دستگاه ابزار CNC چیست؟
ماشین ابزار CNC ماشین ابزاری است که میتواند توسط یک برنامه کامپیوتری کنترل شود. این ماشین میتواند به طور خودکار وظایف پردازش پیچیده مختلفی را طبق برنامههای پردازش از پیش تعیین شده انجام دهد. CNC مخفف "کنترل عددی رایانهای" است که به معنای کنترل عددی رایانهای است.
ماشینکاری CNC یک فرآیند تولید کاهشی است که از ابزارهای ماشینی کنترل شده توسط کامپیوتر برای حذف مواد قطعه کار و تولید قطعات استفاده میکند. به طور معمول، ابزارهای ماشینی CNC به طور خودکار مسیر پردازش را بر اساس مدل سهبعدی CAD برنامهریزی میکنند و ابزار را برای برش در امتداد مسیر کنترل میکنند تا به شکل قطعه برسند.
در این مقاله به معرفی انواع ماشینهای فرز CNC و نحوه کار آنها خواهیم پرداخت.
دستگاه CNC روتر 1.
دستگاه CNC روتر مانند یک فرز CNC است اما عموماً برای ماشینکاری مواد نرمتر استفاده میشود و معمولاً دقت کمتری نسبت به فرزهای CNC دارد. روترهای CNC به دلیل توانایی خود در استفاده از کنترل عددی کامپیوتری برای مسیریابی مسیرهای اسپیندل و ابزار ماشینی برای طراحی و شکلدهی موادی مانند چوب، فولاد، فوم، کامپوزیتها، آلومینیوم و پلاستیک شناخته شدهاند.
روترهای CNC معمولاً از موتورهای پلهای، درایورهای پلهای، یک پایه مکانیکی، یک اسپیندل، کنترلرها و یک منبع تغذیه تشکیل شدهاند. روترهای CNC به کاهش ضایعات، افزایش بهرهوری و دقت و تولید سریعتر محصولات کمک میکنند.
2. دستگاه CNC حفاری
دستگاه CNC سوراخکاری برای فرآیندهای ماشینکاری که نیاز به ایجاد سوراخهای استوانهای در قطعه کار از طریق سوراخکاری دارند، استفاده میشود. این دستگاه از متههای چرخشی استفاده میکند که طراحی آنها اجازه میدهد فلز زائد، که به عنوان براده شناخته میشود، در حین ایجاد سوراخ از قطعه کار جدا شود.
چندین نوع مته رایج وجود دارد که میتوان با دستگاه CNC سوراخکاری استفاده کرد که هر کدام برای کاربردهای مختلفی مناسب هستند. انواع متهها شامل متههای نقطهای برای شروع سوراخها، متههای نوک تیز برای سوراخکاری عمیق، متههای پیچگوشتی برای سوراخهای دقیق و متههای سه نظام برای سوراخکاری نهایی به اندازه دلخواه است.
مانند سایر دستگاههای CNC، یک دستگاه CNC سوراخکاری از کنترل عددی کامپیوتری برای خودکارسازی فرآیند سوراخکاری استفاده میکند. این دستگاه مکان مته و الگوهای حرکتی را طبق مسیرهای ابزار برنامهریزیشده هدایت میکند. این امر امکان سوراخکاری دقیق چندین سوراخ در یک قطعه کار را با دقت و تکرارپذیری فراهم میکند. دستگاههای CNC سوراخکاری زمانی مفید هستند که حجم زیادی از قطعات به الگوها یا اندازههای سوراخ یکسان نیاز دارند که از طریق فرآیندهای سوراخکاری خودکار تولید میشوند.
۳. دستگاه تراش CNC
دستگاه تراش CNC برای فرآیندهای ماشینکاری که شامل تراشکاری یا شکلدهی قطعات کار دوار است، استفاده میشود. این دستگاه از ابزارهای برش تک نقطهای استفاده میکند که طراحی آنها بر اساس کاربرد خاص تراشکاری، مانند خشنکاری، پرداختکاری، رویهکاری، رزوهکاری، شکلدهی، برش زیرین، جدایش و شیارزنی، متفاوت است.
دستگاه تراش CNC فرآیند تراشکاری را از طریق کنترل عددی کامپیوتری خودکار میکند. این دستگاه مکانها و حرکات ابزار برش را طبق مسیرهای ابزار برنامهریزیشده هدایت میکند. این امر امکان تولید اشکال و هندسههای پیچیده از قطعات استوانهای را با دقت و تکرارپذیری فراهم میکند.
انواع مختلفی از ماشینهای تراش CNC برای کاربردهای مختلف وجود دارد. انواع رایج شامل ماشینهای تراش برجکدار مناسب برای تولید انبوه با تعویض خودکار ابزار، ماشینهای تراش موتوری برای تراشکاری عمومی و ماشینهای تراش مخصوص طراحی شده برای هندسهها یا مواد خاص است.
