ماشینکاری CNC چیست؟

ماشینکاری CNC چیست؟

CNC 101: اصطلاح CNC مخفف "کنترل عددی کامپیوتری" است وتعریف ماشینکاری CNC این است که این یک فرآیند تولید کاهشی است که معمولاً از کنترل‌های رایانه‌ای و ماشین‌ابزار برای حذف لایه‌هایی از مواد از یک قطعه استوک (به عنوان قطعه خالی یا قطعه کار) استفاده می‌کند و یک قطعه با طراحی سفارشی تولید می‌کند. این فرآیند برای طیف وسیعی از مواد از جمله فلزات،پلاستیک ها، چوب،شیشه، فوم و کامپوزیت ها و در صنایع مختلف مانندماشینکاری بزرگ CNC، ماشینکاری قطعات و نمونه های اولیه برای مخابرات وماشینکاری CNC قطعات هوافضا، که نسبت به سایر صنایع به تلرانس های سخت تری نیاز دارند. توجه داشته باشید که بین تعریف ماشینکاری CNC و تعریف ماشین CNC تفاوت وجود دارد - یکی یک فرآیند و دیگری یک ماشین است. دستگاه CNC (گاهی اوقات به اشتباه به عنوان ماشین C و C شناخته می شود) یک دستگاه قابل برنامه ریزی است که قادر است به طور مستقل عملیات ماشینکاری CNC را انجام دهد.

ماشینکاری CNC به عنوان یک فرآیند تولید و خدمات در سراسر جهان در دسترس است. به راحتی می توانید پیدا کنیدخدمات ماشینکاری CNC در اروپاو همچنین در آسیا، آمریکای شمالی و جاهای دیگر در سراسر جهان.

فرآیندهای تولید کاهشی، مانندماشینکاری CNC، اغلب در مقابل ارائه می شوندفرآیندهای تولید مواد افزودنیمانند پرینت سه بعدی، یا فرآیندهای تولید شکل دهنده، مانندقالب گیری تزریق مایع . در حالی که فرآیندهای تفریق لایه‌هایی از مواد را از قطعه کار حذف می‌کنند تا شکل‌ها و طرح‌های سفارشی تولید کنند، فرآیندهای افزودنی لایه‌هایی از مواد را جمع‌آوری می‌کنند تا شکل مورد نظر را تولید کنند و فرآیندهای شکل‌دهنده تغییر شکل داده و مواد موجود را به شکل دلخواه تغییر می‌دهند. ماهیت خودکار ماشین‌کاری CNC امکان تولید قطعات با دقت و دقت بالا، قطعات ساده و مقرون‌به‌صرفه را در هنگام اجرای دوره‌های تولید یک‌باره و با حجم متوسط ​​فراهم می‌کند. با این حال، در حالی که ماشینکاری CNC مزایای خاصی را نسبت به سایر فرآیندهای تولید نشان می دهد، درجه پیچیدگی و پیچیدگی قابل دستیابی برای طراحی قطعات و مقرون به صرفه بودن تولید قطعات پیچیده محدود است.

در حالی که هر نوع فرآیند تولید دارای مزایا و معایب خود است، این مقاله بر روی فرآیند ماشینکاری CNC تمرکز دارد، اصول اولیه فرآیند و اجزای مختلف و ابزارهای دستگاه CNC را بیان می کند. علاوه بر این، این مقاله به بررسی عملیات های مختلف ماشینکاری CNC مکانیکی می پردازد و جایگزین هایی برای آن ارائه می دهدفرآیند ماشینکاری CNC.

مروری بر فرآیند ماشینکاری CNC

تکامل از فرآیند ماشینکاری کنترل عددی (NC).که از کارت های نوار پانچ استفاده می کند، ماشینکاری CNC یک فرآیند تولیدی است که ازکنترل های کامپیوتری به کار انداختن و دستکاری ماشین آلات و ابزارهای برش برای شکل دادن به مواد استوک (مانند فلز، پلاستیک، چوب، فوم، کامپوزیت و غیره) به قطعات و طرح های سفارشی. در حالی که فرآیند ماشینکاری CNC قابلیت ها و عملیات های مختلفی را ارائه می دهد، اصول اساسی فرآیند تا حد زیادی در همه آنها یکسان است. فرآیند اصلی ماشینکاری CNC شامل مراحل زیر است:

• طراحی مدل CAD
• تبدیل فایل CAD به یک برنامه CNC
• آماده سازی دستگاه CNC
• اجرای عملیات ماشینکاری

• طراحی مدل CAD

  فرآیند ماشینکاری CNC با ایجاد یک بردار 2 بعدی یا طرح CAD قطعه جامد سه بعدی در داخل یا توسطشرکت خدمات طراحی CAD/CAM.نرم افزار طراحی به کمک کامپیوتر (CAD).به طراحان و سازندگان این امکان را می دهد که مدل یا رندر قطعات و محصولات خود را همراه با مشخصات فنی لازم مانند ابعاد و هندسه برای تولید قطعه یا محصول تولید کنند.

