دستگاههای سی ان سی (CNC) به عنوان کاربردیترین ابزارها در صنایع مختلفی از صنایع چوب گرفته تا فلزات، خودروسازی، هوافضا و … شناخته میشوند. این دستگاهها به دلیل ارتباط مستقیمی که با کامپیوتر و طراحی دقیق دارند، میتوانند طرحهای با پیچیدگی و ظرافت بالا را روی مواد مختلف اجرا کنند.
اما مغز متفکر این دستگاهها، بخش سیستم کنترل آنهاست. این بخش که تمام قابلیتهای دستگاه CNC در آن قرار داده شده و با استفاده از یک نمایشگر، میتوانید به آن دسترسی داشته باشید، در واقع همه آنچه که دستگاه انجام میدهد را در اختیار شما قرار میدهد. سیستمهای کنترل دستگاه سی ان سی انواع گوناگونی دارند. در این مقاله به معرفی انواع کنترل دستگاه سی ان سی و کاربردهای هریک خواهیم پرداخت.
سیستم کنترل دستگاه سی ان سی چیست؟
سیستم کنترل دستگاه CNC مغز متفکر قلب تپنده این دستگاهها محسوب میشود و مانند پردازنده در کامپیوتر عمل میکند. این سیستم به دستگاه سی ان سی اجازه میدهد با دقت و سرعت بسیار بالا، قطعات پیچیده را تولید کند.
همچنین این سیستمها با دریافت دستورات برنامهنویسی شده، حرکت ابزار برش را در سه بعد فضایی هدایت کرده و عملیات ماشینکاری را با دقت و تکرارپذیری بسیار بالا انجام میدهند. به زبان سادهتر، سیستم کنترل در واقع تمام دستورات اپراتور را دریافت کرده و مانند یک نقاش ماهر، طرحهای پیچیده را با استفاده از ابزارهایی مثل مته، فرز یا لیزر روی چوب یا مواد دیگر پیاده میکند.
اگر هنوز موفق به تصویرسازی بخش سیستم کنترل دستگاه سی ان سی نشدید باید بگوییم که این بخش مانند مغز انسان و خود دستگاه CNC مانند بدن است. تمام دستورات و پردازشها توسط این سیستم انجام میشود و به همین دلیل است که اهمیت بسیار زیادی دارد
ساختار کلی سیستم کنترل یک دستگاه CNC چگونه است؟
سیستم کنترل دستگاه CNC وظیفه هدایت و کنترل دقیق حرکات ابزار برش را بر عهده دارد. این سیستم از چندین بخش اصلی تشکیل شده که هر کدام نقش مهمی در عملکرد دستگاه ایفا میکنند. در ادامه به بررسی این بخشها میپردازیم:
-
واحد پردازش مرکزی (CPU)
این بخش شباهت زیادی به مغز انسان دارد و تفسیر دستورات برنامهنویسی، کنترل سایر اجزای سیستم و انجام محاسبات لازم برای حرکت ابزار برش بر عده آن است. -
حافظه
ذخیره برنامههای CNC، دادههای مربوط به فرآیند تولید، پارامترهای دستگاه و نتایج محاسبات بر عهده این بخش است. دستگاههای سی ان سی مانند کامپیوتر از حافظههای RAM (حافظه موقت)، ROM (حافظه دائمی) و حافظههای جانبی مانند هارد دیسک بهره میبرند. -
ورودیها و خروجیها
این بخش شامل ورودیهایی مثل کلیدها، دکمهها، صفحه نمایش لمسی، پورتهای ارتباطی و سنسورها برای دریافت اطلاعات از اپراتور و محیط اطراف دستگاه و بخش خروجی مانند موتورها، شیرهای هیدرولیک و پنوماتیک، لامپهای نشانگر و سایر عملگرها برای کنترل حرکت ابزار برش میشود. -
درایورها
درایورها نقش بسیار مهمی در افزایش دقت و سرعت حرکت موتورهای دستگاه سی ان سی دارند. تقویت سیگنالهای خروجی سیستم کنترل و تبدیل آنها به سیگنالهای الکتریکی با قدرت کافی برای کنترل موتورها بر عهده این بخش است. -
سنسورها
اندازهگیری موقعیت ابزار، قطعه کار، سرعت حرکت و سایر پارامترهای فرآیند تولید با استفاده از سنسورهایی که روی دستگاه سی ان سی وجود دارد انجام میشود. -
نرمافزار CNC
بجز قطعات سختافزاری، بخش سیستم کنترل دستگاه CNC به نرمافزار مخصوصی نیاز دارد تا دستورات توسط اپراتور وارد آن شده و در واقع رابط بین انسان و کامپیوتر باشد.
معرفی انواع مختلف سیستم های کنترل CNC
سیستم کنترل دستگاههای سی ان سی انواع گوناگونی دارد و با توجه به نوع دستگاهی که خریداری میکنید ممکن است سیستم کنترل متفاوتی روی آن نصب باشد. بنابراین خوب است با انواع کنترل دستگاه سی ان سی به طور کلی و جزئی آشنا شوید. در ادامه انواع مختلف سیستم کنترل CNC را معرفی میکنیم.