فرآیند تراشکاری CNC با امکان عملیات بدون دخالت انسان و تولید قطعات متعدد با مشخصات دقیق، بهرهوری را نسبت به تراشهای دستی افزایش میدهد. ماشینهای تراش CNC به ویژه در صنایع خودرو، هوافضا و صنایع تولید دقیق که در آنها تعداد زیادی از قطعات تراشیده شده باید به طور دقیق و کارآمد ماشینکاری شوند، مفید هستند.
۴. دستگاه CNC پنج محوره
یک دستگاه CNC پنج محوره، با اضافه کردن دو محور چرخشی اضافی، قابلیتهای دستگاههای فرز سه محوره سنتی را افزایش میدهد و امکان ماشینکاری هندسههای پیچیده را در یک گیره واحد فراهم میکند.
علاوه بر سه محور خطی (X، Y، Z) برای موقعیتیابی ابزار برش، یک دستگاه CNC 5 محوره شامل دو محور چرخشی اضافی در اسپیندل برش یا یک میز کجشونده/چرخان است. این دو درجه آزادی بیشتر برای موقعیتیابی قطعه کار فراهم میکند.
با کج کردن و چرخاندن فیکسچر نگهدارنده کار (میز سر محوره)، دستگاه ۵ محوره به ابزار برش اجازه میدهد تا به پنج وجه یک قطعه کار منشوری دسترسی پیدا کند و آنها را با زاویه ۹۰ درجه ماشینکاری کند، بدون اینکه نیازی به تنظیم مجدد قطعه کار بین عملیات باشد.
دو محور چرخشی اضافی (که معمولاً محور A و محور C نامیده میشوند) با حذف نیاز به گیرهبندی و تنظیمات متعدد، راندمان ماشینکاری را به میزان قابل توجهی بهبود میبخشند. هندسههای پیچیده مانند اشکال تراشیده شده را میتوان با یک گیرهبندی واحد در یک دستگاه CNC 5 محوره به طور کامل ماشینکاری کرد.
این دستگاه کاربردهای گستردهای در صنایع هوافضا، قالبسازی و پزشکی که قطعات پیچیده در آنها رایج است، پیدا میکند. ماشینکاری CNC پنج محوره نیز به دلیل توانایی آن در ماشینکاری سطوح آزاد، اغلب برای مجسمهسازی مورد استفاده قرار میگیرد.
۵. دستگاه فرز CNC
یک دستگاه فرز CNC از ابزارهای برش چند نقطهای چرخشی برای شکلدهی دقیق و ماشینکاری قطعات کار استفاده میکند. ابزارهای فرزکاری رایج شامل فرزهای انتهایی، فرزهای مارپیچی و فرزهای پخدار هستند که میتوانند بر اساس کاربرد خاص فرزکاری، به صورت افقی یا عمودی جهتگیری شوند.
دستگاه فرز CNC فرآیند فرزکاری را از طریق کنترل عددی کامپیوتری خودکار میکند. این دستگاه مکان ابزار برش و مسیر حرکت آن را طبق مسیرهای ابزار برنامهریزیشده هدایت میکند. این امر امکان تولید پروفیلها و هندسههای پیچیده از مواد خام یا ریختهگریها را با دقت و تکرارپذیری فراهم میکند.
دستگاههای فرز CNC که به آنها ماشینهای فرز یا آسیاب نیز گفته میشود، در هر دو جهت افقی و عمودی موجود هستند. فرزهای CNC ساده سه محور خطی حرکت (X، Y، Z) را ارائه میدهند، در حالی که مدلهای پیشرفتهتر، محورهای چرخشی اضافی را برای دسترسی بیشتر در خود جای دادهاند.
انواع رایج ماشینهای فرز CNC شامل فرزهای دستی برای قطعات کوچک، فرزهای ساده یا عمودی برای ماشینکاری عمومی، فرزهای یونیورسال مناسب برای انواع عملیات و فرزهای همهکاره که حداکثر انعطافپذیری را از طریق چهار یا پنج محور ارائه میدهند، میشود.
فرآیند فرزکاری CNC بهرهوری را نسبت به فرزکاریهای دستی افزایش میدهد. این فرآیند امکان تولید انبوه و بدون دخالت انسان از قطعات فرزکاری شده با تلرانسهای دقیق را فراهم میکند. دستگاههای فرزکاری CNC به طور گسترده در صنایع تولیدی برای ماشینکاری قطعات از فلزات، پلاستیک، چوب، کامپوزیتها و موارد دیگر استفاده میشوند.
