دستگاه CNC چیست؟
CNC مخفف عبارت Computer Numeric Control است. CNC به مفهوم کنترل رقمی کامپیوتری میباشد و به اتومات سازی ماشین‌های ابزاری گفته میشود که توسط دستوراتی که با دقت برنامه‌ریزی‌شده و روی یک رسانه ذخیره‌سازی شده، اطلاق می شود.
بر خلاف دستگاه هایی که در قدیم با کنترل دستی، از طریق چرخ‌های دستی یا اهرم ها، یا اتوماتیک سازی مکانیکی کار می‌کردند. امروزه کنترل این دستگاهها بصورت بسیار دقیق و توسط کامپیوترها انجام می شود. که به آن روش CNC می گویند.
روش CNC در دهه ۵۰ میلادی پدید آمد و ادامه‌دهنده روش دستگاه های NC (کنترل رقمی) بود. از NC در جنگ جهانی دوم برای تولید جنگ‌افزار و پیچ‌ها استفاده زیادی می‌شد.
به وسیله دستگاه سی ان سی CNC میتوان به سرعت قطعاتی با اندازه‌های دقیق از فلز یا چوب درست کرد. شکل این قطعات از پیش توسط یک برنامه که در سیستم کم (CAM) یا توسط استفاده کننده به صورت دستی (Manual) تولید شده مشخص می‌گردد.
معمولا برای این منظور غالبا از استاندارد (EIA-274-D (ISO6983 استفاده میشود که جی کد (G-Code) هم نامیده میشود، در این استاندارد فایلها حرکت ابزارها و عملکرد ترتیبی دستگاه را مشخص میکنند. در استانداردهای جدیدتر دستگاههای سی ان سی ISO 10303 و ISO 14649 فایل ورودی عملیات لازم برای تولید قطعه کار را تعریف میکنند و هر دستگاه با توجه به ابزارها و قابلیت‌های خود، مسیر حرکت را تولید میکند.
حرکات ماشین CNC سی‌ان‌سی، برخلاف ماشین‌های دستی، توسط برنامه کنترل میشود. این برنامه اغلب به زبان جی کد نوشته میشود. مثلا با دریافت دستور G1 X100 Y100، ابزار روی یک خط مستقیم به مختصات (۱۰۰٬۱۰۰) حرکت میکند. این حرکت با دقت زیاد و بدون نیاز به اندازه‌گیری توسط اپراتور انجام میشود. به همین دلیل ماشین‌های سی‌ان‌سی، سرعت و دقت ماشینکاری را به مراتب افزایش می‌دهند.
دستگاههای که با کنترل CNC کار می کنند عبارتند از:
- - دستگاه تراش
- - دستگاه فرز سنتر
- - دستگاه اره
- - دستگاه برش و حک لیزر
معرفی انواع دستگاه های CNC و موارد استفاده از آنها
همانطور که ذکر شد، دستگاه کنترل عددی (Computer Numerical Control) یا دستگاه سی ان سی، به دستگاهی گفته می شود که به طور خودکار بر روی مواد مختلف عملیات انجام میدهد. از دستگاه های CNC می توان در صنایع بسیار زیادی استفاه کرد.
ماشین های CNC انواع بسیار گوناگونی دارند که هر کدام عملکردی مخصوص به خود دارند. در این دستگاه ها که توسط کامپیوتر هدایت می شوند ابتدا طرح مورد نظر را تولید کرده، در کامپیوتر آن طرح را به صورت جی کد (سه محورافقی(X)، عمودی(Y) و عمقی (Z)) در می آوریم و پس از قرار دادن ماده مورد نظر، دستگاه آن طرح را بر روی ماده انجام می دهد.
ماشین های سی ان سی انواع مختلفی دارند که معروف ترین آنها، دستگاه های لیزر و فرز CNC هستند. دستگاه های لیزر خود به دو دسته دستگاه لیزر فلزات و دستگاه لیزر غیر فلزات تقسیم می شوند.