  طراحی قطعات ماشینکاری CNC به دلیل قابلیت (یا ناتوانی) ماشین و ابزار CNC محدود شده است. به عنوان مثال، بیشتر ماشین‌آلات CNC استوانه‌ای هستند، بنابراین هندسه‌های قطعات ممکن از طریق فرآیند ماشین‌کاری CNC محدود می‌شود، زیرا ابزارسازی بخش‌های گوشه‌ای منحنی ایجاد می‌کند. علاوه بر این، ویژگی‌های مواد در حال ماشین‌کاری، طراحی ابزار، و قابلیت‌های نگهداری کار دستگاه، امکانات طراحی مانند حداقل ضخامت قطعه، حداکثر اندازه قطعه، و گنجاندن و پیچیدگی حفره‌ها و ویژگی‌های داخلی را محدودتر می‌کند.

  پس از تکمیل طراحی CAD، طراح آن را به یک فرمت فایل سازگار با CNC، مانند STEP یا IGES صادر می کند.

  جداول تحمل ماشینکاری CNC

  هنگام مشخص کردن قطعات برای یک ماشین‌فروشی، مهم است که هر گونه تلورانس لازم را لحاظ کنید. اگرچه ماشین‌های CNC بسیار دقیق هستند، اما هنوز هم تغییرات جزئی بین نسخه‌های تکراری همان قطعه، معمولاً در حدود + یا – 0.005 اینچ (0.127 میلی‌متر) دارند که تقریباً دو برابر عرض یک موی انسان است. برای صرفه‌جویی در هزینه‌ها، خریداران فقط باید تلورانس‌هایی را در قسمت‌هایی از قطعه مشخص کنند که باید دقت ویژه‌ای داشته باشند زیرا با قطعات دیگر تماس خواهند داشت. در حالی که تلورانس های استاندارد برای سطوح مختلف ماشینکاری وجود دارد (همانطور که در جداول زیر نشان داده شده است)، همه تلورانس ها برابر نیستند. برای مثال، اگر قطعه‌ای مطلقاً نمی‌تواند بزرگ‌تر از اندازه‌گیری باشد، ممکن است تحمل مشخصی 0.0/-0.5 داشته باشد تا نشان دهد می‌تواند کمی کوچک‌تر باشد، اما در آن ناحیه بزرگ‌تر نباشد.

  جدول 1: تلورانس های خطی در ماشینکاری CNC

  

تبدیل فایل CAD

فایل طراحی CAD فرمت‌شده از طریق یک برنامه، معمولاً نرم‌افزار تولید به کمک کامپیوتر (CAM)، برای استخراج هندسه قطعه اجرا می‌شود و کد برنامه‌نویسی دیجیتال را تولید می‌کند که دستگاه CNC را کنترل می‌کند و ابزار را برای تولید قطعه طراحی‌شده سفارشی دستکاری می‌کند.

دستگاه های CNC از چندین دستگاه استفاده می کنندزبانهای برنامه نویسی، شاملG-codeوکد M . شناخته شده ترین زبان برنامه نویسی CNC،عمومییاکد هندسی، به عنوانG-code ، زمان، مکان و نحوه حرکت ماشین ابزار را کنترل می کند - به عنوان مثال، چه زمانی روشن یا خاموش شود، چقدر سریع به یک مکان خاص سفر کنید، چه مسیرهایی را طی کنید، و غیره - در سراسر قطعه کار. کد عملکرد متفرقه که به آن M-code گفته می شود، عملکردهای کمکی دستگاه را کنترل می کند، مانند خودکار کردن برداشتن و جایگزینی پوشش دستگاه به ترتیب در شروع و پایان تولید.

هنگامی که برنامه CNC تولید شد، اپراتور آن را در دستگاه CNC بارگذاری می کند.

راه اندازی دستگاه

قبل از اینکه اپراتور برنامه CNC را اجرا کند، باید دستگاه CNC را برای کار آماده کند. این آماده سازی شامل چسباندن قطعه کار به طور مستقیم به دستگاه، بر روی آن استدوک های ماشین آلات، یا داخل ماشینبعدا میبینمتیا دستگاه های نگهداری کار مشابه و اتصال ابزار مورد نیاز مانندمتهو آسیاب پایان، به اجزای ماشین مناسب.

هنگامی که دستگاه به طور کامل راه اندازی شد، اپراتور می تواند برنامه CNC را اجرا کند.