۶. دستگاه برش لیزری CNC
دستگاه برش لیزری CNC از لیزر پرقدرت برای برش مواد با ذوب کردن، سوزاندن یا تبخیر آنها استفاده میکند. این دستگاه امکان برش دقیق الگوها و پروفیلهای پیچیده را فراهم میکند.
انواع اصلی لیزر صنعتی مورد استفاده در دستگاههای برش لیزر عبارتند از:
- لیزرهای CO2: یکی از رایجترین لیزرهای گازی که از مخلوط گاز دی اکسید کربن استفاده میکند. مناسب برای برش غیرفلزات مانند چوب، پلاستیک، پارچه. همچنین میتواند برخی از فولادهای نرم را برش دهد.
- لیزرهای حالت جامد: معمولاً لیزرهای ایتریم آلومینیوم گارنت (YAG) که از نئودیمیم به عنوان عنصر فعال استفاده میکنند. از لیزرهای CO2 قدرتمندتر هستند و قادر به برش فلزات ضخیمتر و سختتر میباشند.
- لیزرهای فیبری: نوع جدیدتر لیزر حالت جامد با کیفیت پرتو برتر. برای کاربردهای برش دقیق فلزات بسیار کارآمد است.
دستگاههای برش لیزری CNC با استفاده از گانتریهای xy و کنترل CNC، پرتو لیزر را مطابق با مسیرهای ابزار برنامهریزیشده هدایت میکنند. اندازههای معمول کار از رومیزی تا دستگاههای با فرمت بزرگ متغیر است.
لیزر برشی تمیز با دقت بالا و حداقل ناحیه تحت تأثیر گرما ارائه میدهد. این دستگاه امکان برش پیچیده طیف وسیعی از مواد را فراهم میکند. برش لیزری به طور گسترده در تولید، نمونهسازی و صنایع خودرو/هوافضا استفاده میشود.
۷. دستگاه برش پلاسما CNC
دستگاه برش پلاسما CNC از یک مشعل پلاسما برای برش مواد رسانای الکتریکی استفاده میکند. این دستگاه با عبور یک گاز با سرعت بالا، مانند اکسیژن یا هوا، از طریق یک نازل و تشکیل یک قوس الکتریکی در زیر مشعل، گاز را به یک جریان پلاسمای رسانا یونیزه میکند.
سپس جریان پلاسما گرما و الکتریسیته را به ماده قطعه کار منتقل میکند و با ذوب و تبخیر، آن را برش میدهد. مواد رایجی که با دستگاههای برش پلاسما برش داده میشوند شامل فولاد، فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، برنج و مس هستند.
در دستگاه برش پلاسمای CNC، مشعل پلاسما توسط سیستم CNC و طبق مسیرهای ابزار برنامهریزیشده کنترل میشود. این امر امکان برش دقیق و کنترلشده توسط کامپیوتر از اشکال پیچیده دوبعدی و سهبعدی از فلز را فراهم میکند.
ویژگیهای کلیدی دستگاههای CNC برش پلاسما شامل توانایی برش مواد صفحات ضخیم، کیفیت برش خوب با حداقل مناطق تحت تأثیر گرما و سرعت برش سریع است. آنها برای کاربردهای ساخت، نگهداری و تعمیر بسیار مناسب هستند.
سیستم CNC برشهای خودکار و تکرارپذیر را فراهم میکند و امکان عملیات بدون دخالت انسان را فراهم میکند. برش پلاسما به طور گسترده در صنایعی مانند خودرو، تولید، کشتیسازی و ساخت و ساز برای برش، پخزنی و شیارزنی قطعات و اجزای فلزی استفاده میشود.
۸. دستگاه CNC تخلیه الکتریکی
دستگاه CNC تخلیه الکتریکی، که با نامهای EDM (ماشینکاری تخلیه الکتریکی) یا دستگاه CNC فرسایش جرقهای نیز شناخته میشود، از فرآیند ترموالکتریک جرقههای الکتریکی برای برش مواد رسانای الکتریکی استفاده میکند.
این روش با استفاده از جرقههای الکتریکی تولید شده از طریق اختلاف ولتاژ بین دو الکترود - الکترود ابزار و ماده قطعه کار - کار میکند تا مقادیر بسیار کمی از ماده را از طریق ذوب و تبخیر از بین ببرد. از آب دیونیزه برای شستشوی زبالهها استفاده میشود.
در یک دستگاه CNC با روش EDM، الکترود ابزار به سیستم CNC متصل شده و دقیقاً مطابق با مسیرهای ابزار برنامهریزیشده، در موقعیت مناسب قرار گرفته و کنترل میشود. این امر امکان ماشینکاری اشکال سهبعدی پیچیده از فلزات سخت و آلیاژهایی را فراهم میکند که برش آنها با روشهای سنتی دشوار است.
