در این مقاله به بررسی این تکنولوژی، نحوه کار، انواع مختلف دستگاههای فرز CNC و تفاوتهای آن با فرز منوال خواهیم پرداخت.
فرزکاری چیست ؟
در دنیای امروز که نیاز به ابزارآلات روز به روز بیشتر میشود ، مواد و اجسام مختلف نیز برای برش ، تراش و شکل دهی نیاز به ابزارهای دقیقی دارند که خطاهای انسانی را نداشته باشند و همچنین سرعت بالاتری در انجام کارها نسبت به انسان داشته باشند . این نیازمندی باعث شد که ابزار و ماشین هایی ساخته شوند که فرایندهای ذکر شده را بدون دخالت انسان و با کیفیت بهتری انجام دهند .
به عملیاتی که این ابزارها و ماشین ها روی مواد انجام میدهند ماشینکاری نام دارد . که بسته به نوع کار و نوع مواد به اسامی مختلفی شناخته شده اند ، برای مثال فرایند ماشین کاری روی مواد فلزی مانند : آهن و آلومینیوم ، به نام فرایند فرزکاری معروف است که این عبارت ترجمه شده عبارت milling است .
تفاوت ماشینکاری و فرزکاری چیست ؟
ماشینکاری موضوعی کلی تر نسبت به فرزکاری است . در اصل فرزکاری یکی از زیر شاخه های ماشین کاری به حساب می اید . ماشینکاری شامل زیر شاخه های مختلفی از جمله : فرزکاری ، اره کاری ، سنگ زنی ، تراش کاری ، سوراخ کاری و … است .
فرزکاری cnc چیست ؟
ایده آل ترین راه برای طراحی روی مواد و قطعات فلزی ، استفاده از عملیات فرزکاری cnc است ، این روش از نظر سرعت عمل و دقت طراحی ، بهینه ترین راه برای فرم دهی به فلزات است . که به صاحب کسب و کار، این اطمینان را می دهد ، طرح مدنظرش را بدون عیب و نقض روی فلز آهن نمایش دهد .
یکی از روش های فرزکاری سی ان سی ، استفاده از دستگاه های فرز سی ان سی است .
این دستگاه ها در دو نوع مختلف طراحی می شوند :
1.دستگاه های فرز cnc – برپایه کامپیوتر
این دستگاه ها به یک کامپیوتر عادی متصل هستند و برطبق برنامه ای که اپراتور به آن کامپیوتر میدهد ، فرز cnc متصل به کامپیوتر ، کار میکند .
2.دستگاه های فرز cnc – برپایه سیستم کنترل
در این دستگاه ها اپراتور کد را از طریق کامپیوتر میگیرد بعد به سیستم کنترل وارد نموده و دستگاه فرز cnc مطابق کد و طرحی که برای براده برداری از سیستم کنترل گرفته است ، طرحی خاص را روی فلز خام ، ماشین کاری میکند و در نهایت یک قطعه ی زیبا را به عنوان خروجی کار ارائه میدهد.
برنامههای فرز CNC چیست ؟
نرم افزار های مربوط به CNC اصلی ترین قسمت این دستگاههای فرز سی ان سی هستند که به قطعات فرز دستور میدهندکه چگونه و کجا برشها را انجام دهد. این برنامههای cnc مجموعهای از کدهای برنامه نویسی و دستورالعملها هستند که عملیات ماشینکاری را به صورت دقیق و خودکار اجرا میکنند. که در ادامه به بررسی بیشتر برنامههای CNC، انواع کدهای مورد استفاده و نحوه تهیه آنها میپردازیم.
کدهای CNC
کدهای CNC عمدتاً شامل دو نوع کد اصلی هستند:
· کدهای G:
این کدها تعیین کننده ی چگونگی حرکت ابزارهای سی ان سی هستند.
· کدهای M:
این کدها عملیات ماشینی مانند روشن و خاموش کردن دستگاه را کنترل میکنند.
کدهای )G-codes(
کدهای )G-codes( مجموعهای از دستورات قابل فهم برای انسان و CNC هستند که تحرکات ابزارهای برشی و محور را کنترل میکنند.
