بررسی کامل دستگاه های CNC

احتمالا تا الان کلمه CNC به گوشتان خورده است. در واقع این کلمه به خودکارسازی دستگاه ها و ماشین آلات صنعتی اشاره دارد که فناوری گسترده محسوب می‌شود. تقریبا می‌توان گفت که این فناوری، همان استفاده از ربات ها برای خودکارسازی فعالیت های صنعتی نیز است. البته اشتباه متوجه نشوید. دستگاه های CNC ربات نیستند و هدف این بود که شما راحت تر متوجه شوید.

حال که زمینه ها را فراهم کردیم وقت آن است که به سراغ اصل مطلب یعنی بررسی کامل دستگاه های سی ان سی برویم.

دستگاه سی ان سی چیست؟

دستگاه CNC یا Computer Numerical Control به معنی کنترل عددی کامپیوتر محصولات صنعتی را با دقت و سرعت بالا به طور خودکار تولید می‌کند. از محصولات صنعتی می‌توان به تواید قطعات خودرو، هوافضا(تولید قطعات هواپیماها و فضاپیماها)، قالب های صنعتی، سازهای موسیقی، مبلمان، دکوراسیون و ... اشاره کرد. همانطور که متوجه شدید این صنعت بسیار گسترده است و در تمامی حوزه ها کاربرد دارد.

تاریخچه دستگاه CNC

همه چیز در دهه 1940 شروع شد. جایی که مهندس آمریکایی به نام جان پارسونز برای اولین بار ایده استفاده از کارت‌های پانچ شده برای کنترل دستگاه‌های فرز را مطرح کرد. در دهه بعدی موسسه فناوری ماساچوست(MIT) با این مهندس آمریکایی همکاری کرد و اولین دستگاه CNC نیز ساخته شد که از کارت‌های پانچ شده برای کنترل حرکت ابزار استفاده می‌کرد و قادر به تولید قطعات پیچیده با دقت بالا بود.

 در دهه‌های بعد هم با توسعه زبان‌های برنامه‌نویسی مربوط به این زمینه چون APT و G-code و همچنین ظهور کامپیوترهای کوچک در دهه 1960 به رشد این فناوری کمک کرد. در دهه 1980 با ظهور نرم‌افزارهای CAD/CAM طراحی طرح اولیه نسبت به قبل راحت‌تر شده بود و طراحی طرح‌های پیچیده هم ممکن شده بود.

در دو دهه بعدی هم دستگاه‌های CNC توسعه یافتند و سرعت و دقت آنها بیشتر شد و در صنایع خودروسازی، هوافضا و پزشکی کاربرد بیشتری پیدا کردند و علاوه بر آن فناوری‌های مختلف مانند لیزر، واترجت و پلاسما با دستگاه‌های CNC ادغام شدند. امروزه هم این دستگاه‌ها به پیشرفت خود ادامه داده و با استفاده از قابلیت‌های یادگیری ماشین، مهندسین توانستند تا به دستگاه‌های CNC هوشی ببخشند تا این دستگاه‌ها مانند انسان قابلیت فکر کردن و تصمیم‌گیری داشته باشند و بتوانند عملکرد خود را بهبود ببخشند.

نحوه کارکرد دستگاه CNC

حال که متوجه چیستی این دستگاه ها شدید، بیایید تا نحوه کارکرد‌ آنها را بررسی کنیم.

ابتدا قطعه موردنظرتوسط نرم‌افزارهای CAD(طراحی به کمک کامپیوتر) مثل AutoCad طراحی می‎شوند. سپس این طرح به زبان برنامه‌نویسی G تبدیل می‎شود. این زبان برنامه‎نویسی مخصوص صنایع مربوط به CNC است و مانند زبان ها دیگر در وب، اپلیکیشن و ... کاربردی ندارد.

این زبان دستورالعمل هایی دقیق برای نحوه برش، سرعت برش و نوع برش تنظیم می‌کند. سپس این دستورالعمل ها وارد دستگاه های سی ان سی شده و در حافظه آن ذخیره می‌شود. سپس برش شروع می‌شود و طرح انتخابی برش می‌خورد. در طول فرایند برش کارشناس ها بر نحوه برش دستگاه نظارت کرده و اگر دستگاه به مشکلی خورد، آن را برطرف می‎کنند.

در نهایت محصول تولید و بدست مصرف کننده می‌رسد.

تفاوت و شباهت های دستگاه سی ان سی با ربات و هوش مصنوعی

امروزه از فناوری های هوش مصنوعی، ربات و دستگاه سی ان سی نیز برای راحتی و افزایش دقت و سرعت در انجام کارها نیز استفاده می‌شود. بدلیل شباهت های این سه فناوری، اغلب به اشتباه می‌افتند که دستگاه سی ان سی ربات یا یک هوش مصنوعی است. این سه با وجود شباهت هایی که دارند، تفاوت های ریزی دارند که این تفاوت ها این سه فناوری را به شکل کامل از هم متمایز می‌کند.

