تاریخچه ماشین آلات CNC

CNC یا Computer Numerical Control (کنترل عددی توسط کامپیوتر) نوعی فرایند ساخت است که در آن کامپیوترها می‌توانند بخش های قابل حرکت دستگاه را  بر اساس برنامه از پیش نوشته شده حرکت دهند. بخش های قابل حرکت توسط موتور در سه محور x,y.z حرکت کرده و محصول مورد نظر را شکل می‌دهند. در دستگاه‌های CNC  برنامه در حافظه کامپیوتر ذخیره می‌شود و برنامه‌نویس به راحتی می‌تواند کدها، برنامه‌ها و الزامات را نوشته و ویرایش نماید.

توسعه‌ اولین دستگاه CNC به قرن ۱۸ میلادی برمی‌گردد. زمانی که اولین دستگاه‌های دارای "محور چرخان فلزی" با هدف انجام عملیات دقیق مکانیکی با وجود محدودیت‌های انجام عملیات به روش سنتی دستی مرسوم در آن زمان ساخته شدند. با این حال ساخت اولین ماشین CNC به مفهوم امروزی آن تا آغاز جنگ سرد به طول انجامید.

در آن زمان نیروی دریایی ایالات متحده سفارشی به منظور افزایش بهره‌وری ماشاین‌های ساخت پره‌های هلیکوپترهای جنگی به شرکت Parson Works ارائه داد. جان تی پارسونز یکی از کارمندان شرکت که با شرکت IBM همکاری می‌کرد امکان کنترل این ماشین ها با کامپیوتر را بررسی کرد. این نقطه شروع داستان ماشین‌های cnc بود.

سپس در سال ۱۹۵۲ ،ریچارد کگ در همکاری با دانشگاه MIT اولین دستگاه فرز CNC را تولید کرد. پنج سال بعد، در سال ۱۹۵۸، وی حق ثبت اختراع "دستگاه کنترل موتور با ابزار موقعیت یابی" را ثبت کرد و اینگونه اولین دستگاه تجاری CNC متولد شد.

اجزای یک دستگاه CNC

همه دستگاه‌های CNC به طور کلی شامل ماشین CNC، رایانه برای کنترل ماشین و نرم‌افزار تولید محصول (CAD/CAM) می‌باشد. رایانه می‌تواند به دستگاه وصل باشد یا به صورت جدا به دستگاه متصل شود.

در یک ماشین CNC موتورهای که موجب حرکت ریل‌ها و واگن‌ها می شوند را سیستم محرک می نامند. سیستم محرک به دو بخش تقسیم می‌شود

1. موتورها شامل : استپ موتور – سروو موتور – لینیر موتور که هدایت اکسل ها را بر عهده دارند.
2. سایر موارد شامل: انواع دنده ها ( شانه ای – ball screw – e screw ) تسمه و  liner motion

انواع دستگاه CNC

دستگاه های CNC به دلیل تنوع بالا در عملکردشان، می‌توانند در اکثر فعالیت‌های صنعتی و تولیدی و هنری مورد استفاده قرار گیرند.

معروف ترین دستگاههای CNC، دستگاه های تراش CNC، لیزر CNC و فرز CNC هستند.

1- دستگاه تراش CNC

با توجه به پیشرفت‌های تکنولوژیکی، دستگاه تراش CNC به سرعت جایگزین دستگاه‌های سنتی قدیمی‌تر شده‌اند.این نوع ماشین‌ها با مزایای فراوانی همراه هستند.آن‌ها می‌توانند به راحتی تنظیم و مدیریت گردند. تکرارپذیری بالا همراه با دستیابی به دقت مناسب در این ماشین‌های سی ان سی ارائه می‌گردد. ماشین‌های تراش سی ان سی به طور معمول، طراحی شده اند تا از نسخه‌های مدرن ابزار استفاده و از فرایندهای مختلف بهره ببرند. برنامه ریزی و اجرای آن‌ها معمولا توسط نرم افزار های CAD  و CAM انجام می‌گردد.

برای تولید قطعات با تیراژ بالا و دقت بالا و قطعاتی که همزمان احتیاج به محورهای مختلف دارند از سری تراش‌های بستر مورب و برای تولید قطعات سنگین از سری ماشین‌های بستر تخت می‌توان استفاده نمود.