۱- دستگاه های لیزر فلزات می توانند انواع حکاکی، برش لیزر و جوش لیزری را روی فلزات مختلف انجام دهد.
۲- دستگاه های لیزر غیر فلزات می توانند برای حکاکی و برش روی مواد بسیار مختلفی مانند چوب، پلکسی گلاس، شیشه، پارچه و ... مورد استفاده قرار گیرند. با استفاده از این دستگاه ها می توان وسایل زیادی مانند ساعت دیواری، جعبه، تابلو معرق و ... را تولید کرد.
نوع دیگر ماشین های سی ان سی که از آن استفاده زیادی می شود دستگاه فرز CNC است، که در آن به جای لیزر از تیغه یا نوک فرز استفاده می شود. این ماشین ها نیز توسط کامپیوتر کنترل شده و می توانند بر روی چوب، سنگ و فلزات انواع برش و حکاکی را انجام دهند.
مزیت دستگاه فرز سی ان سی نسبت به دستگاه CNC لیزر غیز فلزات عمق برش و حکاکی آن است که با آن، می توان وسایل زیادی را مانند کابینت، درب، میز، کمد و ... را تولید کرد.
انواع دیگر ماشین های CNC دستگاه برش پلاسما، دستگاه واترجت یا برش با فشار آب، دستگاه هوابرش و ... هستند که کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارند.
توسعه سخت افزار ، نرم افزار و معماری سیستم های CNC
در دو دهه گذشته، افراد بسیاری، در توسعه سیستمهای اوپن سورس برای کنترل ماشین ابزارها تلاش کردند و این به عنوان راه حلی شناخته شده برای کنترل ماشین ابزارها در آمده است.
توسعه بر پایه تکنولوژی و ساخت بر پایه جمع‌آوری قطعات در کنار یکدیگر، به منظور تحقق خواسته‌های مداوم برای ماشین ابزارهایی با عملکرد و انعطاف‌پذیری بالا، کیفیت محصول و کاهش هزینه‌ها.
بر پایه تعریف IEEE (موسسه بین الملی استاندارد و فناوری ایالات متحده) یک سیستم باز توانایی را فراهم میکند که برنامه‌های کاربردی در تمامی سیستم عامل‌ها به درستی اجرا شود. این به معنای انعطاف بسیار معماری کنترلر باز (OAC) هم در سخت‌افزار و هم در نرم‌افزار در تمامی سطوح کنترل میباشد.
اولین راه حل OAC توسط موسسه بین الملی استاندارد و فناوری آمریکا پیشنهاد گردید. این پروژه در طول زمان توسعه یافت و هم اینک تمرکز آن بر روی توسعه معماری کنترل بازی به نام کنترل کننده حرکت پیشرفته یا (EMC) میباشد.
پس از این ابتکار، پروژه های مشابهی در اروپا، امریکا و ژاپن آغاز گردید که مهمترین آنها عبارتند از:
- OSACA: معماری سیستم باز برای کنترل سیستم های اتوماسیون
- OMAC: معماری باز ماژول‌های کنترلی
- OSEC: محیط های سیستم باز برای کنترلر
- JOP: گروه توسعه باز ژاپن
این پروژه‌ها آغاز گردیده و با حمایت سازندگان مختلف ماشین ابزار، فروشندگان سیستم های کنترلی و نرم افزاری، جمع کنندگان سیستم، کاربران و مجامع دانشگاهی به کار خود ادامه می دهند.
علاوه بر موارد فوق، دانشگاه های دیگری فعالیت تحقیقاتی روی سخت افزار و نرم افزار و معماری سیستم های CNC انجام می‌دهند که نتایج کارهای آنها منجر به سیستم عامل‌های بلادرنگ باز (ORTS) گردیده است و یا سیستم عامل‌های نرم CNC بر پایه اصول OSACA.
به هرحال با تمامی این تلاشها هنوز تعریفی جهانی برای معماری CNCهای باز وجود ندارد.