دستگاه‌های CNC به عنوان یک فناوری پیشرفته در حوزه ماشین‌کاری و تولید قطعات به کار می‌روند و به کاربران اجازه می‌دهند که قطعات پیچیده را با دقت و سرعت بالا تولید کنند. برای درک بهتر عملکرد دستگاه‌های CNC، ابتدا باید با اجزای اصلی آن‌ها آشنا شویم. هر قطعه و بخش در دستگاه CNC وظیفه خاصی دارد و عملکرد دقیق آن برای ایجاد قطعات با کیفیت بسیار اهمیت دارد. در این مقاله به معرفی و توضیح کارکرد هر یک از این اجزا پرداخته‌ایم.
همچنین بخوانید: CNC چیست و چگونه کار می‌کند؟ راهنمای کامل برای مبتدیان
اجزای اصلی دستگاه CNC
اجزای اصلی دستگاه CNC به چند بخش مهم تقسیم می‌شوند که در ادامه به طور کامل به آن‌ها می‌پردازیم.
1. کنترلر یا مغز دستگاه CNC
کنترلر، بخشی از دستگاه CNC است که وظیفه پردازش داده‌ها و اجرای دستورات را بر عهده دارد. این بخش برنامه‌های CNC را دریافت و به کدهای حرکتی تبدیل می‌کند که برای دستگاه قابل فهم هستند. برنامه‌نویسی این بخش با استفاده از زبان‌های برنامه‌نویسی خاصی مانند G-Code و M-Code انجام می‌شود. کنترلر معمولاً شامل یک واحد پردازشگر و حافظه‌ای برای ذخیره دستورات و تنظیمات دستگاه است.
2. نرم‌افزار CAD و CAM
نرم‌افزار CAD (طراحی به کمک کامپیوتر) و CAM (تولید به کمک کامپیوتر) دو ابزار مهم برای طراحی و تولید قطعات با دستگاه‌های CNC هستند. نرم‌افزار CAD به کاربران امکان می‌دهد تا طراحی‌های سه‌بعدی از قطعات موردنظرشان را ایجاد کنند. سپس این طراحی‌ها به نرم‌افزار CAM منتقل شده و به کدهای قابل خواندن برای دستگاه تبدیل می‌شوند. این نرم‌افزارها به عنوان بخشی از دستگاه CNC در نظر گرفته می‌شوند زیرا نقش حیاتی در آماده‌سازی و اجرا دارند.
3. موتورهای محرک
موتورهای محرک در دستگاه CNC مسئول حرکت ابزارها و قطعات هستند. این موتورها از انواع مختلفی مانند سروو موتور و استپ موتور تشکیل شده‌اند. این موتورها با دستورات کنترلر هماهنگ شده و بر اساس کدهای حرکتی به طور دقیق حرکت می‌کنند. این موتورها می‌توانند در محورهای مختلفی مانند محور X، Y و Z حرکت کنند که به دستگاه اجازه می‌دهد تا ابزارها را به مکان‌های مختلف برساند.
– سروو موتور:
سروو موتور قابلیت کنترل دقیق‌تر را دارد و معمولاً در دستگاه‌های CNC با دقت بالا استفاده می‌شود. این موتور می‌تواند به راحتی و با دقت بیشتری به موقعیت‌های خاص هدایت شود و به این ترتیب در کاربردهای حساس بسیار محبوب است.
– استپ موتور:
استپ موتور حرکت پله‌ای دارد و به همین دلیل می‌تواند در زاویه‌های خاص و در فواصل کوچک حرکت کند. این نوع موتور معمولاً در دستگاه‌های CNC کوچک‌تر و با دقت متوسط استفاده می‌شود.
4. اسپیندل (Spindle)
اسپیندل یا محور اصلی دستگاه CNC، بخشی است که ابزار برش به آن متصل می‌شود و نقش مهمی در انجام عملیات برش و تراشکاری دارد. اسپیندل سرعت بالا و قدرت کافی برای برش مواد مختلف را دارد و می‌تواند با سرعت‌های مختلفی بچرخد. سرعت و نوع چرخش اسپیندل بسته به نوع مواد و نوع عملیات قابل تنظیم است. برای مثال، در برش فلزات سخت، اسپیندل با سرعت پایین‌تر اما گشتاور بیشتر کار می‌کند.
5. میز کار (Work Table)
میز کار یا بستر دستگاه بخشی است که قطعه کار بر روی آن قرار می‌گیرد. این بخش باید محکم و پایدار باشد تا در طول عملیات حرکتی دستگاه هیچ‌گونه لرزشی ایجاد نشود. میز کار در دستگاه‌های CNC معمولاً دارای نقاط ثابت‌کننده و سیستم‌های نگهدارنده قطعه است. برخی از دستگاه‌های CNC نیز مجهز به میزهای دوگانه هستند که امکان اجرای همزمان چندین پروژه را فراهم می‌کند.
6. سیستم‌های هدایت‌گر (Guideways)
سیستم‌های هدایت‌گر وظیفه انتقال و هدایت حرکت موتورهای محرک را به قسمت‌های مختلف دستگاه بر عهده دارند. این سیستم‌ها شامل ریل‌های خطی و ساچمه‌های دقیق هستند که حرکت صاف و بدون لرزش را تضمین می‌کنند. سیستم‌های هدایت‌گر در دقت و کیفیت نهایی محصول نقش بسزایی دارند.