برخی از مزایای کلیدی ماشینهای CNC با روش EDM شامل توانایی ماشینکاری مواد بسیار سخت، تولید قطعات با دقت و پرداخت سطحی بسیار بالا و برش حفرهها و پروفیلهای داخلی پیچیده است.
کاربردهای رایج شامل قالبها، دایها، قطعات هوافضا و ایمپلنتهای جراحی به دلیل غیرتماسی بودن فرآیند و ایجاد حداقل نیروهای مکانیکی روی قطعه کار است. ماشینهای CNC با روش EDM برای تولید کم حجم قطعات پیچیده مناسب هستند.
۹. نکات کلیدی در مورد دستگاه سنگزنی CNC عبارتند از:
- - دستگاه CNC سنگزنی از یک چرخ ساینده چرخان برای برش و شکلدهی قطعات فلزی از طریق فرآیند مکانیکی سایش استفاده میکند.
- - چرخ سنگزنی ساینده، که معمولاً از الماس یا CBN (نیترید بور مکعبی) ساخته میشود، هنگام تماس با قطعه کار، برادههای کوچک فلز را از بین میبرد. برای دستیابی به تلرانسهای دقیق، کنترل دقیق مورد نیاز است.
- - در دستگاه سنگزنی CNC، چرخ سنگزنی و قطعه کار دقیقاً توسط سیستم CNC طبق یک کد برنامهریزی شده در موقعیت قرار گرفته و حرکت داده میشوند. این امر امکان سنگزنی خودکار پروفیلهای سهبعدی پیچیده را فراهم میکند.
- - عملیات سنگ زنی رایج شامل سنگ زنی استوانه ای (سطوح خارجی یا داخلی)، سنگ زنی سطحی (سطوح تخت)، سنگ زنی بدون مرکز و سنگ زنی پروفیل است.
- - قطعات ساخته شده با ماشینهای سنگزنی CNC نیاز به دقت و پرداخت سطح بسیار بالایی دارند. آنها اغلب اجزای مکانیکی دقیقی مانند میل بادامک، بلبرینگ و چرخدنده هستند.
- صنایعی که از سنگزنی CNC استفاده میکنند شامل خودروسازی، هوافضا، پزشکی و تولید عمومی هستند که در آنها تلرانسهای دقیق بسیار مهم هستند.
- - مزایای آن نسبت به سنگزنی معمولی شامل دقت تکرارپذیر، کنترل چند محوره و قابلیت سنگزنی خطوط و پروفیلهای پیچیده بدون دخالت دست است.
بنابراین به طور خلاصه، یک دستگاه CNC سنگزنی، قطعات فلزی را از طریق ماشینکاری خودکار چرخ ساینده که توسط یک سیستم کنترل عددی کامپیوتری کنترل میشود، به طور دقیق شکل میدهد.
۱۰. نکات کلیدی در مورد ماشین CNC با تعویض خودکار ابزار:
- - دارای یک محفظه/چرخ فلک ابزار است که ابزارهای متعددی مانند مته، فرز، فرز و غیره را در مجاورت فضای کاری دستگاه نگه میدارد.
- - تعویض خودکار ابزار، امکان تعویض سریع و خودکار ابزارها را در صورت نیاز در طول فرآیند ماشینکاری CNC بدون دخالت دست فراهم میکند.
- - این امر با به حداقل رساندن زمان غیر برش در مقایسه با تعویض ابزار دستی، به طور قابل توجهی بهرهوری را بهبود میبخشد. قطعات پیچیدهای که به چندین ابزار نیاز دارند را میتوان بدون توقف فرآیند ماشینکاری کرد.
- - ابزارها به صورت رباتیک از خشاب برداشته/تعویض میشوند و با استفاده از یک بازوی تعویض ابزار خودکار تحت کنترل CNC، روی اسپیندل نصب میشوند.
- - ظرفیت حمل ابزار دستگاه را فراتر از یک ابزار واحد افزایش میدهد و امکان ماشینکاری قطعات پیچیدهتر را بدون بارگذاری مجدد ابزار به صورت دستی فراهم میکند.
- - ابزارهای شکسته یا فرسوده را میتوان بدون توقف کل تولید، درجا تعویض کرد. این امر قابلیت اطمینان و زمان آماده به کار را بهبود میبخشد.
- - کالیبراسیون خودکار ابزار نیز ممکن است برای اطمینان از دقت هندسی پس از هر تغییر امکانپذیر باشد.
- - این امر ماشینکاری CNC را به سمت تولید کارآمدتر در حالت خاموشی/بدون دخالت انسان با حداقل دخالت انسان سوق میدهد.
بنابراین به طور خلاصه، تعویض خودکار ابزار، انعطافپذیری و بهرهوری ماشینهای CNC را بهبود میبخشد.
زمان ارسال: 8 دسامبر 2023
