترل شوند و فرآیندهای تولید به صورت اتوماتیک انجام شوند. با استفاده از CNC، نیازی به دخالت اپراتور برای کنترل ماشین‌ها نیست و همه‌چیز به صورت خودکار انجام می‌شود.
استفاده از CNC باعث افزایش بهره‌وری و دقت در فرآیندهای تولید شده است. ماشین‌های CNC کارایی مختلف از تراش و برش فلزات تا حکاکی بر روی شیشه و جوشکاری دارند. از طریق نرم‌افزارهای CAD (طراحی بوسیله کامپیوتر) و CAM (تولید بوسیله کامپیوتر) می‌توان طرح‌ها را طراحی کرده و به دستگاه‌های CNC انتقال داد تا قطعات مورد نیاز با دقت و سرعت تولید شوند. تکنولوژی CNC باعث راحتی و سهولت در تولیدات صنعتی شده است و به صورت گسترده در انواع صنایع استفاده می‌شود.
تاریخچه CNC از نظر علمی
توسعه و پیشرفت مفهوم ماشین کنترل عددی یا CNC به دوران پس از جنگ جهانی دوم بازمی‌گردد. تمایل قوی صنایع هوایی به تولید قطعات دقیق و پیچیده، اصلی‌ترین دلیل توسعه و پیشرفت CNC در این دوره بود. این قطعات در هواپیماها و سلاح‌های هوایی کاربرد گسترده‌ای داشتند. از آن زمان، پروژه‌های تحقیقاتی مرتبط با CNC با حمایت نیروی هوایی ایالات متحده در موسسه فناوری ماساچوست (MIT) آغاز شد.
در این پروژه مهندسان و پژوهشگران مانند پروفسور رینجس، مک دونا، لاری، ساسکیند و گراسیمون شرکت داشتند. نقطه شروع اصلی از یک ماشین فرز با اسپیندل عمودی مدل 28 اینچی Cincinnati HydroTel بود که با اصلاحات لازم به یک دستگاه CNC تبدیل شد. با استفاده از سه مولد حرکتی هیدرولیکی، تنظیم سرعت و دقت حدود 0.0005 اینچ ایجاد شد و میزها و سر دستگاه با دقت میکرونی حرکت می‌کردند.
در سال 1951، سیستم مونتاژ شد و مطالعات پروژه آغاز شد. تا سال 1953، اطلاعات کافی جمع‌آوری شد تا اساس عملیات آینده فراهم شود. در اکتبر 1954، گزارشی 24 صفحه‌ای در نشریه ماشین‌سازان امریکا منتشر شد که باعث جلب توجه و توسعه بیشتر CNC شد. همزمان با این پروژه، شرکت پارسونز توسط جان پارسونز تأسیس شد و در زمینه طراحی و تولید تیغه‌های هلی‌کوپتر از پردازشگر IBM مدل 602 برای اطلاعات استفاده کرد.
تاریخچه CNC از نظر تجاری
در دهه 1950 میلادی، ماشین‌های ابزار CNC برای اولین بار مورد استفاده قرار گرفتند. با رشد سریع این صنعت، نیاز به اتوماسیون و افزایش سرعت ماشین‌های ابزار احساس شد و به همین دلیل کامپیوتر مسئول کنترل این ماشین‌ها شد و مفهوم سی ان سی در دهه 1960 کاربردی شد.
در ابتدا، ماشین‌های CNC مختلف روش‌ها و برنامه‌ریزی‌های خاص خود را داشتند، اما ماشین‌سازان و پیشگامان به استانداردسازی برنامه‌ها روی آوردند و مفهوم جی کد (g-code) برای برنامه‌نویسی قطعات تبدیل به استاندارد شد.
