ماشینکاری CNC چیست؟

ماشینکاری CNC [به انگلیسی: CNC Machining] یک فرآیند الکترومکانیکی است که ابزارها را در سه تا پنج محور با دقت بالا کنترل می‌کند و مواد اضافی را برای ایجاد قطعات و اجزاء حذف می‌نماید. طرح‌های ماشینکاری CNC ابتدا با استفاده از نرم‌افزار CAD توسعه داده می‌شوند، که سپس به کدهای CNC برای هدایت ابزارها در دستگاه CNC تبدیل می‌شوند. ماشین‌کاری CNC با استفاده از طیف وسیعی از کاربردها را بر روی قطعات ارائه و نیازهای ماشین‌کاری عمودی و افقی را برآورده می‌کند. همچنین، توانایی چندوظیفه‌ای ماشین‌های CNC امکان تکمیل یک قطعه را در یک عملیات واحد، با سهولت و کارایی فراهم می‌کند.

فرآیند ماشینکاری CNC

ماشینکاری CNC یا کنترل عددی کامپیوتری [به انگلیسی: Computer Numerical Control] یک فرآیند سیستماتیک با هدف تولید کارآمد قطعات است. این تکنیک شامل ماشین‌های کنترل‌شده توسط کامپیوتر است که وظایف را بر اساس دستورالعمل‌های از پیش برنامه‌ریزی‌شده از طراحی دو بعدی یا سه‌بعدی ارائه شده بر روی کامپیوتر، اجرا می‌کنند.

پس از ورود و کدگذاری فایل طراحی، دستگاه CNC هر عملیات را مطابق با پارامترهای طراحی مشخص انجام می‌دهد. تمایز کلیدی بین ماشین‌کاری CNC و سایر روش‌های ساخت این است که ماشین‌کاری CNC یک فرآیند کاهشی است. این شامل حذف لایه‌هایی از مواد برای رسیدن به شکل دلخواه است، برخلاف روش‌های ساخت افزایشی.

برنامه نویسی کامپیوتری در ماشینکاری CNC

موفقیت در ساخت CNC تا حد زیادی به برنامه‌نویسی اولیه بستگی دارد. نرم‌افزار باید دقیقاً با دستورالعمل‌های کدنویسی مطابق باشد تا اطمینان حاصل شود که دستگاه در محدوده مشخص خود کار می‌کند. اثربخشی فرآیندهای CNC مستقیماً تحت تأثیر کیفیت دستورالعمل‌های ارائه شده‌است. توجه دقیق در مرحله برنامه ‌نویسی برای به حداقل رساندن خطاها و جلوگیری از تاخیر در تولید انجام می‌شود.

طراحی به کمک رایانه (CAD) و تولید به کمک رایانه (CAM)

CAD-CAM به نرم افزاری اطلاق می‌شود که هم برای طراحی و هم ماشینکاری قطعات با ماشین‌های کنترل عددی استفاده می‌شود. نرم افزار CAD (Computer-Aided Design) برای ایجاد، ترسیم و مدل‌سازی قطعات با استفاده از اشکال و ساختارهای هندسی استفاده می‌شود. سپس، نرم افزار CAM (Computer-Aided Manufacturing) داده‌های CAD را به زبان ماشین، معروف به G-Code، تبدیل می‌کند.

قبل از تبدیل مدل CAD به دستورالعمل‌های ماشین، نرم افزار CAM مسیرهای ابزار مورد نیاز برای حذف مواد اضافی از قطعه کار را تعیین می‌کند. CAD و CAM با هم دستورالعمل‌های دقیق مورد نیاز برای عملیات برش دقیق و کارآمد را در اختیار دستگاه CNC قرار می‌دهند.

راه اندازی دستگاه CNC

قبل از آپلود برنامه CAD-CAM در دستگاه CNC، تهیه ابزار برش صحیح ضروری است. یک رویکرد شامل انتخاب دستی ابزارها از سبد ابزار و نصب آن‌ها در دستگاه است. از طرف دیگر، یک تعویض خودکار ابزار (ATC) می‌تواند این فرآیند را ساده کند. سیستم ATC ابزارها را روی یک درام یا زنجیر چرخان نگه می‌دارد و به‌طور خودکار آن‌ها را در صورت نیاز تعویض می‌کند. این روش برای افزایش کارایی و به حداقل رساندن زمان خرابی طراحی شده‌است.

