اجزای دستگاه CNC شامل چیست؟

دستگاه‌ CNC یکی از نخستین نمونه‌های ترکیب بین فناوری و صنعت هستند که انقلابی در فرآیند تولید و ساخت قطعات صنعتی ایجاد کرده‌اند. این دستگاه‌های پیشرفته با امکانات و قابلیت‌های خود ساخت قطعات پیچیده و با دقت بالا که قبلاً غیرممکن بوده‌است را ممکن نموده‌اند.

اجزای دستگاه CNC همگی به‌صورت یکپارچه با یکدیگر عمل می‌کنند تا فرآیند تولید قطعات را به یک سطح جدید از دقت و کیفیت برسانند. از واحدهای پردازشی مرکزی تا واحدهای کنترل، هر‌کدام از این اجزا نقشی بسیار حیاتی در کنترل و اجرای فرآیند ماشین کاری دارند.
در این مقاله، به بررسی اجزای مهم و کلیدی این دستگاه‌ها که باعث ایجاد این قدرت و کارایی در عملکرد آن‌ها می‌شوند می‌پردازیم.

دستگاه CNC

فرآیند CNC که مخفف عبارت کنترل عددی کامپیوتری (Computerized Numerical Control) است، به کنترل خودکار ماشین‌آلات و دستگاه‌ها توسط کامپیوتر اشاره دارد. در این فرآیند، نرم‌افزار کامپیوتری از پیش برنامه‌ریزی شده، حرکت ماشین‌آلات و ابزار را کنترل می‌کند، که این امر به تولید قطعات در زمان کمتر، کاهش ضایعات و از بین بردن خطاهای انسانی کمک می‌کند.
تکنولوژی برش لیزری CNC از فرآیندهای مختلفی مانند آسیاب یا تراشکاری برای تولید قطعات استفاده می‌کنند. این ماشین‌ها از یک زبان برنامه‌نویسی نرم‌افزاری به نام G-code برای تعیین ابعاد و مشخصات مورد نیاز استفاده می‌کنند.
اولین ماشین‌های NC در دهه‌های ۱۹۴۰ و ۱۹۵۰ از نوار کاغذی یا کارت‌های پانچ برای کنترل حرکت استفاده می‌کردند. اما با معرفی رایانه‌ها در دهه ۱۹۶۰، عبارت NC به CNC تغییر کرد و کنترل ماشین‌ها به‌صورت کامپیوتری انجام شد.
از دهه ۱۹۹۰ به‌بعد، مراکز ماشین کاری CNC به طور چشمگیری تکامل یافته و دستگاه CNC به‌صورت سفارشی برای نیازهای مختلف صنایع تولید می‌شود. این ماشین‌ها می‌توانند بر روی هر ماده‌ای، از فلزات گرفته تا چوب و پلاستیک، عمل کنند.

انواع دستگاه CNC

در این بخش، انواع مختلف دستگاه CNC برای شما توضیح داده می‌شود. این ماشین‌ها برای تولید اقلام مختلف با طیف گسترده‌ای از کاربردها طراحی شده‌اند. به همین دلیل، انواع مختلفی از ماشین‌های CNC وجود دارند که هرکدام اهداف خاصی را برآورده می‌کنند.
مهارت و تخصص یک متخصص آموزش‌دیده برای استفاده از این ماشین‌ها بسیار مهم است، زیرا تنها با این روش می‌توان محصولات با‌کیفیت بالا را تولید کرد.

