مقدمه:
ماشین‌ابزار
ماشین ابزار نامی کلی است برای اشاره به یکی از رشته‌های فنی که در آن کار با دستگاه های ویژه صنعتی آموخته میشود.
کارگاه ها و آزمایشگاه های مربوط به ماشین‌ابزار
کارگاه فلزکاری - کارگاه تراشکاری - کارگاه فرزکاری - کارگاه سنگ زنی - کارگاه قالبسازی - CNC و CAD/CAM کارگاه - آزمایشگاه اندازه گیری
· کارگاه قالبسازی
دستگاه تراش , صفحه تراش , فرز , اسپارک , پانتوگراف
· دستگاه ماشینکاری
مجهز به دستگاه تراش , دریل , ماشینهای مخصوص سوراخکاری همزمان چند سوراخ, ماشین تراشهای مخصوص هیدروکپی vertical, ماشین سری تراش nc
· کارگاه ریخته گری
مجهز به دستگاه ریخته گری (فشاری) , دستگاه ریژه ریخته گری , دستگاه ریخته گری فشار بالا با توانهای (250 تن , 400 تن , 1600 تن ) , کمپرسور oil free , کوره ریخته گری 2 تن
· کارگاه رنگ کاری
مجهز به کوره رنگ کاری , آبشار رنگ , وان شستشو و کروماته و چربی گیری و...
· کارگاه پرداخت کاری
مجهز به دستگاه پولیش کاری
دستگاههای ماشین‌ابزار
دستگاه تراش ، دستگاه فرز ، دستگاه بازار تیزکن ، دستگاه فرز هاب ، صفحه تراش ، فرز پانتوگراف (جریان‌گیر) ، بورینگ ، اسپارک ، تزریق پلاستیک ، سنگ زنی ، دریل ، شابلن تراش ، CNC فرز ، ارونگ ، اره نواری ، DENFORDو MTS و MDT تراش و فرز CNC.
این مقاله در مورد CNC می باشد .
بنابراین به بحث و بررسی ماشینهای CNC می پردازیم.
ابتدا به عکسهایی در رابطه با انواع ماشینهای تراش CNC ، سنگین و ...
توجه می کنیم :
| تصویر دستگاه | اطلاعات دیگر | سیستم کنترل | نام/ کشور سازنده سال ساخت/ مدل | |
 | حداکثر قطر: 900 میلیمتر | CNC Control R&D MSH-D2 | دستگاه تراش سنگین | |
| حداکثر طول:10000mm | ساخت کمپانی Wohlenberg از کشور آلمان |
| حداکثر وزن قطعه:5000 کیلوگرم | مدل: U900S |
| | سال ساخت: 1983 |
 | حداکثر قطر: 1500 میلیمتر | CNC SIEMENS 820 T | دستگاه تراش سنگین | |
| حداکثر طول:13000mm | ساخت کمپانی Skoda |
| حداکثر وزن قطعه:14000 کیلوگرم | مدل: Sua 125 PA |
| | سال ساخت: 1992 |
 | حداکثر قطر: 180 میلیمتر | Traub system TX-8-D | دستگاه تراش CNC | |
| حداکثر طول: 400 میلیمتر | ساخت کمپانی Traub از کشور آلمان |
| به همراه سه نظام هیدرولیکی و تارت الکتریکی 12 ابزاره | مدل: TNS 60 |
| | سال ساخت: 1988 |
 | حداکثر قطر: 140 میلیمتر | Traub system TX-8-D | دستگاه تراش CNC | |
| حداکثر طول: 220 میلیمتر | ساخت کمپانی Traub از کشور آلمان |
| به همراه سه نظام هیدرولیکی و تارت الکتریکی 12 ابزاره | مدل: TNS 30 |
| | سال ساخت: 1988 |
 | حداکثر قطر: 260 میلیمتر | C 200 TT INDEX | دستگاه تراش CNC | |
| حداکثر طول: 550 میلیمتر | ساخت کمپانی Index از کشور آلمان |
| به همراه دو تارت 12 و 14ابزاره | مدل: MD7S-4A |
| | سال ساخت: 1990 |
 | دستگاه دارای دو تارت و هر تارت 12 ابزاره می باشد | Siemens 840D Powerline | | |