2- دستگاه لیزر فلزات

از دستگاه لیزر فلزات برای اموری نظیر حکاکی، برش، تراش، جوش و … روی فلزات مختلف استفاده می‌شود. برش لیزری فلزات یا برش فلزات با لیزر یکی از پیشرفته‌ترین تکنیک‌های برش است. از مزایای برش لیزری می‌توان سرعت، دقت و عدم نیاز به عملیات پردازش پس از برش را نام برد.

3- دستگاه لیزر غیر فلزی

با استفاده از دستگاه لیزر غیر فلزات می‌توان انواع عملیات برش و حکاکی را روی مواد مختلفی مانند پلاستیک، پلكسی گلاس، چوب، شیشه، پارچه و … انجام داد. از کاربردهای ماشین سی ان سی لیزری غیر فلزی می‌توان به ساخت ساعت دیواری، جعبه، قاب عکس، سری وسایل اداری رومیزی، پازل‌های (سرگرمی) کوچک و بزرگ، ساخت ماکت، حکاکی خودکار تبلیغاتی، لوح تقدیر، ساخت تابلوهای راهنما، حکاکی بر روی پارچه، کیف و کفش، چرم و …. اشاره کرد.

4- دستگاه فرز CNC

نوع سوم دستگاه سی ان سی، دستگاه فرز است، که در آن به جای لیزر از ابزار برای براده برداری استفاده می شود. دستگاه فرز CNC  برای برش و حکاکی انواع سنگ، چوب و فلزات مناسب است و مزیت آن نسبت به دستگاه لیزر سی ان سی، عمق برش و حکاکی است.

انواع دیگر ماشین های CNC

از انواع دیگر ماشین های CNC، دستگاه برش پلاسما، دستگاه هوابرش ، دستگاه واترجت و … هستند که کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارند

1- دستگاه برش پلاسما

برش پلاسما، فرایند برش با قوس الکتریکی است و روی هر نوع فلز رسانا ، فولاد نرم ، آلومینیوم، فولاد ضد زنگ (استنلس استیل) و . . . می تواند انجام شود. معمولا برش پلاسما در مواردی انجام می‌شود که دقت بالاتر مد نظر باشد و از لحاظ قیمت، کیفیت و امکانات بین هوا گاز و لیزر می‌باشد. دستگاه های برش پلاسما قابلیت برش انواع ورق و اسلوپ‌های فلزی را دارا می باشند و در صنایع مختلف نظیر ماشین سازی، قالب سازی، فولاد سازی، سوله سازی، لوستر سازی و… کاربرد دارند.

2- دستگاه هوابرش

در این دستگاه ها سوخت گاز به همراه اکسیژن برای برش فلزات استفاده می شود. دستگاه هوا برش به دلیل کاربرد ساده و مقرون به صرفه بودن، کاربران خاص خود را دارد و شاید نتوان به راحتی دستگاه دیگری را جایگزین آن کرد ولی به دلیل سرعت کند برش و پایین بودن دقت در بعضی از صنایع به جای دستگاه هوا برش از دستگاه برش پلاسما و یا لیزر استفاده میکنند. دستگاه هوا برش برای برش ورق های تخت و صفحات با ضخامت بیشتر استفاده می‌شود.

3- دستگاه برش واترجت

واتر جت نیز دستگاهی است برای برش، که با جریان بسیار پر فشار آب کار می‌کند. شاید عجیب به نظر برسد، اما اگر سرعت آب به حد کافی افزایش یابد، می تواند حتی فلزات و سنگ را نیز برش دهد. برش دستگاه های واترجت توسط آبی است که از یک نازل بسیار باریک که از سنگ قیمتی ساخته شده با فشار بسیار بالا و بطور مستقیم روی هدف هدایت می شود. یکی از مزایای دستگاه های واترجت این است که هیچ گاه بر خلاف اره‌های صنعتی به خاطر گرم شدن از کار نمی‌افتند بعلاوه این دستگاه‌های برش، بی بو و بدون غبار هستند. در ساخت قطعات صنعتی، صنایع هوافضا، صنایع ساختمانی، صنعت شیشه، صنعت چوب، صنعت قطعه سازی و خودروسازی، صنعت نساجی، صنعت برق و الکترونیک و صنایع غذایی کاربرد دارد.