اجرای عملیات ماشینکاری

برنامه CNC به عنوان دستورالعمل برای دستگاه CNC عمل می کند. دستورات ماشینی را که اعمال و حرکات ابزارآلات را دیکته می‌کند به کامپیوتر یکپارچه ماشین ارسال می‌کند، که ماشین ابزار را کار می‌کند و دستکاری می‌کند. شروع برنامه از ماشین CNC می خواهد که فرآیند ماشینکاری CNC را شروع کند و برنامه ماشین را در طول فرآیند هدایت می کند زیرا عملیات ماشین لازم را برای تولید یک قطعه یا محصول سفارشی طراحی شده انجام می دهد.

فرآیندهای ماشینکاری CNC را می توان در داخل انجام داد - در صورتی که شرکت برای تهیه و نگهداری تجهیزات CNC خود سرمایه گذاری کند - یا به صورت اختصاصی برون سپاری شود.ارائه دهندگان خدمات ماشینکاری CNC.

انواع عملیات ماشینکاری CNC

ماشینکاری CNC یک فرآیند تولید مناسب برای طیف گسترده ای از صنایع از جمله خودروسازی است.هوافضا، ساخت و ساز و کشاورزی و قادر به تولید طیف وسیعی از محصولات مانند قاب خودرو، تجهیزات جراحی، موتور هواپیما،چرخ دنده ها ، و ابزار دستی و باغبانی. این فرآیند شامل چندین عملیات مختلف ماشین‌کاری تحت کنترل کامپیوتری می‌شود - از جمله فرآیندهای مکانیکی، شیمیایی، الکتریکی و حرارتی - که مواد لازم را از قطعه کار برای تولید یک قطعه یا محصول با طراحی سفارشی حذف می‌کند. در حالی که فرآیندهای ماشین‌کاری شیمیایی، الکتریکی و حرارتی در بخش بعدی پوشش داده می‌شوند، این بخش برخی از رایج‌ترین عملیات ماشین‌کاری مکانیکی CNC از جمله:

• حفاری
• آسیاب
• پیچ

حفاری CNC

حفاری یک فرآیند ماشینکاری است که از چند نقطه استفاده می کندمته برای ایجاد سوراخ های استوانه ای در قطعه کار. که درحفاری CNC معمولاً دستگاه CNC مته چرخان را به صورت عمود بر صفحه سطح قطعه کار تغذیه می کند، که سوراخ هایی به صورت عمودی با قطرهایی برابر با قطر مته استفاده شده برای عملیات حفاری ایجاد می کند. با این حال، عملیات حفاری زاویه ای را می توان با استفاده از پیکربندی ماشین های تخصصی و دستگاه های نگهداری کار نیز انجام داد. قابلیت های عملیاتی فرآیند حفاری عبارتند ازمتضاد خسته کننده، ضد غرق شدن، ریمینگ وضربه زدن.

فرز CNC

فرزکاری یک فرآیند ماشینکاری است که از ابزارهای چرخشی چند نقطه ای برای حذف مواد از قطعه کار استفاده می کند. که درفرز CNC دستگاه CNC معمولاً قطعه کار را در همان جهت چرخش ابزار برش به ابزار برش می دهد، در حالی که در فرز دستی دستگاه قطعه کار را در جهت مخالف چرخش ابزار برش تغذیه می کند. قابلیت‌های عملیاتی فرآیند فرز شامل فرز صورت - برش سطوح کم عمق، مسطح و حفره‌های کف صاف در قطعه کار - و فرز محیطی - برش حفره‌های عمیق، مانند شکاف‌ها و نخ‌ها، در قطعه کار می‌شود.

تراش CNC

تراش CNC و ماشینکاری چند اسپیندل – اعتبار تصویر: Buell Automatics

تراشکاری یک فرآیند ماشینکاری است که از ابزارهای برش تک نقطه ای برای حذف مواد از قطعه کار در حال چرخش استفاده می کند. که درتراشکاری CNC، ماشین - معمولاً aدستگاه تراش CNC - ابزار برش را در یک حرکت خطی در امتداد سطح قطعه کار چرخان تغذیه می کند و مواد را از اطراف دور می کند تا قطر مورد نظر به دست آید تا قطعات استوانه ای با ویژگی های خارجی و داخلی مانند شکاف ها، مخروطی ها و نخ ها تولید شود. قابلیت های عملیاتی فرآیند تراشکاری شاملحوصله سر بر، رو به رو، شیار وبرش نخ . وقتی صحبت از آسیاب CNC در مقابل تراش می شود، فرز با ابزارهای برش دوار خود برای قطعات پیچیده تر بهتر عمل می کند. با این حال، ماشین های تراش، با قطعات کار چرخان و ابزارهای برش ثابت، برای ایجاد سریع تر و دقیق تر قطعات گرد بهترین کار را دارند.