یکی دیگر از مراحل راه اندازی بسیار مهم، تعیین نقطه مرجع است. کالیبراسیون مناسب این اندازه تضمین می‌کند که ابزار در عمق مورد نظر برش می‌دهد. علاوه بر این، آزمایش سیستم خنک کننده یا روان کننده حیاتی است. خنک‌کاری را می‌توان از طریق هوا، آب صابون یا روش‌های فشار بالا اعمال کرد. تنظیمات دقیق فشار برای جلوگیری از آسیب ابزار و محافظت از دستگاه ضروری است.

اشتباهات رایج در راه اندازی شامل بی توجهی به بررسی کیفیت مایع خنک کننده است که ممکن است منجر به بوی نامطبوع، غلظت کم یا فیلتراسیون ناکافی شود.

نگهدارنده‌های ابزار

نگهدارنده‌های ابزار برای محکم کردن، پشتیبانی و قرار دادن قطعه کار در طول عملیات ماشینکاری استفاده می‌شوند. این ابزارها که به عنوان فیکسچرها نیز شناخته می‌شوند، دقت، سازگاری و عملکرد روان را با تثبیت قطعه کار تضمین می‌کنند. برخلاف جیگ‌ها که ابزارها را هدایت می‌کنند، نگهدارنده‌های ابزار عمدتاً بر روی ایمن‌سازی و پشتیبانی از خود قطعه کار تمرکز می‌کنند.

بارگیری کدهای G در ماشینکاری CNC

کدهای G به طور گسترده ای به عنوان زبان استاندارد برای ماشینکاری CNC شناخته می‌شوند. در حالی که کدهای G جهانی قابل اعمال برای همه ماشین‌های کنترل عددی وجود دارد، تولیدکنندگان اغلب این کدها را متناسب با تجهیزات خاص خود سفارشی می‌کنند. هر کد G مربوط به حرکت یا عملکرد خاصی از ابزارهای برش در یک دستگاه CNC است.

کدهای G را می‌توان توسط برنامه‌های نرم‌افزاری مختلف از طرح‌های CAD تولید کرد، اما می‌توان آن‌ها را نیز به صورت دستی نوشت یا از طریق برنامه‌نویسی مکالمه ایجاد کرد، که بر طرح‌های CAD تکیه نمی‌کند. این کدها را می‌توان از طریق درایو USB، مستقیماً از رایانه CAM به یک دستگاه CNC منتقل کرد یا مستقیماً در خود دستگاه برنامه ریزی کرد.

تصحیح برنامه

تصحیح برنامه آخرین مرحله قبل از اجرای برش‌های واقعی است. هدف آن بررسی صحت برنامه و اطمینان از درستی راه اندازی دستگاه CNC است و از مشکلات احتمالی G-code جلوگیری می‌کند.

این مرحله برای تشخیص هر گونه خطا در G-code بسیار مهم است. تصحیح را می‌توان با اجرای دستگاه در طول فرآیند برش بدون درگیر شدن قطعه کار انجام داد، که به عنوان “هوای برش” شناخته می‌شود، که اگرچه موثر است، اما زمان بر است و دستگاه را اشغال می‌کند. همچنین، می‌توان از یک شبیه‌ساز G-code استفاده کرد که یک شبیه‌سازی مجازی از فرآیند CNC برای شناسایی هرگونه مشکل ارائه می‌کند.

ماشینکاری قطعه

هنگامی‌که تمام آماده سازی‌ها نهایی شد، مرحله بعدی قرار دادن قطعه کار و شروع فرآیند برش است. قطعه کار اولیه باید به دقت تحت نظر باشد زیرا تحت ماشینکاری قرار می‌گیرد. این نمونه اولیه به عنوان یک معیار برای تمام قسمت‌های بعدی عمل می‌کند و بینش‌های ارزشمندی را در مورد اثربخشی برنامه‌نویسی و راه اندازی ارائه می‌دهد.

نتیجه نهایی

پس از اتمام مراحل راه اندازی و تست، دستگاه CNC آماده تولید است. ماشینکاری CNC تولیدکنندگان را قادر می‌سازد تا قطعات را به سرعت، کارآمد و ایمن تولید کنند و هر قطعه کپی دقیقی از طرح اصلی باشد.