شباهت ها

خودکار بودن : هر سه فناوری به منظور خودکار کردن بعضی از فعالیت ها بوجود آمدند که کار انسان را راحت تر کرده است. برای مثال دستگاه های سی ان سی برای برش قطعات خودرو، ربات ها برای دسته‌بندی کردن محصولات کارخانه و هوش مصنوعی برای خودروهای خودران.

برنامه‌ریزی : هر سه فناوری با استفاده از دستورالعمل ها و کدهای زبان های مختلفی چون پایتون، G و ... برنامه‌ریزی شدند.

دقت بالا : یکی از اهداف کلی ایجاد این سه فناوری به همین منظور بود؛ زیرا دقت انسان محدود است. یکی از کاربردهای مهم ربات ها مربوط به همین مورد می‌شود. در عمل جراحی های بسیار حساس، چون دقت ربات تقریبا 100 درصد است، از آن برای انجام برخی از کارها استفاده می‌کنند، در صورتی که اگر انسان بخواهد وارد عمل شود، ممکن است جان بیمار به خطر بی‌افتد.

تفاوت‌ها

قبل از اینکه به تفاوت های این سه فناوری بپردازیم بهتر است برای درک عمیق‌تر به چیستی هوش مصنوعی و ربات بپردازیم:

هوش مصنوعی : هوشی که به کامپیوتر می‌دهیم تا بتواند همانند انسان رفتار کند. این هوش مانند مغز انسان قابلیت یادگیری نیز دارد و می‌تواند از اشتباهاتش درس بگیرد.

ربات : ربات، ماشینی است که قادر به انجام حرکات فیزیکی و تعامل با محیط اطراف خود است. ربات‌ها می‌توانند برای انجام وظایف مختلفی از جمله جابجایی اشیا، جوشکاری، مونتاژ و ... برنامه‌ریزی شوند.

حال برگردیم به سراغ تفاوت های این سه فناوری :

در واقع فرق ربات و سی ان سی با هوش مصنوعی دراین است که ربات‌ها و دستگاه‌های CNC از قبل برای تمام کارهایی که باید انجام دهند برنامه‌ریزی شده‌اند. به عبارت دیگر ربات‌ها و دستگاه‌های CNC قابلیت تصمیم‌گیری و فکر کردن را مانند هوش مصنوعی نیز ندارند. البته در ربات‌ها و دستگاه‌های CNC پیشرفته‌تر از مفهومی به نام یادگیری ماشین استفاده می‌شود که به ربات‌ها و دستگاه‌های CNC قابلیت یادگیری را می‌دهد.

به همین دلیل هم این سه فناوری از لحاظ انعطاف پذیری با هم متفاوت هستند. منظور از انعطاف پذیری تطبیق دادن خود با شرایط نیز است که دستگاه‌های CNC کمترین انعطاف را دارند و برای تغییر رفتاری باید دوباره کد نویسی شوند و به ترتیب ربات‌ها کمی منعطف و هوش مصنوعی‌ها به شدن انعطاف پذیرند.

تفاوت دیگر این سه فنلوری مربوط به کاربردهای آنان می‌شود.

دستگاه‌های CNC همانطور که گفته شد اغلب در صنایع تولیدی برای برش و شکل‌دهی قطعات مختلف از جنس فلز، چوب، پلاستیک و ... استفاده می‌شوند. از ربات‌ها در صنایع مختلفی از جمله تولید، خدمات، پزشکی، حمل و نقل و ... استفاده می‌شود و از هوش مصنوعی در زمینه‌های مختلفی از جمله تحلیل داده‌ها، ترجمه زبان، تشخیص چهره، خودروهای خودران، دستیارهای مجازی و ... استفاده می‌شود.

انواع دستگاه‌های CNC

دستگاه فرز

این دستگاه، برای انجام عملیاتی چون سوراخکاری، حکاکی روی قطعات مختلف استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها با استفاده از ابزارهای برش دوار قادر به رداشتن مواد از قطعه کار و ایجاد اشکال نیز هستتند. بدنه این دستگاه از جنس فولاد یا چدن است که استحکام و پایداری این دستگاه را تضمین می‌کند. این دستگاه در صنعت خودروسازی، هواوفضا، قالب‌سازی، قطعه‌سازی و چوب و مبلمان کاربرد دارد.

