دستگاه CNC چیست؟ | آموزش اپراتوری CNC — ساده و رایگان

‌دستگاه CNC یکی از مهم‌ترین و پراستفاده‌ترین دستگاه‌ها در صنعت است که برای ساخت قطعات با شکل‌های مختلف از آن استفاده می‌شود. در این مطلب، با دستگاه CNC، نحوه کار آن و روال آموزش اپراتوری CNC آشنا می‌شویم. البته اگر به دنبال یک روش ساده، سریع و اصولی برای آشنایی با دستگاه CNC و کار با آن هستید، توصیه می‌کنیم به مجموعه فیلم‌های آموزش سی ان سی CNC فرادرس سر بزنید.

دستگاه CNC چیست؟

قبل از آشنایی با دستگاه CNC و روال آموزش اپراتوری CNC ابتدا لازم است بدانیم که CNC مخفف "Computer Numerical Control" به معنای «کنترل عددی کامپیوتری» است. هنگامی که از کامپیوترها برای کنترل یک ابزار «کنترل عددی» (NC) استفاده می‌شود، آن ابزار یا دستگاه را CNC می‌نامیم. به عبارت دیگر، اگر برای کنترل ابزارهای ماشینی مانند تراش، آسیاب، شیار، شکل‌دهنده و غیره از کامپیوتر استفاده کنیم، به آن‌ها دستگاه CNC گفته می‌شود.

فیلم آموزش ماشین کاری CNC با اج کم EDGECAM در فرادرس

کلیک کنید

عملیات برش انجام شده توسط CNC را ماشین‌کاری CNC می‌نامند. خدمات مختلف ماشین‌کاری که در آن‌ها از دستگاه CNC استفاده می‌شود به عنوان خدمات ماشین‌کاری CNC شناخته می‌شوند. معمولاً در دستگاه CNC ابتدا برنامه‌ها طراحی یا تهیه می‌شوند و سپس به دستگاه CNC داده می‌شوند. طبق این برنامه‌ها، CNC حرکت و سرعت ابزارهای ماشین را کنترل می‌کند.

نمودار بلوکی دستگاه CNC

شکل زیر نمودار بلوکی دستگاه CNC را نشان می‌دهد که واحدهای مختلف آن در کنار یکدیگر کار می‌کنند. آشنایی با این نمودار بلوکی اولین گام نظری در آموزش اپراتوری CNC است.

بخش‌های یک دستگاه CNC

همان‌طور که در قسمت قبل دیدیم، نمودار بلوکی یکی دستگاه CNC شامل بخش‌های مختلفی است. در ادامه، بخش‌های اصلی دستگاه CNC را معرفی می‌کنیم.

(الف) دستگاه‌های ورودی: دستگاه‌هایی هستند که برای ورود برنامه در دستگاه CNC استفاده می‌شوند. معمولاً سه دستگاه ورودی استفاده می‌شود که این سه دستگاه نوار پانچ‌ خوان، نوار مغناطیسی خوان و کامپیوتر از طریق ارتباط RS-232-C است.

فیلم آموزش ماشین کاری CNC با اج کم EDGECAM در فرادرس

کلیک کنید

(ب) واحد کنترل ماشین (MCU): این بخش قلب دستگاه CNC است و عملکرد کنترل دستگاه CNC را انجام می‌دهد، عملکردهای مختلف MCU به شرح زیر است:

• دستورالعمل‌های رمزگذاری‌شده را دریافت می‌کند و می‌خواند.
• دستورالعمل رمزگذاری‌شده را رمزگشایی می‌کند.
• برای تولید دستورات حرکت محور، درون‌یابی (خطی، دایره‌ای و مارپیچی) را پیاده‌سازی می‌کند.
• دستورات حرکت محور را به مدارهای تقویت‌کننده برای هدایت مکانیسم‌های محور می‌دهد.
• سیگنال‌های بازخورد موقعیت و سرعت را برای هر محور محرک دریافت می‌کند.
• توابع کنترل کمکی مانند «کولنت» (Coolant) یا خاموش/روشن «اسپیندل» (Spindle) و تغییر ابزار را اجرا می‌کند.

(ج) ابزار ماشین: یک ابزار ماشین CNC همیشه دارای یک جدول و یک اسپیندل برای کنترل موقعیت و سرعت است. جدول ماشین در جهت محور X و Y و اسپیندل در جهت محور Z کنترل می‌شوند.