• آسیاب CNC: این نوع ماشین‌ها برای حذف مواد اضافی از یک قطعه استفاده می‌شوند و به وسیله ابزاری متحرک کنترل شده توسط کامپیوتر، سطح مورد نظر را شکل می‌دهند.
• تراش CNC: این ماشین‌ها برای حذف مواد از قطعات مستقل از شکل و استفاده از ابزارهای قابل تعویض برای ساخت قطعات دایره‌ای یا مخروطی استفاده می‌شود.
• روتر CNC: این ماشین‌ها برای حکاکی و برش‌های چوبی، پلاستیکی یا فلزی استفاده می‌شوند و به وسیله ابزارهای چرخان و متحرک کنترل شده توسط کامپیوتر عمل می‌کنند.
• برش پلاسما CNC: این ماشین‌ها برای برش مواد فلزی با استفاده از یک تابش پلاسمای بالابردنی استفاده می‌شوند.
• تخلیه الکتریکی CNC: این ماشین‌ها برای حکاکی و حفاری از طریق تخلیه الکتریکی در مواد فلزی استفاده می‌شوند.
• برش لیزری CNC: این ماشین‌ها برای برش دقیق و سریع مواد مختلف ازجمله فلز، چوب، پلاستیک و غیره با استفاده از تابش لیزر استفاده می‌شوند.

اجزای اصلی تشکیل دهنده ماشین CNC

یکی از ماشین‌آلات بسیار حیاتی و پرکاربرد در صنعت، دستگاه CNC است. این ماشین در صنایع مختلفی از‌جمله چوب‌کاری، فلزکاری، سنگ‌کاری و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد. دستگاه CNC از اجزا و قطعات مختلفی تشکیل شده است و هر قطعه در پیشبرد کار و بهبود کیفیت دستگاه موثر است.

اجزای دستگاه CNC عبارتند از:

• برنامه ماشین: برنامه‌ای که دستورات و حرکات لازم برای تولید قطعه را تعیین می‌کند.
• فرم برنامه‌ها: قالب‌هایی که برنامه‌های ماشین را به شکل‌های مختلف مانند G-code نمایش می‌دهند.
• روش‌های انتقال برنامه به ماشین: این شامل روش‌های مختلفی مانند استفاده از USB، شبکه، یا کارت حافظه می‌شود که برنامه را به‌دستگاه CNC منتقل می‌کند.
• واحد کنترل ماشین: واحدی که عملیات و حرکات دستگاه را بر اساس برنامه‌های ورودی کنترل می‌کند.
• ماشین براده‌برداری یا افزار: این ماشین برنامه‌های مورد نیاز را از روی مواد اولیه حذف کرده و قطعات را به شکل دقیقی تولید می‌کند.

اجزای مکانیکی ماشین افزار CNC

تمامی دستگاه‌های CNC ازجمله تراش‌های فلزی و چوبی، از قطعات و اجزاء مشابهی تشکیل شده‌اند که واحد مکانیکی این دستگاه‌ها از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است و باید با دقت و دانش فنی طراحی و ساخته شود. در این مقاله، جهت آشنایی شما با اجزاء مکانیکی دستگاه‌های CNC، به بررسی هر قطعه به طور دقیق خواهیم پرداخت.

• شاسی یا بدنه ماشین
• صفحات لغزشی
• موتور
• سیستم حرکتی
• ریل و واگن
• اسپیندل

اجزای ماشین CNC

ماشین‌های CNC، از اجزاء و قطعات متفاوتی تشکیل شده‌اند که هرکدام وظایف مختلفی را بر عهدهدارند. در این مقاله به بررسی هر قسمت و وظیفه آن می‌پردازیم:
اجزای ماشین CNC عبارتند از :