دستگاه تراش

این دستگاه، یکی از مهم ترین و پرکاربردترین ماشین‌آلات در صنعت فلزکاری است که برای تولید قطعات دوار و استوانه‌ای با سرعت و دقت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. این دستگاه، قادر به انجام عملیاتی چون تراشکاری سطوح خارجی و داخلی، رزوه زنی، برش، و سوراخکاری نیز است. جنس بدنه این دستگاه مانند دستگاه فرز CNC، از فولاد یا چدن است. این دستگاه در صنایع خودروسازی، نفت و گاز، هواوفضا، پزشکی و قطعه‌سازی کاربرد دارد.

دستگاه لیزر

این دستگاه یکی از پیشرفته‌ترین و دقیق‌ترین ابزارهای حکاکی است که با استفاده از پرتو لیزر، قادر به بریدن اشکال پیچیده به تمیزترین شکل ممکن است.

اجزای اصلی دستگاه لیزر CNC

منبع لیزر : این بخش، پرتو لیزر را تولید می‌کند که انواع مختلفی دارد.

سیستم انتقال پرتو نور : این سیستم شامل آینه‌ها و لنزهایی می‌شود که پرتو لیزر را به محل برش هدایت می‌کنند.

نازل : این بخش علاوه بر اینکه پرتو لیزر را روی سطح متمرکز می‌سازد با تولید گازهای کمکی، کیفیت برش را بهبود و از ذوب شدن ماده در محل برش جلوگیری می‌کنند.

سیستم کنترل : این سیستم شامل دستورالعمل‌هایی می‌شود که راجع به آنها صحبت کرده بودیم.

این دستگاه در صنایعی چون تبلیغات و تابلوسازی، چوب و مبلمان، پوشاک و نساجی، بسته‌بندی، قطعه‌سازی و جواهرسازی کاربرد دارد. تمامی تابلوهایی که در سایت مشاهده می‌کنید، همگی با این روش برش داده می‌شود که به عنوان بهترین روش CNC شناخته می‌شود.

دستگاه پلاسما

این دستگاه از یک قوس الکتریکی متمرکز برای برش فلزات استفاده می‌کند. این دستگاه‌ها با استفاده از فناوری CNC، قادر به برش دقیق و سریع قطعات فلزی با اشکال پیچیده هستند. این دستگاه دارای یک منبع تغذیه است که برق مورد نیاز برای ایجاد قوس پلاسما را نیز فراهم می‌کند. سپس مشعل پلاسما، گاز فشرده را به داخل محفظه احتراق هدایت می‌کند و با ایجاد قوس الکتریکی، آن را به پلاسمای داغ تبدیل می‌کند. در آخر هم  نازل، پلاسمای داغ را به صورت یک پرتو باریک و متمرکز هدایت می‌کند و باعث برش فلز می‌شود. این دستگاه در صنایع خودروسازی، فلزکاری، کشتی‌سازی، هواوفضا و ساختمان کاربرد دارد.

دستگاه وایرکات

دستگاه وایرکات (Wire EDM) از یک سیم نازک فلزی (معمولا از جنس تنگستن یا آلیاژهای دیگر) به عنوان ابزار برش استفاده می‌کند. این سیم توسط جریان الکتریکی گرم می‌شود و با حرکت دقیق و کنترل شده، قادر به برش فلزات و سایر مواد رسانا با دقت بسیار بالا و ظرافت بی‌نظیر است. جنس بدنه این دستگاه هم مانند دو نوع اول از فولاد یا چدن است. این دستگاه در صنایع قطعه‌سازی دقیق، قالب‌سازی، ابزارسازی و نظامی کاربرد دارد.

دستگاه‌های CNC انواع دیگری هم دارد مثل دستگاه حکاکی، دستگاه واترجت که با فشار آب، قطعات را برش می‌دهد و دستگاه روتر که برای برش و حکاکی لوازم چوبی از آن استفاده می‌شود.

پس از بررسی انواع دستگاه‌های CNC، بیایید تا بهترین دستگاه‌ها را برای هر معیار زیر بیابیم:

نوع ماده

فلزات -> برای برش فلزات بزرگ و ضخیم، دستگاه پلاسما بهترین است اما برای فلزات کوچک و نازک دستگاه‌های وایرکات و لیزر مناسب است.

چوب -> دستگاه روتر

پلاستیک -> دستگاه‌هاس لیزر و روتر

سنگ -> دستگاه واترجت

شیشه -> دستگاه‌های لیزر و واترجت

سرعت

دستگاه‌های پلاسما بدلیل استفاده از قوس پلاسما و دستگاه‌های لیزر بدلیل استفاده از پرتو لیزر می‌توانند اشکال و طرح‌های پیچیده را نسبت به دیگر دستگاه‌ها با سرعت بالاتری برش دهند.