(د) سیستم درایوینگ: سیستم درایوینگ دستگاه CNC از مدارهای تقویت‌کننده، موتورهای محرک و پیچ ساچمه‌ای تشکیل شده است. MCU سیگنال‌های هر محور (یعنی موقعیت و سرعت) را به مدارهای تقویت‌کننده می‌دهد. سپس سیگنال‌های کنترلی برای تحریک موتورهای محرک تقویت می‌شود. و موتورهای محرک فعال، پیچ ساچمه‌ای سربی را برای قرار دادن میز ماشین می‌چرخانند.

(هـ) سیستم بازخورد یا فیدبک: این سیستم متشکل از ترنسدیوسرهایی است که به عنوان سنسور عمل می کنند. به آن سیستم اندازه گیری نیز گفته می شود. این بخش شامل ترنسدیوسرهای موقعیت و سرعت است که به طور مداوم موقعیت و سرعت ابزار برش را در هر لحظه کنترل می کند. MCU سیگنال‌ها را از این ترنسدیوسرها دریافت می‌کند و از اختلاف بین سیگنال‌های مرجع و سیگنال‌های فیدبک برای تولید سیگنال‌های کنترل به منظور تصحیح خطاهای موقعیت و سرعت استفاده می‌کند.

(و) واحد نمایش: از یک مانیتور برای نمایش برنامه‌ها، دستورات و سایر اطلاعات مفید دستگاه CNC استفاده می‌شود.

دستگاه CNC چگونه کار می‌کند؟

دستگاه CNC طبق مراحل زیر کار می‌کند:

• ابتدا، برنامه به MCU وارد می‌شود.
• در MCU تمام فرایند داده‌ها انجام می‌شود و MCU طبق برنامه تهیه شده، تمام دستورات حرکت را آماده کرده و به سیستم درایوینگ می‌فرستد.
• سیستم درایوینگ، در حالی که دستورات حرکت توسط MCU ارسال می‌شوند، کار می‌کند. این سیستم حرکت و سرعت ابزار ماشین را کنترل می‌کند.
• سیستم فیدبک اندازه‌گیری موقعیت و سرعت ابزار ماشین را ثبت می‌کند و یک سیگنال بازخورد به MCU می‌فرستد.
• در MCU، سیگنال‌های بازخورد با سیگنال‌های مرجع مقایسه می‌شوند و در صورت وجود خطا، آن را تصحیح می‌کند و سیگنال‌های جدیدی را برای ابزار صحیح به دستگاه می‌فرستد.
• از یک واحد نمایشگر برای دیدن همه دستورات، برنامه‌ها و سایر داده‌های مهم استفاده می‌شود و به عنوان چشم دستگاه عمل می‌کند.

انواع ماشین‌آلات CNC

سه کارکرد مختلف برای دستگاه CNC وجود دارد. نوع اول دستگاه حفاری و ایجادکننده سوراخ است. این ماشین‌ها بر ایجاد سوراخ‌های دقیق با استفاده از یک مته متمرکز شده‌اند و در شرکت‌های تولیدکننده قطعات خودرو رایج هستند. با استفاده از دستگاه CNC اطمینان حاصل می‌شود که سوراخ‌هایی در همان نقاط روی هر قطعه‌ای که از دستگاه عبور می‌کند، ایجاد می‌شوند.

نوع بعدی دستگاه تراش CNC است. این ماشین‌آلات تقریباً مانند تراش چرخان معمولی کار می‌کنند. تنها تفاوت این است که کامپیوتر به بازوی رایانه‌ای می‌گوید که کجا باید در امتداد کار حرکت کند. همچنین می‌گوید که چه مقدار فشار وارد شود تا شروع به قطع مواد کند. این تنظیمات می‌تواند برای افرادی که وسایلی مثل پایه میز یا چوب بیس‌بال می‌سازند عالی باشد. تبدیل از دستگاه دستی تراشکاری چوب به تراش CNC به شدت کارایی برش را افزایش می‌دهد و برش کامل هر قطعه را تضمین می‌کند.

آخرین نوع دستگاه CNC مطمئناً متداول‌ترین موردی است که مشاهده خواهید کرد. به این نسخه روتر CNC گفته می‌شود. روتر CNC همه‌کاره‌ترین دستگاه CNC است. این ماشین‌ها به اپراتورها امکان می‌دهد تا برش‌های بسیار دقیقی را انجام دهند.