برخی از کدهای G رایج عبارتند از:
· G00 :
حرکت سریع بدون برش )Rapid Positioning(
· G01 :
حرکت خطی ابزار برش cnc با سرعت برشی که فرزکار تعیین میکند )Linear Interpolation(
· G02 :
حرکت دایرهای ابزار در جهت حرکت ساعت است )Circular Interpolation Clockwise(
· G03 :
حرکت دایرهای در جهت پادساعتگرد )Circular Interpolation Counterclockwise(
کدهای )M-codes(
کدهای M-codes دستورات کمکی هستند که عملیات مختلفی را کنترل میکنند.
برخی از کدهای M رایج عبارتند از:
· M00 :
توقف برنامه )Program Stop(
· M03 :
روشن کردن اسپیندل در جهت حرکت عقربه های ساعت)Spindle On Clockwise(
· M05 :
خاموش کردن اسپیندل )Spindle Off(
· M30 :
پایان برنامه و بازگشت به ابتدای برنامه)Program End and Rewind(
تهیه برنامههای CNC
برای تهیه برنامههای سی ان سی از نرمافزارهای CAD و CAM استفاده میشود. با کمک این برنامهها میتوانید طرحهای مورد نظر خود را طراحی و سپس به کدهای CNC تبدیل کنید. مراحل تهیه برنامههای CNC به شرح زیر است:
طراحی قطعه با نرمافزار CAD
ابتدا قطعه مورد نظر با استفاده از نرمافزار CAD طراحی میشود. این نرمافزارها امکان ایجاد مدلهای سهبعدی دقیق از قطعه را فراهم میکنند.
· تبدیل طراحی به کدهای CNC با نرمافزار CAM
پس از آنکه با یک سری نرم افزار ها مثل اتوکد و … قطعه مورد نظر طراحی شد ، سپس فایل CAD به نرمافزار CAM منتقل میشود. نرمافزار CAMبا توجه به طراحی و نوع ماشینکاری مورد نیاز، کدهای CNC)کدهای G و M( را تولید میکند.
· انتقال کدها به دستگاه CNC
برنامه ی CAM یک سری کد های G , M را تولید می کند این کد ها به خود دستگاه منتقل می شود که آن دستورالعمل ها و فرمان هایی که مدنظر بوده توسط CNC اجرا شود . این انتقال معمولاً از طریق USB، شبکه یا مستقیماً از کامپیوتر انجام میشود.
· اجرای عملیات برنامه به وسیله دستگاه CNC
در این مرحله دستگاه سی ان سی کد هارا دریافت میکند ، عملیات ماشینکاری سی ان سی را با دقت بالا اجرا میکند.
نرمافزارهای رایج CAD/CAM
برای طراحی دستورات مربوط به سی ان سی به چند نرم افزار نیاز داریم که این نرم افزار را بالا تر با عنوان CAD/CAM ذکر شد که برنامههای CNC را در این نرم افزارها ایجاد می کنیم . در اینجا قصد داریم به چند نمونه از این برنامه ها اشاره کنیم و توضیح کوتاهی را ارائه دهیم :
· AutoCAD :
نرمافزاری قدرتمند برای طراحی دوبعدی و سهبعدی.
· SolidWorks :
نرمافزاری پیشرفته برای طراحی سهبعدی و مدلسازی.
· Fusion 360 :
نرمافزاری جامع که هم قابلیتهای CAD و هم CAMرا دارد.
· Mastercam :
یکی از پرکاربردترین نرمافزارهای CAM که برای تولید کدهای CNC استفاده میشود.
انواع فرز CNC
فرزهای سی ان سی به چند دسته تقسیم میشوند که هر کدام برای کاربردهای خاصی مناسب هستند:
1. فرز CNC سه محوره
دارای سه محور حرکتی )X، Y و Z( است و برای کارهای سادهتر مناسب است. این نوع فرزها عمدتاً برای برشهای دوبعدی و سهبعدی ساده استفاده میشوند.
2. فرز CNC چهار محوره
علاوه بر سه محور اصلی، یک محور چرخشی نیز دارد که امکان ماشینکاری پیچیدهتر را فراهم میکند. این محور اضافی معمولاً برای ایجاد زاویهها و برشهای پیچیدهتر به کار میرود.