دقت و ظرافت

دستگاه‌های وایرکات بدلیل استفاده از سیم نازک فلزی و دستگاه‌های لیزر می‌توانند اشکال پیچیده را با کمترین خطای ممکن برش دهند.

قیمت

دستگاه روتر نسبت به دستگاه‌های دیگر قیمت بسیار پایین‌تری دارد و از آن در کارگاه‌های کوچک استفاده می‌شود.

مزایا و معایب دستگاه‌های CNC

دستگاه‌های CNC علاوه بر مزایای فراوان، معایبی هم دارد که در این بخش قصد بررسی آنها را داریم:

مزایا

• دقت بالا: دستگاه‌های CNC قادر به تولید قطعات با دقت بسیار بالا و تلرانس‌های بسیار کوچک هستند. این امر باعث بهبود کیفیت محصولات و کاهش ضایعات می‌شود.
• سرعت بالا: این دستگاه‌ها می‌توانند قطعات را با سرعت بسیار بالا تولید کنند که منجر به افزایش بهره‌وری و کاهش زمان تولید می‌شود.
• انعطاف‌پذیری:دستگاه‌های CNC قابلیت برنامه‌ریزی مجدد دارند و می‌توانند برای تولید قطعات مختلف با طرح‌های گوناگون مورد استفاده قرار گیرند. این امر باعث کاهش هزینه‌های تولید و افزایش انعطاف‌پذیری در برابر تغییرات بازار می‌شود.
• قابلیت تکرار:  دستگاه‌های CNC قادر به تولید قطعات مشابه با کیفیت یکسان و به صورت تکراری هستند. این امر برای تولید انبوه قطعات بسیار مهم است.
• کاهش خطای انسانی:استفاده از این دستگاه‌ها  باعث کاهش خطای انسانی در فرآیند تولید می‌شود و از این طریق کیفیت محصولات بهبود می‌یابد.
• کاهش نیاز به نیروی انسانی متخصص:برای کار با دستگاه‌های CNC، نیاز به نیروی انسانی متخصص کمتری نسبت به روش‌های سنتی تولید است.
• ایمنی بیشتر:استفاده از این دستگاه‌ها  می‌تواند باعث افزایش ایمنی در محیط کار شود، زیرا بسیاری از کارهای خطرناک توسط دستگاه انجام می‌شود و نه توسط انسان.

معایب

• هزینه اولیه بالا :خرید دستگاه‌های CNC نیازمند سرمایه‌گذاری اولیه بالایی است که ممکن است خرید آن برای برخی از کسب‌وکارها ‌کننده غیرممکن باشد.
• نیاز به تخصص :برای برنامه‌ریزی، راه‌اندازی و نگهداری این دستگاه‌ها، نیاز به تخصص و دانش فنی خاصی است.هزینه‌های نگهداری و تعمیرات :دستگاه‌های CNC نیاز به نگهداری و تعمیرات دوره‌ای دارند که می‌تواند هزینه‌بر باشد.وابستگی به برق : عملکرد دستگاه‌های CNC وابسته به برق است و در صورت قطعی برق، دستگاه از کار می‌افتد.
• محدودیت در ابعاد قطعات :برخی از این دستگاه‌هامحدودیت‌هایی در ابعاد قطعات قابل تولید دارند.
• نیاز به فضای کافی : دستگاه‌های CNC معمولا بزرگ هستند و برای نصب و راه‌اندازی آنها نیاز به فضای کافی در کارگاه است.

کارگاه صنعتی مجموعه دارای مجهزترین دستگاه‌های بروز و پیشرفته که در خصوص برش لیزر انواع ورق های صنعتی با ضخامت های مختلف و برش قطعات پروفیل و همچنین دارای اولین دستگاه برش لوله از سایز یک اینچ تا ۸ اینچ است که جزو پیشرفته ترین دستگاه جهت انواع مدل های برش لوله بوده و طبق طراحی، عملیات را به انجام میرساند.

از دیگر موضوعات اجرایی ساخت انواع اشکال هندسی با ایجاد خم های مختلف با دستگاه‌های صنعتی به انجام میرسد

از دیگر موضوعات اجرایی در این مجموعه همکاری در طراحی نمونه های سفارش و حکاکی لیزر با دستگاه پیشرفته و همچنین دستگاه جوش نقطه ای بدون هیچ ضایعه ای دارا است.

در بخش زیر نمونه‌هایی از فضاهای سنتی ایرانی که ترکیب تابلوهای CNC شده دیواری با دکوراسیون نقش مهمی در زیباسازی آن به نمایش گذاشته است.

این مجموعه با همکاری عوامل اجرایی متخصص در بخش های کاری مراحل اجرایی سفارشات را آماده سازی می‌نماید.

با مجموعه cnctop بیشتر آشنا شوید : معرفی مجموعه بزرگ CNCTOP