مراحل مهم آموزش اپراتوری CNC

در این بخش، مهم‌ترین نکاتی را بیان می‌کنیم که در آموزش اپراتوری CNC‌ باید بدانید.

فیلم آموزش برنامه نویسی ماشین های کنترل عددی CNC با نرم افزار SSCNC در فرادرس

کلیک کنید

نوع ماشین CNC را انتخاب کنید

اولین قدم برای آموزش اپراتوری CNC این است که ببینید می‌خواهید برای چه چیزی از آن استفاده کنید. آیا از CNC برای مواد نرم مانند چوب و پلاستیک استفاده می‌کنید یا کارتان فلزکاری است؟ این‌ها نوع ماشین شما را تعیین می‌کند. برای مثال، اگر با چوب کار می‌کنید، روتر CNC ابزار انتخابی شماست. این در حالی است که دستگاه فرز CNC برای ساخت قطعات با فلز مورد نیاز خواهد بود.

کار با نرم‌افزار را یاد بگیرید

همان‌طور که گفتیم، همه دستگاه‌های CNC از نرم‌افزار رایانه‌ای برای کنترل ابزارهای خود استفاده می‌کنند و از این رو است که به آن‌ها کنترل عددی کامپیوتری می‌گویند. این نرم‌افزار اساساً یک فرایند سه‌مرحله‌ای است. قبل از اینکه برنامه CAM (مخفف "Computer Aided Manufacturing" به معنی «ساخت با کمک کامپیوتر») نقشه را به کدی به نام «کد جی» (G-Code) تبدیل کند، این قسمت در یک برنامه CAD ترسیم می‌شود (طراحی به کمک کامپیوتر). دستگاه کد جی (G-Code) را می‌خواند و قطعه را می‌سازد. برخی از ماشین‌کاران کد جی را مستقیماً در دستگاه می‌نویسند، اما بیشتر آن‌ها به برنامه CAM اعتماد می‌کنند.

نقشه‌های CAD‌ را تهیه کنید

برنامه‌های CAD در اکثر فروشگاه‌های نرم‌افزار در دسترس هستند، اما می‌توانید به نسخه‌های آنلاین نیز دسترسی داشته باشید. استفاده از نرم‌افزارهای رایگان ممکن است محدودیت‌هایی داشته باشد، البته بد نیست قبل از خرید یک بسته نرم‌افزاری پیشرفته، یک برنامه رایگان را برای تمرین امتحان کنید.

پس از اینکه کار با نرم‌افزار CAD خود را آغاز کردید، سعی کنید آن چیزی را که می‌خواهید ایجاد کنید ترسیم کنید. هنگام ترسیم از خطوط شبکه‌‌بندی استفاده کنید تا در مورد اندازه‌گیری‌ها اطلاع دقیق داشته باشید.

برنامه‌های CAM‌ را بنویسید

وقتی از طرح خود راضی هستید، از آن خروجی بگیرید و آن را به یک برنامه CAM وارد کنید. اینجاست که همه چیز پیچیده‌تر می‌شود، زیرا شما باید به نرم‌افزار بگویید از چه نوع ابزاری استفاده کند و همچنین اینکه عمق یا سرعت آن باید چه اندازه باشد. هنگامی که ابزارهای خود را تعریف کردید، زمان آن فرا رسیده است که کد جی برای خواندن دستگاه خود ایجاد کنید. پس از پایان ورود اطلاعات، این امر به طور خودکار انجام می‌شود.

با کد جی کار کنید

دستگاه‌های CNC تجاری معمولاً G-Code را مستقیماً به دستگاه منتقل می‌كنند، اما دستگاه‌های «هابی» (Hobby) توسط رایانه‌های شخصی خارجی اداره می‌شوند. این برنامه‌ها باید یک برنامه كنترل ماشین داشته باشند و شما برای جابه‌جایی دستگاه، كد جی را در این برنامه بارگذاری می كنید. اگر می‌خواهید کد جی را مستقیماً در دستگاه تایپ کنید، مرجع کد جی را برای دستگاه خود پیدا کنید. سپس می‌توانید دستورات را مستقیماً درون برنامه تایپ کنید و فرایند CAD و CAM را دور بزنید.

نکته‌ای که باید به آن دقت داشته باشید، این است که تایپ مستقیم کد جی در برنامه برای طراحی‌های ساده خوب است، اما برای جزئیات بیشتر بهتر است از طرح‌های CAD استفاده کنید و آن‌ها را با استفاده از CAM تبدیل کنید. تعدادی از وب‌سایت‌ها هستند که اصول کدنویسی دستی را به شما ارائه می‌دهند و یک جستجوی ساده در گوگل به شما در یافتن آن‌ها کمک می‌کند.