| دستگاه دارای Barfeeder می باشد محورها: | دستگاه تراش CNC |
| X1/X2:300/180mm | ساخت کمپانی Gildemeister از کشور آلمان |
| Z1/Z2:650/650 mm | مدل: MF42 TwinY | |
| Y1: -+40 mm(Vertical) | سال ساخت: 1999 | |
| | | | | |
| | | | | |
 | حداکثر قطر: 100 میلیمتر | CNC Fanuc OT | خط تولید تراشCNCبا 3 دستگاه | |
| حداکثر طول:140mm | |
| به همراه یک سیستم اتوماسیون | 2 دستگاه تراش Goodway مدلGZL42 |
| مناسب جهت تولید انبوه شفت | |
| | یک دستگاه تراش Goodway مدل: TA 32 | |
| | سال ساخت: 1997 | |
 | قطر ماشینکاری: 1400 میلیمتر | Conventional | دستگاه تراش عمودی | |
| توان دستگاه: 55 کیلو وات | ساخت کمپانی Schiess از کشور آلمان ساخت سال 1966 | |
| | | |
 | | Weiler | دستگاه تراش دو محوره بستر تخت | |
| فاصله بین دو مرغک: 2 متر | ساخت کمپانی Weiler از کشور آلمان |
| مصرف برق دستگاه: | مدل: E50/2 |
| 400V/3Ph/50Hz/25A/15KW | سال ساخت: 1997 | |
| دستگاه تنها7639 ساعت کار کرده | | |
 | حداکثر قطر ماشینکاری: 380 mm | CNC FANUC 15 T | دستگاه تراش بستر مورب | |
| حداکثر طول ماشینکاری:500 mm | ساخت کمپانی MONFORTS از کشور آلمان |
| سرعت اسپیندل:50-6000 RPM | مدل: RNC 3 | |
| مجهز به تارت 12 ابزاره | سال ساخت: 1991 | |
 | حداکثر قطر ماشینکاری:65mm | CNC Eltro Pilot1 | GILDEMEISTER CNC Lathe(GDS 65) | |
| سیستم اتوماتیک باز و بسته کردن سه نظام و دیگر متعلقات | 1989Germany |
| سرعت اسپیندل: 25-5000 RPM | |
| جابجایی محور X:190 ملیمتر | |
| جابجایی محور Z:450 میلیمتر | |
حال به تعریف و بررسی ماشین های CNC و NC وکاربرد ماشینهای CNC می پردازیم.
فرز CNC :
دستگاه در این قسمت سه موتوره(سه محوره) است که در راستای محورهای x ,y, z کارمیکند.
دستگاه تمام اتوماتیک است و بصورت دستی خیلی سخت قابل برنامه ریزی است که بصورت 16 ابزار است و برای قطعه سازی بکار میرود.
دقت دستگاه در حد میکرون است.
* از دستگاهای CNC برای سوراخ کاری ، قلاویز کاری، قالب سازی و قطعه سازی استفاده میشود که دقت آن در حد میکرون می باشد و با کیفیت مناسبی محصول را ارائه میکند.
تراش CNC :
بصورت دو محوره کار میکند(دو کله دارد) با کمک دو کله میتوان همزمان هم تو (داخل) و هم رو تراشی کرد.
طول کار گیر حدود 250 میلی متر و قطر آن 50 میلی متر است.
بصورت دو محوره کار میکند(دو کله دارد) با کمک دو کله میتوان همزمان هم تو (داخل) و هم رو تراشی کرد.
طول کار گیر حدود 250 میلی متر و قطر آن 50 میلی متر است.
CNC ------- کنترل عددی توسط کامپیوتر (cnc) شامل مراحل ساختی می شود که در آن ماشین براده برداری فرمانهای لازم برای انجام کارهای مختلف بر روی یک قطعه کار را توسط برنامه کامپیوتری نوشته شده توسط شخص عملگر (اپراتور) از کامپیوتر دریافت می کند و به آن فرامین عمل می نماید.