• واحد پردازش مرکزی (CPU): وظیفه اصلی این قطعه کنترل کل دستگاه CNC و اجرای برنامه‌های مورد نیاز را برعهده دارد.
• واحد کنترل حافظه (MCU): این واحد برنامه‌های G-code را تفسیر و به دستورالعمل‌های قابل اجرا تبدیل می‌کند که توسط موتورهای سروو انجام می‌شود.
• کنترل کننده منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC): این بخش از دستگاه، قوانین از پیش تعیین شده‌ای را دنبال کرده و در تصمیم‌گیری‌های مبتنی بر منطق برای دستگاه CNC ایفای نقش می‌کند.
• کنترل پنل ماشین: این بخش نقطه مرجع مناسب و دستورات ضروری را آماده می‌کند و به عنوان رابط مستقیم بین سیستم عامل و سیستم CNC عمل می‌کند.
• ماشین ابزار: این بخش اصطلاح کلی‌است که به هر ابزاری که برای انجام فرآیندی روی قطعه کار استفاده می‌شود، گفته می‌شود. ماشین ابزار با توجه به نوع دستگاه CNC، شکل و ساختار مختلفی خواهد داشت.
• دستگاه‌های ورودی: این دستگاه‌ها وسیله‌ای برای بارگذاری برنامه‌های CNC به دستگاه می‌باشند
• سروو موتور: این موتور مانند موتور پله‌ای عمل می‌کند، اما با داشتن یک مکانیسم ترمز سریع، در هر نقطه‌ای که منبع تغذیه قطع شود، متوقف می‌شود و امکان دستیابی به موقعیت دقیق فراهم می‌آید.
• واحد کنترل سروو: این واحد به کنترل موقعیت دقیق مسئول است. این واحد سیگنال‌های فیدبک موقعیت را از دستگاه‌های فیدبک دریافت کرده و سیگنال‌های معقولی را به عنوان مقادیر فرمان برای محورها و موتورهای اسپیندل ارسال می‌کند.
• دستگاه‌های فیدبک: این دستگاه‌ها مانند مبدل‌های موقعیت و سرعت عمل می‌کنند که به عنوان حسگرهای موقعیت برای نظارت بر موقعیت فعلی ابزار برش در هر لحظه عمل می‌کنند.
• سیستم فیدبک: این سیستم با اطمینان از دقت و درستی حرکت‌های ماشین، اهمیت زیادی دارد. زیرا هنگامی که ماشین یک قطعه مکانیکی را به یک موقعیت خاص منتقل می‌کند، نیاز به تأیید موقعیت و در مواردی تغییر یا تنظیم آن دارد.
• واحد نمایشگر: این واحد، یک مانیتور یا تجهیز تعاملی است که وضعیت فعلی پروژه‌ها، سفارشات، و دیگر اطلاعات مهم دستگاه CNC را به اپراتور نمایش می‌دهد. همچنین، می‌تواند برای کارهای نگهداری و استقرار اطلاعات ارزشمندی فراهم کند.
• سیستم درایوینگ: در CNC، بستری یکنواخت به طول محورهای x و y حرکت می‌کند، و ابزار یا دستگاه برش در امتداد محور z به سمت بالا حرکت می‌کند. این سیستم توسط سروو موتورها، بال‌اسکروها و راهنماهای خطی کنترل می‌شود.
• بستر دستگاه CNC: این بستر برای نصب مواد اصلی کار بر روی آن استفاده می‌شود. برای محکم کردن قطعه کار، از جک‌های نگهدارنده مختلف استفاده می‌شود، و معمولاً دارای شکاف‌های T یا دندانه‌هایی است که قطعات را به آنها وصل می‌کنند.
• Headstock: این قطعه شامل محرک اصلی، یاتاقان‌ها و چرخ‌دنده‌های لازم برای چرخاندن chuck در سرعت‌های مختلف است. این جز معمولاً در سمت چپ دستگاه CNC قرار دارد و از طریق پنل‌های قابل جابجایی قابل دسترسی است.
• Tailstock: این قطعه برای حمایت محوری از قطعات کار استفاده می‌شود و در یک طرف استفاده می‌شود. Tailstock معمولاً برای نگه‌داری و چرخاندن قطعات توسط chuck استفاده می‌شود. بدون وجود Tailstock، نیروهایی که در حین برش ایجاد می‌شوند، می‌توانند باعث انحراف قطعه از کاتر شوند.
• Tailstock Quill: در داخل Tailstock قرار دارد و دارای انتهای مخروطی شکل است که به محور دوک و chuck هم‌راستا می‌باشد. این Quill در حین ماشین کاری شفت‌های بلند، به طور مکرر سوراخ‌هایی را در مرکز قطعه کار ایجاد می‌کند، که این کار با استفاده از Quill به عنوان پشتیبان انجام می‌شود. به طور کلی، Tailstock به نزدیکی قطعه حرکت داده می‌شود و در آن نقطه، Quill با استفاده از فشار پنوماتیک یا هیدرولیک فعال می‌شود تا مواد خام را محکم کند.
• پدال: از پدال‌های پا برای کنترل و فعال و غیرفعال کردن chuck و Tailstock در ماشین تراش CNC استفاده می‌شود.
• Chuck: یک قطعه ویژه در ماشین تراش است که برای نگهداری مواد خام در حین ماشینکاری استفاده می‌شود. این قطعه با سرعت زیادی توسط یک محور چرخانده می‌شود. یک Chuck معمولاً دارای سه یا چهار دستگیره پنوماتیکی یا هیدرولیک است. دستگیره‌های سه فک این قطعه متمرکز هستند و می‌توانند به صورت شعاعی حرکت کنند، در حالی که دستگیره‌های چهار فک قابل تنظیم یا تغییر هستند.