در دهه‌های 1960 و 1970، چند پیشرفت کلیدی در صنعت سی ان سی رخ داد:
1. استانداردسازی زبان برنامه‌نویسی جی کد برای برنامه‌نویسی قطعات: نقطه آغاز جی کد به سال 1958 برمی‌گردد که در آزمایشگاه سروومکانیزم دانشگاه MIT طراحی شد و در دهه 1960، توسط انجمن صنایع الکترونیک استانداردسازی شد.
2. مفهوم CAD یا طراحی بوسیله کامپیوتر به سرعت در دهه 1960 توسعه یافت و نقشه‌های کاغذی و دستی را جایگزین کرد.
3.رشد کامپیوترهای کوچک مانند DEC PDP-8 و Data General Nova در اواخر دهه 1960، ماشین‌های CNC را ارزان‌تر و قوی‌تر کرد.
در دهه 1970، اقتصاد بسیاری از کشورهای غربی کم‌رونق بود و هزینه‌های اشتغال افزایش یافت. استفاده از تکنولوژی CNC که قبلاً شکل گرفته بود، به تولید صنعتی کمک بزرگی کرد و روش‌های کم‌سرعت و دستی را جایگزین کرد.
آلمانی‌ها و ژاپنی‌ها به سرعت به مزایای تکنولوژی CNC پی‌بردند و در این زمینه موفقیت‌های بزرگی کسب کردند. تا اواخر دهه 1980، تنها شرکت Cincinnati Milacron از ده شرکت برتر CNC دنیا باقی‌مانده بود. اما با استفاده از میکروپروسسورها و کنترلرهای قدرتمند، ماشین‌های CNC بسیار ارزان‌تر و قدرتمند شدند و امروزه افراد زیادی برای سرگرمی یا تولیدات شخصی از آن‌ها استفاده می‌کنند.
نرم‌افزارهایی همچون EMC2 و Mach3 نیز توسط شرکت‌ها به عنوان گزینه‌های منبع‌باز برای CNC توسعه یافته‌اند.
اجزای کلی دستگاه CNC
دستگاه‌های CNC شامل سه اجزا اصلی هستند: ماشین CNC، رایانه کنترلی و نرم‌افزار تولید محصول (CAD/CAM).
1- ماشین CNC:
دستگاه ماشین CNC شامل سیستم محرک است که وظیفه حرکت دادن ریل‌ها و واگن‌ها را برعهده دارد. این سیستم محرک به دو بخش تقسیم می‌شود
– موتورها: این موتورها شامل موتورهای استپ، سروو و لینیر می‌شوند که از طریق دنده‌ها (شانه‌ای، ball screw، e screw)، تسمه و لاینر موشن، واگن‌ها و ریل‌ها را به حرکت درمی‌آورند. هدایت اکسل‌ها نیز به عهده این موتورها است.
2- رایانه کنترلی:
رایانه کنترلی دستگاه CNC مسئول کنترل و مدیریت عملکرد ماشین است. این رایانه می‌تواند به صورت مستقیم به دستگاه وصل شود یا به صورت جداگانه از ماشین، در نزدیکی آن قرار گیرد.
3- نرم‌افزار تولید محصول (CAD/CAM):
نرم‌افزار CAD (Computer-Aided Design) برای طراحی قطعات مورد استفاده قرار می‌گیرد. با استفاده از این نرم‌افزار، قطعات و محصولات مورد نیاز طراحی می‌شوند. نرم‌افزار CAM (Computer-Aided Manufacturing) نیز وظیفه تولید کدهای کنترلی برای دستگاه CNC را بر عهده دارد. این کدها به ماشین CNC ارسال می‌شوند تا عملکرد تولید محصول انجام گیرد.
در نتیجه، با استفاده از ماشین CNC و نرم‌افزارهای CAD/CAM در کنار رایانه کنترلی، امکان تولید قطعات و محصولات با دقت بالا و تکرارپذیری، بهبود می‌یابد که این امر در صنایع مختلف از جمله ماشین‌سازی، صنایع خودروسازی، فلزی، چوب و سایر صنایع تولیدی بسیار مفید و کارآمد است.