کنترل کننده موجود در این سیستم ها در حقیقت سه وظیفه اصلی زیر را بر عهده دارد: 1) کنترل جهت دوران ابزار براده برداری یا قطعه کار 2) کنترل سرعت دوران ابزار براده برداری یا قطعه کار 3) کنترل مدت زمان دوران ابزار براده برداری یا قطعه کار لازم به ذکر است که در بعضی از ماشین های CNC قطعه کار ثابت بوده و ابزار براده برداری دوران می نمایدبه این ماشین ها فرز و عملیات انجام گرفته را MILING می گویند و در بعضی دیگر از ماشینهای براده برداری ابزار براده برداری ثابت بوده و قطعه کار دوران می نماید، به این ماشین ها تراش و عملیات انجام گرفته را TURNING می گویند .
NC فن آوری کنترل عددی NC یکی از پیشرفتهای اساسی در صنعت تولید در 50 سال گذشته بوده است .
توسط این فن آوری نه تنها در دیگر زمینه های علمی و صنعتی پیشرفت سریعی حاصل شده بلکه استفاده از این فن آوری باعث بالا بردن کمیت و کیفیت قطعات تولیدی نیز گردیده است .
مسیر تکاملی NC پایه های ساخت و تولید توسط ماشینهای NC زمان انقلاب صنعتی بنا گردید.
در آن زمان کوشش های اولیه برای ساخت قطعات توسط ماشین های NC به قطعات اتومبیل از قبیل محور بادامک، پولی و تسمه محدود بود.
این کوشش ها بیشتر جنبه نمایشی داشت و به دلیل قیمت بالای این گونه ماشین ها از جنبه اقتصادی مقرون به صرفه نبود.
در زمان جنگ جهانی دوم به صنعت NC توجه بیشتری گردید زیرا در آن موقعیت زمانی خاص هم کیفیت و هم کمیت قطعات تولیدی برای جنگ افزارها اهمیت بسیار زیادی پیدا کرده بود .
در آن زمان تولیدات صنعتی از نظر کیفیت بسیار عالی بودند و لیکن از نظر کمیت جوابگوی مسائل جنگ جهانی نبودند، به نحوی که هر چه جمعیت زیادتر می شد، کالای تولیدی از نظر کیفیت افت شدیدی پیدا می کرد و این امر قطعا به خاطر عوامل انسانی و خستگی های ناشی از کار زیاد تر بود.
بنابراین لازم گردید که تکنولوژی جدیدی به وجود آید که در آن از خطاهای انسانی و خستگی های ناشی از کار زیاد خبری نباشد و به عبارت دیگر به جای آن که انسان به ماشین فرمان دهد و ماشین را تنظیم نماید ، کامپیوتر به ماشین فرمان دهد .
در این زمان بود که شاخه جنوبی نیروی هوائی ایالات متحده آمریکا برآن شد تا با این مشکل مقابله نماید.
برای این منظور این شاخه از ارتش آمریکا، کمپانی های متعددی را برای ساخت و توسعه ماشین های کنترل عددی به همکاری دعوت کرد.
هدف از این کار برآورده شدن احتیاجات چهار گانه زیر بود: 1) افزایش تولید 2) بهبود دقت و کمیت قطعات تولیدی 3) تثبیت قیمت تولید قطعات 4) ساخت قطعات پیچیده یا به عبارت دیگر انجام کارهای غیر ممکن همچنین فن آوری کنترل عددی NC برای ساخت قطعاتی با مشخصات زیر نیز مورد توجه قرار گرفت : 1) قطعاتی با سایزها و اشکال مختلف 2) قطعاتی که با یک سری از مراحل مشابه ساخته می شوند.
اولین قراداد در این زمینه با شکرت پارسون میشیگان منعقد شد.
در این قرارداد شرکت پارسون موظف به طراحی نوعی سیستم کنترل عددی گردید که این سیستم بتواند اسپیندل ماشین تراش را جهت دهی نمای.
تاریخ این قراداد 15 ژوئن سال 1949 میلادی بود با توجه به این موضوع می توان متوجه شدکه این درخواست نتیجه مستقیم جنگ جهانی دوم بوده است.