سخن آخر
در کل اجزای دستگاه CNC اساسی‌ترین عوامل در کارکرد و کیفیت ماشین هستند. هر‌کدام از این اجزا، از CPU و MCU گرفته تا واحدهای کنترل سروو و دستگاه‌های فیدبک، نقش حیاتی در اجرای دقیق و صحیح عملیات ماشین‌کاری دارند.
واحد کنترل مرکزیCPU و ماشین‌های براده‌برداریMCU اطلاعات را تفسیر و به‌دستورالعمل‌های موجود تبدیل می‌کنند. از طرف دیگر، واحدهای کنترل سروو به دقت و صحت حرکت‌های محوری و دستگاه‌های فیدبک به نظارت بر موقعیت و سرعت ابزار کمک می‌کنند.

با همه این اجزا و ویژگی‌های پیشرفته، دستگاه‌های CNC امکانات بی‌نظیری برای تولید قطعات دقیق و با‌کیفیت فراهم می‌کنند.
از صنایع خودروسازی و هوافضا گرفته تا صنایع پزشکی و دفاعی، دستگاه‌های CNC در هر زمینه‌ای که نیاز به قطعات دقیق و با‌کیفیت دارد، اساسی‌اند. به علاوه، استفاده از دستگاههای CNC برای تولید قطعات پیچیده و سفارشی، امکان ساخت محصولات نوآورانه و بهینه‌شده را فراهم می‌کند، که این نیز موجب پیشرفت و توسعه صنایع مختلف می‌شود.

سوالات متداول

واحد پردازش مرکزی (CPU) در یک دستگاه CNC چیست؟
واحد پردازش مرکزی (CPU) در یک دستگاه CNC قسمتی است که برنامه‌ها و دستورات کاری را اجرا و کنترل می‌کند. این واحد اطلاعات را از حافظه دریافت کرده، آن‌ها را تحلیل و به‌دستورات موقعیت و سرعت تبدیل می‌کند که توسط سایر اجزا اجرا می‌شوند.

چه کارهایی از طریق پنل کنترل ماشین انجام می‌شود؟
پنل کنترل ماشین برای نظارت، کنترل و مدیریت عملیات ماشین، از‌جمله بارگیری برنامه‌ها، تنظیمات ابتدایی و اجرای برنامه‌ها استفاده می‌شود.

در چه مواردی از ماشین کاری CNC در صنایع خودرو استفاده می‌شود؟
ماشین کاری CNC در صنایع خودرو برای تولید قطعات موتور، سیستم تعلیق، براکت‌ها، قطعات داخلی و خارجی خودرو، سرسیلندر، اجزای سوپاپ و موارد دیگر استفاده می‌شود.

چگونه ماشین‌های CNC در صنایع پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند؟
دستگاه‌های CNC در صنایع پزشکی برای تولید قطعات سفارشی مانند دستگاه‌های MRI، تجهیزات ارتز و پروتز، ابزار پزشکی و تجهیزات تحقیقاتی استفاده می‌شوند.