کار روی قطعه را آغاز کنید

وقتی کد خود را در دستگاه بارگذاری می‌کنید، لذت واقعی اپراتوری CNC شروع می‌شود! اطمینان حاصل کنید که مواد و تجهیزات در محل خود جای گرفته باشد، چه توسط دستگاه و چه با یک چیز دیگر. عقب بایستید و برنامه را شروع کنید. تماشای برش ماشین برای طراحی بسیار جذاب است و آنچه در پایان با آن روبه‌رو خواهید بود، چیزی است دقیق‌تر از آنچه که با دست حاصل می‌شود.

مزایا و معایب دستگاه CNC

از مزایای دستگه CNC می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• می‌تواند کارهایی را با بالاترین دقت و بیش از هر ماشین دستی دیگری انجام دهد.
• در 24 ساعت شبانه‌روز می‌تواند کار کند.
• قطعات تولید شده توسط آن دقت یکسانی دارند. هیچ‌گونه مغایرتی بین قطعات ساخته شده وجود ندارد.
• اپراتور بسیار ماهر برای کار با آن لازم نیست. یک اپراتور نیمه‌ماهر نیز می‌تواند دقیق کار کند.
• اپراتورها می‌توانند به راحتی تغییراتی را ایجاد کرده و زمان تأخیر را کاهش دهند.
• توانایی تولید طرح‌های پیچیده با دقت بالا را در حداقل زمان ممکن دارد.
• نرم‌افزار طراحی مدرن به طراح این امکان را می‌دهد تا ایده سازنده را شبیه‌سازی کند. و این نیاز به ساخت نمونه اولیه یا مدل را برطرف می‌کند و باعث صرفه‌جویی در وقت و هزینه می‌شود.
• تعداد کمتری از کارگران با CNC کار می‌کنند و بدین ترتیب در هزینه‌های کار صرفه‌جویی می‌شود.

دستگاه CNC، علی رغم داشتن مزایای بسیار، معایبی نیز دارد و این موارد عبارتند از:

• هزینه دستگاه CNC در مقایسه با دستگاه دستی کار بسیار زیاد است.
• قطعات دستگاه‌های CNC گران است.
• هزینه نگهداری CNC بسیار زیاد است.
• نیاز به ابزارهای پرهزینه را مرتفع نمی‌کند.

کاربرد دستگاه CNC

تقریباً در هر صنعت تولیدی از دستگاه‌های CNC استفاده می‌شود. با افزایش فضای رقابتی و تقاضا، تقاضا برای استفاده از CNC به میزان بیشتری افزایش یافته است. ماشین‌آلات همراه با CNC تراش، آسیاب، شکل‌دهی، جوشکاری و غیره هستند. صنایعی که از ماشین‌آلات CNC استفاده می‌کنند صنعت خودرو، صنایع حذف فلز، صنایع ساخت فلزات، صنایع ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی، صنایع چوب و غیره هستند. به همین دلیل است که آموزش برنامه‌نویسی و آموزش اپراتوری CNC بسیار مهم است.

معرفی فیلم آموزش ماشین کاری CNC با CATIA

یکی از آموزش‌های فرادرس که در رابطه با آموزش برنامه‌نویسی و آموزش اپراتوری CNC تهیه و ارائه شده است، آموزش ماشین کاری CNC با CATIA است. نرم‌افزار CATIA یک نرم‌افزار مهندسی است که کاربرد زیادی در طراحی‌های مکانیکی و همچنین، کار با CNC دارد. این آموزش ویدیویی در ۱ ساعت و ۳۱ دقیقه تدوین شده و شامل ۴ درس است.

درس یکم شامل توضیح اجمالی درباره ماشین‌‌های CNC، معرفی ماشین‌‌کاری به کمک CNC و مراحل انجام ماشین‌کاری CNC است. در درس دوم به معرفی بخش ماشین‌کاری CATIA، ورود به نرم‌افزار، معرفی محیط نرم‌افزار و معرفی جعبه‌ابزارهای محیط ماشین‌کاری پرداخته شده است. موضوع درس سوم ماشین‌کاری تراش به کمک CATIA است که در قالب یک مثال کاربردی ارائه شده است. در نهایت، در درس چهارم ماشین‌‌کاری فرز به کمک CATIA با کمک یک مثال کاربردی آموزش داده شده است.