در سال 1951 آزمایشگاه سرومکانیزم موسسه فن آوری ماساچوست از طرف شرکت پارسون موظف به ساخت یک سیستم سرومکانیزم برای ابزار ماشین گردید.
در آن زمان MIT بر روی نوعی کامپیوتر نیز مشغول به کار بود.
بنابراین تمام گسترش NC بر عهده MIT قرار گرفت .
در سال 1952 اولین ماشین کنترل عددی سه محوره که توسط کارت پانچ فرمان داده می شد به وسیله بخش سرومکانیزم دانشگاه MIT ساخته شد.
در سال 1954 این ماشین در معرض دید عموم قرار گرفت و سه سال بعد این ماشین در خط تولید قرار گرفت.
در سال 1960 تکنولوژی کنترل عددی NC به طور گسترده ای باش استقبال عمومی مردم در سایر نقاط جهان مواجه گردید و در دیگر نقاط جهان نیز محققان و پژوهشگران شروع به تولید انواع ماشینهای NC نمودند.
اکثر این ماشین های اولیه احتیاج به کد دهی بر روی نوارهای کاغذی داشتند.
این کد دهی توسط ایجاد سوراخ هائی به وسیله دستگاه پانچ بر روی نوارهای کاغذی صورت گرفت .
این روش کد دهی ادامه داشت تا این که ایده کددهی و کنترل عددی توسط کامپیوتر CNC مطرح گردید.
در این ایده یک کامپیوتر وظیفه کنترل ماشین و ابزار را بر عهده می گرفت، در اوائل استفاده از CNC کنترل های مربوطه توانائی ذخیره حجم بزرگی از اطلاعات را نداشتند و فقط برنامه هائی با اندازه محدود توسط اینگونه CNC ها اجرا می گردید.
در سالهای 1955 تا 1960 دانشگاه MIT نوعی برنامه کامپیوتری به نام APT ابداع نمود که در صنایع هوا فضا از آن استفاده می شد و در حقیقت اولین نمونه از نرم افزارهای امروزی قابل اجرا بر روی ماشین های CNC بود.
در این برنامه از لغات انگلیسی برای توصیف شکل و حرکت ابزار استفاده می گردید.
یکی از مزیتهای مهم CNC ارتباطی است که این ماشین بین قسمت طراحی مهندسی و قسمت ساخت برقرار می نماید.
به این ترتیب که مهندس طراح پس از استخراج کدهای لازم برای ساخت قطعه این کدها را در اختیار قسمت ساخت قرار می دهد و از آنجا به بعد دیگر وظیفه قسمت ساخت است که با وراد نمودن کدهای کامپیوتری در نرم افزار مربوطه ساخت قطعه را بر عهده گیرد و مهندس طراح دیگر خود را درگیر قسمت ساخت نمی نماید.
امروزه ماشین های CNC به قدری پیشرفت نموده اند که با در اختیار داشتن 6 عدد از آنها در یک مرکز ماشین کاری می توان به طور همزمان عملیاتی نظیر قلاویز نمودن، رزرو کردن ، خزینه کردن ، براده برداری ، جوش نقطه ای و آبکاری را بر روی یک قطعه و با یک تنظیم اولیه انجام داد.
امروزه کنترلرهای کامپیوتری ماشین های کنترل عددی CNC به قدری پیشرفت کرده اند که توسط وارد نمودن کدهای مربوط به قطعه خاص می توان شکل قطعه ای که قرار است ساخته شود را قبل از این عملیات توسط ماشین صورت گیرد بر روی صفحه نمایشگر آنها مشاهده نمود.
از مزایای مهم ماشین های کنترل عددی CNC به ماشین ها کنترل عددی معمولی NC می توان موارد زیر را ذکر نمود : 1) قابلیت برنامه نویسی و ذخیره برنامه در ماشین های CNC 2) قابلیت ویرایش راحت تر برنامه در ماشین های CNC 3) قابلیت انعطاف بیشتر ماشین های CNC در مواجه شدن با قطعات پیچیده 4) توسط ماشین های CNC می توان قسمت های جداگانه از یک قطعه 3 بعدی را که برنامه آن به کامپیوتر داده شده است را به صورت زیر برنامه استخراج نمود.
