CNC مخفف عبارت Computer Numerical Control به معنای کنترل عددی کامپیوتری است. CNC به ماشینی اشاره دارد که از یک برنامه کامپیوتری برای کنترل حرکات و عملیات برش یا شکل‌دهی مواد استفاده می‌کند. این ماشین‌ها به‌طور گسترده در صنعت برای ساخت قطعات با دقت بالا و پیچیدگی زیاد در طیف وسیعی از مواد مانند فلزات، چوب، پلاستیک و کامپوزیت‌ها به کار می‌روند. در واقع، CNC یک سیستم خودکار است که از اطلاعات دیجیتالی برای هدایت ابزارهای برش روی ماده اولیه استفاده می‌کند. این اطلاعات معمولاً در قالب G-code یا کدهای مشابه نوشته می‌شوند که مختصات دقیق مسیر ابزار و سایر پارامترهای عملیاتی را مشخص می‌کنند.
انواع مختلفی از ماشین‌های CNC وجود دارد، از جمله:
- CNC تراش: برای ماشینکاری قطعات دوار.
- CNC فرز: برای ماشینکاری قطعات مسطح و سه‌بعدی.
- CNC سوراخ‌کاری: برای ایجاد سوراخ‌ها در قطعات.
- CNC برش لیزری: برای برش مواد با استفاده از لیزر.
- CNC برش پلاسما: برای برش مواد رسانا با استفاده از پلاسما.
اجزای اصلی یک سیستم CNC:
یک سیستم از چندین جزء اصلی تشکیل شده است:
- ماشین CNC: این خود دستگاه فیزیکی است که شامل بدنه، میز کاری، ابزارهای برش، موتورها، و سیستم‌های هدایت حرکت می‌شود. نوع ماشین (تراش، فرز، و …) تعیین کننده نوع عملیات و قطعات قابل تولید است.
- کنترل کننده (Controller): این “مغز” سیستم است که برنامه CNC (معمولاً به فرم G-code) را می‌خواند، تفسیر می‌کند و به موتورها و سایر اجزا دستورالعمل‌های لازم برای حرکت و عمل را می‌دهد. کنترل کننده معمولاً یک کامپیوتر صنعتی با نرم‌افزار اختصاصی است.
- سیستم‌های محرک (Actuators): این سیستم‌ها (معمولاً موتورهای سروو یا قدمی) حرکات ماشین را بر اساس دستورالعمل‌های کنترل کننده انجام می‌دهند. آنها دقت و سرعت حرکت ابزار را کنترل می‌کنند.
- فیدبک (Feedback): سیستم‌های فیدبک (مانند انکودرها) به کنترل کننده اطلاعاتی در مورد موقعیت واقعی ابزار و قطعه کار می‌دهند تا دقت و تکرارپذیری بالا را تضمین کنند. بدون این سیستم‌ها، خطاهای تجمعی می‌توانند به مرور زمان بسیار بزرگ شوند.
- نرم‌افزار CAM (Computer-Aided Manufacturing): این نرم‌افزار برای ایجاد برنامه‌های CNC (G-code) استفاده می‌شود. با استفاده از مدل سه‌بعدی قطعه، نرم‌افزار CAM مسیر حرکت ابزار را به صورت دقیق محاسبه می‌کند و G-code را تولید می‌کند.
- نرم افزار CAD (Computer-Aided Design): برای طراحی قطعه مورد نظر استفاده می شود. خروجی این نرم افزار (معمولا به صورت فایل های 3D) به عنوان ورودی برای نرم افزار CAM استفاده می شود.
G-Code :
G-Code زبانی است که برای برنامه‌نویسی ماشین‌های CNC استفاده می‌شود. این زبان از مجموعه‌ای از کدهای عددی و حروف تشکیل شده است که هر کدام به یک دستورالعمل خاص اشاره دارند. به عنوان مثال:
G00: حرکت سریع بدون برشG01: حرکت خطی با برشG02: حرکت دایره‌ای با برش در جهت عقربه‌های ساعتX,Y,Z: مختصات موقعیت ابزارF: سرعت پیشرویS: سرعت دورانی ابزار
این کدها به ترتیب خاصی در یک فایل برنامه نوشته می‌شوند تا حرکات و عملیات ابزار را تعریف کنند.
فرایند ساخت با CNC:
- طراحی: با استفاده از نرم‌افزار CAD، مدل سه‌بعدی قطعه طراحی می‌شود.
- برنامه‌نویسی: با استفاده از نرم‌افزار CAM، مسیر حرکت ابزار بر اساس مدل CAD محاسبه و به G-code تبدیل می‌شود.
- شبیه‌سازی: قبل از اجرای برنامه، معمولاً آن را شبیه‌سازی می‌کنند تا از صحت مسیر ابزار و جلوگیری از برخورد احتمالی اطمینان حاصل شود.
- ماشینکاری: G-code به کنترل کننده CNC وارد می‌شود و ماشین شروع به ماشینکاری قطعه می‌کند.
- بازرسی: پس از ماشینکاری، قطعه از نظر دقت و کیفیت بازرسی می‌شود.
مزایا و معایب :
مزایا:
- دقت بالا: تولید قطعات با دقت و تکرارپذیری بسیار زیاد.
- سرعت بالا: تولید قطعات با سرعت بیشتر نسبت به روش‌های دستی.
- انعطاف‌پذیری: توانایی تولید طیف گسترده‌ای از اشکال و اندازه‌ها.
- اتوماسیون: کاهش نیاز به نیروی انسانی ماهر و کاهش خطاهای انسانی.
- تولید انبوه: امکان تولید قطعات مشابه به تعداد زیاد با کیفیت یکسان.
معایب:
- هزینه اولیه بالا: خرید و راه‌اندازی ماشین‌های CNC پرهزینه است.
- نیاز به تخصص: اپراتورها نیاز به دانش و مهارت در برنامه‌نویسی و نگهداری ماشین‌ها دارند.
- محدودیت در نوع مواد: برخی ماشین‌های CNC فقط برای مواد خاصی مناسب هستند.
- خطاهای برنامه‌نویسی: خطاهای در برنامه CNC می‌تواند به خرابی ابزار یا قطعه کار منجر شود.
به طور خلاصه، CNC یک فناوری پیشرفته و ضروری در تولید مدرن است که به تولید قطعات دقیق و پیچیده با سرعت و راندمان بالا کمک می‌کند.