دستگاه سی ان سی CNC چیست و چگونه کار میکند؟

به صورت خلاصه و مختصر و مفید، CNC یک دستگاه یا وسیله الکترو-مکانیکی است که قادر است یک فایل دیجیتال طراحی شده در کامپیوتر را با برش و حکاکی متریال خام مانند چوب، پلاستیک، فلز و … ، به یک محصول تولید شده و فیزیکی تبدیل کند. در این مطلب به پرسش دستگاه سی ان سی CNC چیست و چگونه کار میکند؟ پاسخ میدهیم و توضیحاتی را در خصوص انواع دستگاه های CNC مانند CNC فلز و چوب، CNC نویسنده و سایر دستگاه ها و طرز کار آنها بیان میکنیم.

CNC مخفف Computer Numerical Control به معنی کنترل عددی کامپیوتری است و ورودی آن یک برنامه می باشد. CNC یکی از متدهای تولید نمونه های فیزیکی از فایلهای دیجیتالی طراحی شده است. متد دیگر پرینتر سه بعدی یا3D printerها هستند که در مقاله ای جداگانه به آن می پردازیم. اولین دستگاه های CNC در ده های 40 و 50 میلادی ساخته شدند.

CNC چگونه کار میکند؟

ماشینکاری به طور کلی راهی برای تبدیل یک قطعه مواد خام مانند پلاستیک، چوب، فلز و … به یک محصول نهایی، با استفاده از یک فرآیند کنترل شده ی حذف مواد است.

دستگاه CNC طرحی که باید برش بخورد و ساخته شود را به عنوان دستوراتی برای برش مواد خام اولیه تفسیر و ترجمه میکند. توانایی پروگرم کردن دستگاه های کامپیوتری جهت کنترل ابزارهای ماشینکاری، به سرعت باعث پیشرفت تولید می شود. برش های خودکار، هم سرعت و هم دقت ساخت قطعات اولیه را بهبود می بخشد.

برخی دستگاه ها در یک یا دو محور حرکت می کنند در حالیکه اکثر CNCها در سه محور x و y و z حرکت می کنند و برخی مدلهای پیشرفته تر از CNC نیز علاوه بر حرکت در این سه محور طولی، به صورت چرخشی نیز حول یک یا چند محور دیگر حرکت دورانی دارند.

برش های کاملا خودکار به طور کلی دقیق تر از آنچه با ورودی های دستی امکان پذیر است، هستند.

دستگاه CNC شامل چه بخشهایی می باشد و چگونه کار میکند؟

به صورت کلی میتوان دستگاه CNC را به چند بخش تقسیم کرد :

بخش مکانیکی دستگاه CNC

این بخش شامل قطعات مکانیکی فریم دستگاه و محورهای حرکتی آن می باشد. بخش مکانیکی دستگاه CNC را میتوان از متریال مختلفی مانند چوب، پلکسی، آلومینوم و … ساخت.

دستگاه های CNC موجود در بازار غالبا سه محوره هستند و میتوانند در راستای سه محور طولی x و y و z آزادانه حرکت کنند. آنچه که باعث حرکت محورهای دستگاه در راستای X و Y و Z می شود موتورها هستند. برای حرکت در راستای هر محور معمولا یک موتور نیاز است.

به دلیل اینکه دقت حرکت در CNC بسیار اهمیت دارد، در این دستگاه ها معمولا از استپر موتورها استفاده می شود. همانطور که میدانید استپرموتورها یک دور چرخش 360 درجه را به چند گام یا استپ تقسیم میکنند و همین امر باعث می شود که دقت حرکت بسیار بالایی داشته باشند طوریکه دقت اکثر دستگاه های CNC موجود در بازار در حد میکرون است.

مکانیزمهای حرکتی متفاوتی برای CNC وجود دارد که در آینده در این خصوص بیشتر صحبت خواهد شد.

بخش الکترونیکی دستگاه CNC

فریم و بخش مکانیکی دستگاه CNC یک جسم فیزیکی بی روح است که بدون مغز یا قلب تپنده، هیچگونه کارایی و حرکتی نخواهد داشت.

دستگاه های CNC دارای یک برد الکترونیکی هستند که وظیفه ی پردازش و انجام محاسبات و ارسال دستورات به بخش مکانیکی دستگاه، خصوصا استپرموتورها را بر عهده دارند. بخش الکترونیکی دستگاه است که به ماشین جان میدهد و احساس زنده بودن را در آن ایجاد میکند.

در حقیقت این برد کنترل دستگاه CNC است که دستور میدهد کدام موتورها در چه جهتی و با چه سرعتی حرکت کنند تا نهایتا حرکت و برش مطلوب و موردنظر ما حاصل شود و محصول ما تولید شود.

بخش نرم افزاری دستگاه CNC

همانطور که در بالا هم اشاره کردیم، CNC یک دستگاه کامپیوتری برنامه پذیر است. کاربر باید ابتدا محصول و ایده ی مورنظر خود را توسط کامپیوتر و با استفاده از نرم افزارهای مخصوصی، به صورت دو بعدی یا سه بعدی طراحی و آماده کند و سپس فایل طراحی شده را برای دستگاه ارسال کند.

دستگاه CNC نمیتواند مستقیما با فایل طراحی شده توسط کاربر کار کند، چون این فایل برای دستگاه تعریف نشده و بی معنی است. CNC دارای زبان برنامه نویسی مخصوص خودش است که G-Code نامیده می شود.

کاربر پس از آنکه فایل مورنظر خود را طراحی کرد، باید آن را توسط یکی از کامپایلرهای موجود به زبان مخصوص دستگاه CNC یعنی کد g تبدیل کند.

G-code در حقیقت یک زبان برنامه نویسی برای دستگاه های CNC است. G-code مخفف Geometric Code به معنی کد هندسی است. ما از این زبان استفاده میکنیم تا به دستگاه بگوییم که چه کاری انجام دهد. دستورات G-code به دستگاه میگویند که کجا حرکت کند، با چه سرعتی حرکت کند و چه طرحی را رسم کند.

کاربردهای دستگاه CNC

امروزه اکثر صنایع بزرگ در دنیا مثل صنعت خودروسازی، از دستگاه های CNC استفاده میکنند و پیشرفت و تکنولوژی آنها به حدی به این دستگاه وابسته شده است که بدون آن عملا با تعطیلی مواجه خواهند شد.

دستگاه CNC کاربردهای بسیار زیادی دارد که در ادامه به برخی از آنها اشاره میکنیم.