5) قابلیت ارتباط کامپیوتر موجود در ماشین های CNC با دیگر کامپیوترها توسط یک دستگاه مودم و انتقال کدها از مکانی به مکان دیگر.
معایب ماشین های کنترل عددی کامپیوتر CNC نسبت به ماشین های کنترل عددی معمولی NC را می توان به شرح زیر بیان داشت : 1) قیمت این ماشینها نسبت به ماشین های NC بالاتر است.
2) کار با این ماشین ها احتیاج به دانش بالاتری نسبت به کار با ماشین های NC دارد .
فن آوری میکرو کامپیوتر کامپیوتر های مدرن ماشین های الکتریکی هستند که محاسبات ریاضی یا فازی را انجام می دهند .
بخش سخت افزار کامپیوتر به مجموعه و سایلی الکترونیکی و مغناطیسی و کلا خود کامپیوتر اطلاق می گردد.
منظور از نرم افزار کامپیوتر برنامه ایست که شخص استفاده کننده آن را از طریق صفحه کلید یا دیگر ورودی ها در اختیار مجموعه سخت افزاری کامپیوتر می گذارد .
یک کامپیوتر از بخشهای زیر تشکیل می گردد : 1ـ واحد پردازش مرکزی CPU 2ـ حافظه 3ـ بخش ورودی ، خروجی قسمت CPU وظیفه کنترل قسمت های مختلف کامپیوتر را بر عهده دارد.
همچنین از حافظه برای نگهداری داده ها استفاده می گردد.
بخش حافظه از CPU فرمان دریافت می کند .
بخش ورودی خروجی علائمی را برای CPU ارسال و از CPU دریافت می کند.
همچنین ممکن است قسمت های دیگری به کامپیوتر اضافه گردد که برای کارکرد بهتر آن است و عبارتند از مانیتور پرینتر ، اسکنر و … امروزه استفاده از کامپیوتر در صنایع مختلف رشد بسیار فزاینده ای پیدا کرده است به گونه ای که هیچ صنعتی را نمی توان یافت که در آن به نوعی از کامپیوتر استفاده نشده باشد .
اساس کامپیوتر اگر چه کامپیوتر به ماشین های کنترل عددی اضافه گردیده و کارائی آنها را بالا برده ولیکن کماکان قوانین معینی بی تغییر مانده است.
یکی از این اصول ، اصل « کمیت داده شده = کمیت گرفته شده » می باشد .
کاربردهای CNC از همان روزهای اول اختراع ماشین های CNC کاربردهای بسیاری برای این نوع ماشین ها وجود داشته است.
گستره استفاده از ماشین ها کنترل عددی شامل عملیاتی نظیر فرزکاری تراشکاری ماشین های تخلیه الکتریکی EDM سوراخکاری ، فرم دهی ، خم کاری ، ورق کاری و رباتیک می باشد.
لازم به ذکر است که صنایع هواپیمائی یکی از عمده ترین صنایع استفاده کننده از ماشین های کنتل عددی می باشند .
استفاده از ماشین های کنترل عددی در صنایع مختلف روبه گسترش است و به خاطر پیشرفت و گسترش روز افزون کامپیوترها ، قیمت ماشین های کنترل عددی امروزه در حال کاهش می باشد و این امر زمینه را برای استفاده از این ماشین در دیگر صنایع مهیا می نماید.
(a) Open loop control, (b) Closed loop control of NC machines [source: Kalpakjiam] Example of NC part programming (2D contouring) CNC Computer Numerical Control software and electronics control your machine to physically cut your 2D or 3D parts out of real materials such as plastic, aluminum and steel.
Flash Cut is a Windows based CNC package of software and electronics that gives you visual, real-time control of 2, 3 or 4 axis machine tools from an industry standard G and M Code file.
Flash Cut's state of the art electronics create precision timed motor pulses to control our powerful stepper and servo drives and motors for precision machining and positioning