• برای مشاهده فیلم آموزش ماشین کاری CNC با CATIA + اینجا کلیک کنید.

معرفی فیلم آموزش برنامه ‌نویسی ماشین ‌های کنترل عددی (CNC) با نرم‌ افزار SSCNC

یکی دیگر از آموزش‌های فرادرس که برای برنامه‌نویسی و آموزش اپراتوری CNC می‌توانید از آن استفاده کنید، آموزش برنامه ‌نویسی ماشین ‌های کنترل عددی (CNC) با نرم‌ افزار SSCNC است که مدت آن ۱۱ ساعت و ۱۸ دقیقه است و ۱۲ درس دارد.

در درس یکم این آموزش، مباحثی مانند ماشین‌های کنترل عددی کامپیوتری، نیاز به ماشین‌کاری، ماشین‌های ساخت و تولید اولیه و جدید
انواع سیستم‌های خودکار ساخت و تولید، قسمت‌های مختلف دستگاه CNC، نحوه کار دستگاه CNC، انواع دستگاه CNC و مزایا و معایب دستگاه CNC بیان شده است. موضوع درس دوم، اصول برنامه‌نویسی است و در آن، به انواع دستگاه مختصات در دستگاه CNC، انواع محور دستگاه CNC، اصول قرارگیری محورهای مختصات نسبت به یکدیگر و نحوه قرارگیری هر کلمه در هر جمله در برنامه‌نویسی پرداخته شده است.

در درس‌های سوم و چهارم و پنجم به معرفی نرم‌افزار SSCNC پرداخته شده است. معرفی منوهای مختلف در نرم‌افزار و کاربرد هر کدام، معرفی ابزارهای مختلف و کاربرد هر کدام، ابزارآلات تراش، ابزار لبه‌یاب، ابزار گیج محور Z، ابزار‌آلات اندازه‌گیری، آشنایی با دستگاه CNC در نرم‌افزار SSCNC و معرفی تمامی کلیدها و منوهای دستگاه CNC و کاربرد آن‌ها موضوعات این سه فصل هستند.

درس‌های ششم تا یازدهم درباره برنامه‌نویسی ماشین‌های کنترل عددی کامپیوتری هستند. در این درس‌ها قسمت‌های مختلف یک برنامه و تمامی G کدها و M کدها و کاربرد آن‌ها در نرم‌افزار SSCNC بیان شده است. همچنین، لبه قطعه با ابزار لبه‌یاب، سطح قطعه کار با ابزار گیج و تفاوت طول ابزار به دستگاه CNC در نرم‌افزار SSCNC از دیگر موضوعات این دروس است. در نهایت مطالب نیز درباره جبران طول ابزار و جبران شعاع ابزار بیان شده است. در درس دوازدهم و آخر این فیلم ویدیویی آموزش طراحی و آموزش اپراتوری CNC نیز چندین مثال کاربردی در نرم‌افزار SSCNC انجام شده و نتایج حاصل از ساخت با توجه به نقشه مهندسی بررسی شده است.

• برای مشاهده فیلم آموزش برنامه ‌نویسی ماشین ‌های کنترل عددی (CNC) با نرم‌ افزار SSCNC + اینجا کلیک کنید.

معرفی فیلم آموزش ماشین کاری CNC با نرم افزار EDGECAM

یکی از آموزش‌های دیگر فرادرس درباره آموزش طراحی و آموزش اپراتوری CNC فیلم آموزش ماشین کاری CNC با نرم افزار EDGECAM است که مدت زمان ان ۱ ساعت و ۱۱ دقیقه است و در قالب ۳ درس ارائه شده است. در درس یکم این آموزش توضیح اجمالی درباره ماشین‌های CNC داده شده و ماشین‌کاری به کمک CNC و مراحل انجام ماشین‌کاری CNC و آموزش اپراتوری CNC معرفی شده است. موضوع درس دوم معرفی بخش ماشین‌کاری EDGECAM، ورود به نرم‌افزار، معرفی محیط نرم‌افزار و معرفی جعبه‌ابزارهای محیط ماشین‌کاری است. در درس سوم نیز به ماشین‌کاری به کمک EDGECAM از طریق مثال کاربردی پرداخته شده است.

• برای مشاهده فیلم آموزش ماشین کاری CNC با نرم افزار EDGECAM + اینجا کلیک کنید.