7. واحد کنترل حرکتی
واحد کنترل حرکتی دستگاه CNC بخشی است که عملکرد موتورهای محرک و سیستم‌های هدایت‌گر را کنترل می‌کند. این واحد شامل مدارهایی برای ارسال و دریافت دستورات حرکتی از کنترلر به موتورها است. عملکرد صحیح این بخش در دقت و سرعت دستگاه تاثیر زیادی دارد و معمولاً در دستگاه‌های پیشرفته CNC تنظیمات و کالیبراسیون‌های دقیقی برای آن انجام می‌شود.
8. سیستم خنک‌کننده (Coolant System)
در عملیات CNC، به‌ویژه هنگام برش و تراش فلزات سخت، گرمای زیادی تولید می‌شود که ممکن است به ابزار و قطعه کار آسیب بزند. سیستم خنک‌کننده وظیفه کاهش دمای ابزار و قطعه کار را بر عهده دارد. سیستم خنک‌کننده می‌تواند به صورت یک جریان مایع یا هوای خنک عمل کند. استفاده از مایعات خاصی به عنوان خنک‌کننده به کاهش دما و جلوگیری از ایجاد خرابی کمک می‌کند.
9. محورهای حرکتی (Axes)
در دستگاه‌های CNC، محورهای حرکتی مختلفی وجود دارند که به دستگاه اجازه می‌دهند تا در زوایای مختلف و در فضاهای سه‌بعدی حرکت کند. این محورها معمولاً شامل محورهای X، Y و Z می‌شوند. هر محور به یک موتور و یک سیستم هدایت‌گر متصل است. برخی از دستگاه‌های CNC پیشرفته نیز دارای محورهای چرخشی اضافی مانند محورهای A و B هستند که امکان حرکت و چرخش ابزارها را در زوایای پیچیده‌تر فراهم می‌کنند.
10. ابزار برش (Cutting Tools)
ابزار برش یکی از مهم‌ترین اجزای دستگاه CNC است که به طور مستقیم با قطعه کار در تماس است. ابزارهای برش در شکل‌ها و اندازه‌های مختلفی در دسترس هستند و بسته به نوع عملیات و ماده مورد نظر انتخاب می‌شوند. ابزار برش می‌تواند برای برش، تراش، سوراخ‌کاری یا حکاکی استفاده شود و معمولاً از مواد مقاومی مانند کاربید یا فولاد ساخته شده‌اند.
چگونه اجزای مختلف CNC با یکدیگر هماهنگ می‌شوند؟
تمامی اجزای دستگاه CNC به گونه‌ای طراحی شده‌اند که با یکدیگر هماهنگ باشند. این هماهنگی توسط کنترلر دستگاه صورت می‌گیرد که دستورات لازم برای حرکت موتورهای مختلف، کنترل اسپیندل و تنظیمات خنک‌کننده را صادر می‌کند. نرم‌افزارهای CAD و CAM به عنوان ابزارهای پشتیبان، طراحی‌های سه‌بعدی را به کدهای حرکتی تبدیل کرده و این کدها به کنترلر ارسال می‌شوند. با اجرای دستورات توسط کنترلر، تمامی اجزا به‌صورت هماهنگ عمل کرده و به ایجاد قطعه مورد نظر کمک می‌کنند.
حتما بخوانید: ایمنی در کار با CNC؛ نکاتی که باید بدانید
کاربردهای مختلف دستگاه CNC
دستگاه‌های CNC به دلیل دقت و قابلیت تولید انبوه، در صنایع مختلفی به کار می‌روند. در ادامه به برخی از این کاربردها اشاره می‌کنیم:
- صنعت خودروسازی: دستگاه‌های CNC در تولید قطعات مختلف خودرو از جمله موتور، جعبه دنده و سیستم تعلیق استفاده می‌شوند.
- صنعت هوافضا: در ساخت قطعات پیچیده و دقیق هواپیماها و فضاپیماها، دستگاه‌های CNC نقش حیاتی دارند.
- صنعت پزشکی: دستگاه‌های CNC برای تولید ابزارهای جراحی و تجهیزات پزشکی مانند پروتزها به کار می‌روند.
- صنایع الکترونیکی: در تولید بردهای مدار چاپی و قطعات الکترونیکی دقیق، CNC به دلیل دقت بالا و قابلیت تولید انبوه استفاده می‌شود.
- صنایع هنری و دکوراسیون: در طراحی و ساخت قطعات هنری و جواهرات نیز از دستگاه‌های CNC برای ایجاد طرح‌های دقیق و زیبا استفاده می‌شود.
نتیجه‌گیری
دستگاه‌های CNC از اجزا و قطعات پیچیده‌ای تشکیل شده‌اند که هر کدام وظیفه خاصی را بر عهده دارند. کنترلر، موتورهای محرک، اسپیندل، میز کار، سیستم‌های هدایت‌گر، و سیستم خنک‌کننده از جمله بخش‌های مهم این دستگاه‌ها هستند. هماهنگی دقیق بین این اجزا، عملکرد بهینه دستگاه CNC را تضمین می‌کند و به ایجاد قطعات با کیفیت و دقت بالا کمک می‌کند.
درک اجزای مختلف دستگاه CNC برای افرادی که در این زمینه فعالیت می‌کنند و به تولید دقیق و با کیفیت اهمیت می‌دهند ضروری است. این اطلاعات به کاربران کمک می‌کند تا از دستگاه خود به بهترین نحو استفاده کنند و به حفظ و نگهداری آن بپردازند. با داشتن دانش کافی در مورد این اجزا و نحوه عملکرد آن‌ها، کاربران می‌توانند پروژه‌های پیچیده‌تر و با کیفیت‌تری را با دستگاه‌های CNC خود انجام دهند.