3. فرز CNC پنج محوره
در این نوع فرز نیز یک محور دیگر اضافه می شود و با 5 محور قطعا میتواند عملیات بسیار پیچیده و دقیقتری را انجام دهد.
4. فرز دروازهای
فرز هایی سی ان سی دروازه ای برای وسایل و قطعه های با وزن خیلی زیاد و حجیم کاربرد دارند . از انجایی که ساختارشان دروازه ای است برای این دستگاه های بزرگ به کار گرفته می شوند. بیشترین صنایعی که به این فرز ها نیاز دارند صنایع هوافضا و کشتیسازی است.
5. فرز افقی
در فرز های سی ان سی افقی ، محور اسپیندل به صورت ثابت نیست و به صورت است و تجهیزات هم به صورت افقی کار را انجام می دهند .
کاربرد فرز های CNC افقی چیست ؟
- برش یک یا چند شیار عمیق روی قطعه
- شیار زنی یا ماشین کاری اسلات
- عملیات ماشینکاری از چند طرف مختلف
- انجام ماشین کاری روی مواد و قطعات خیلی بزرگ و سنگین
فرز منوال چیست؟
فرز منوال )Manual Milling( دستگاهی است که در آن عملیات برش، سوراخکاری و شکلدهی قطعات به صورت دستی و توسط اپراتور انجام میشود. اپراتور با استفاده از دستگیرهها و کنترلهای مکانیکی، حرکت ابزار برش را در جهات مختلف هدایت میکند. این دستگاهها به دلیل سادگی و هزینه کمتر، در بسیاری از کارگاهها و صنایع کوچک مورد استفاده قرار میگیرند.
تفاوتهای فرز منوال و فرز CNC
1. دقت و تکرارپذیری
· فرز منوال:
دقت عملیات به مهارت اپراتور بستگی دارد و ممکن است تفاوتهایی بین قطعات وجود داشته باشد.
· فرز CNC:
به دلیل استفاده از سیستمهای کامپیوتری، دقت و تکرارپذیری بسیار بالایی دارد و قطعات مشابه دقیقاً به یک شکل تولید میشوند.
2. سرعت و بهرهوری
· فرز منوال:
عملیات به صورت دستی انجام میشود و سرعت کار پایینتر است.
· فرز CNC:
به دلیل اتوماسیون و اینکه این دستگاه قابلیت این را دارد که از طریق یک نرم افزار برنامه ریزی شود ، سرعت کار خیلی بالا می رود و تعداد قطعه های تولید شده نیز ، نسبت به زمانی که قبلا برای تولید قطعه صرف میشد ، افزایش پیدا میکند .
3. انعطافپذیری
· فرز منوال:
تغییر در نوع و اندازه قطعات نیاز به تنظیمات دستی دارد و ممکن است زمانبر باشد.
· فرز CNC:
قابلیت برنامهریزی و تغییر سریع برنامهها باعث انعطافپذیری بالای دستگاه میشود و به راحتی میتوان برنامههای مختلف را اجرا کرد.
4. هزینهها
· فرز منوال:
هزینه اولیه کمتری دارد ولی هزینههای عملیاتی و نیاز به نیروی انسانی بیشتر است.
· فرز CNC :
هزینه اولیه بالاتری دارد اما در دراز مدت با افزایش بهرهوری و کاهش ضایعات، هزینهها جبران میشود.
5. نیاز به مهارت
· فرز منوال:
نیاز به مهارت و تجربه بالای اپراتور دارد.
· فرز CNC:
نیاز به مهارت در برنامهنویسی و کار با نرمافزارهای CAD/CAM دارد، اما عملیات ماشینکاری به صورت خودکار انجام میشود.
فرز CNC؛ انقلابی در صنعت ماشینکاری
فرز CNC با دقت، سرعت و انعطافپذیری بالای خود، انقلابی در صنعت ماشینکاری ایجاد کرده است. تفاوتهای اساسی این دستگاهها با فرز منوال، باعث شده تا در بسیاری از صنایع جایگزین دستگاههای سنتی شوند. اگر به دنبال بهبود کارایی و کیفیت تولیدات خود هستید، پیشنهاد میکنیم از دستگاههای فرز CNC استفاده کنید.