1. کنترل سیستمهای مبتنی بر نوع حرکت (Motion type CNC)
دسته اول سیستمهای کنترل آن دسته هستند که بر پایه نوع حرکت ابزارهای دستگاه طراحی شدهاند. این دسته خود به چند بخش تقسیم میشود که عبارت است از:
- سیستمهای کنتورینگ (Contouring systems)
سیستم کنتورینگ به دستگاه CNC میگوید که چگونه از یک نقطه به نقطه دیگر حرکت کند و در حین حرکت، چه شکلی را ایجاد کند. این سیستم مانند یک نقشه خوان برای دستگاه است که به آن میگوید که چگونه از روی نقشه طراحی شده حرکت کند.
این سیستمها به دستگاه امکان میدهند تا قطعات با شکلهای پیچیده و هندسی را با کیفیت بالا تولید کند. سیستمهای کنتورینگ در صنایع مختلفی از جمله خودروسازی، هوافضا، پزشکی، قالبسازی و … کاربرد دارند.
سیستمهای کنتورینگ CNC به دو دسته باز (Open-loop) و بسته (Closed-loop) تقسیم میشوند. در سیستمهای باز، موقعیت ابزار تنها بر اساس دستورات برنامه تعیین میشود، در حالی که در سیستمهای بسته، سنسورها موقعیت واقعی ابزار را اندازهگیری کرده و با دستورات مقایسه میکنند تا دقت را افزایش دهند.
- سیستم کنترل نقطه به نقطه (Point-to-point control system)
سیستم کنترل نقطه به نقطه یکی دیگر از انواع سیستمهای کنترلی است که در دستگاههای CNC استفاده میشود. در این نوع سیستم، دستگاه تنها به اطلاعات مربوط به نقاط شروع و پایان حرکت نیاز دارد و مسیر حرکت بین این دو نقطه اهمیتی ندارد.
به عبارت دیگر، دستگاه به صورت مستقیم از یک نقطه به نقطه دیگر حرکت میکند بدون اینکه نیازی به دنبال کردن یک مسیر مشخص باشد. در حالی که سیستم کنتورینگ به دستگاه اجازه میداد تا مسیرهای پیچیده و منحنی را دنبال کند، سیستم نقطه به نقطه تنها به حرکت مستقیم بین نقاط محدود میشود.
سیستم کنترل نقطه به نقطه در دستگاههای CNC برای انجام عملیاتهایی مثل سوراخکاری، پرسکاری و مونتاژ مناسب است که در آنها حرکت مستقیم بین نقاط مشخص مد نظر است و نیاز به ایجاد مسیرهای پیچیده نیست.
2. کنترل سیستم مبتنی بر تکرار (Loop control CNC systems)
این نوع از کنترل سیستمها به دو مدل زیر تقسیم میشوند که عبارت است از:
- سیستم کنترل با تکرار بسته (Closed-loop systems)
سیستم با کنترل تکرار بسته، به طور مداوم موقعیت واقعی ابزار را با موقعیت دلخواه مقایسه کرده و هر گونه اختلاف را تصحیح میکند. این سیستمها دائماً در حال بازخورد گرفتن هستند تا اطمینان حاصل شود که ابزار دقیقاً طبق برنامه حرکت میکند.
فرض کنید میخواهید یک سوراخ با قطر دقیق 30 میلیمتر در یک قطعه چوب ایجاد کنید. در سیستم کنترل حلقه بسته، سنسور به طور مداوم قطر سوراخ را اندازهگیری میکند. اگر قطر سوراخ کمتر از 30 میلیمتر باشد، کنترلر به موتور فرمان میدهد تا کمی بیشتر بچرخد تا قطر سوراخ به 30 میلیمتر برسد.
- سیستم کنترل با تکرار باز (Open-loop systems)
در سیستمهای کنترل حلقه باز، دستگاه CNC دستورات را بدون هیچ گونه بازخوردی از موقعیت واقعی ابزار اجرا میکند. به عبارت دیگر، دستگاه فرض میکند که ابزار دقیقاً طبق دستورات برنامه حرکت میکند و هیچ گونه سنسوری برای بررسی صحت این فرض وجود ندارد.
در این نوع از سیستمهای کنترل، دقت نهایی کار ممکن است به دلیل کند شدن ابزارهای برش یا بیدقتی اپراتور یا دستگاه، کاهش پیدا کند. اما بخاطر قیمت ارزانتر نسبت به نوع بسته، این نوع سیستمهای کنترل هم طرفداران زیادی دارند.
2. کنترل سیستم مبتنی بر تعداد محور (Number of axis)
در سیستمهای کنترل دستگاههای CNC، تعداد و نوع محورها نقش بسیار مهمی در تعیین قابلیتها و پیچیدگی عملیات ماشینکاری دارند. محورها در واقع جهتهای حرکتی ابزار بر روی قطعه کار هستند و هر چه تعداد و نوع محورها بیشتر باشد، دستگاه قادر به انجام عملیات پیچیدهتری خواهد بود.
سیستمهای کنترل مبتنی بر محور عبارتاند از:
- سیستم کنترل دو محوره
سیستم کنترل دو محوره در دستگاههای CNC به سیستمی گفته میشود که حرکت ابزار را در دو جهت عمود بر هم کنترل میکند. معمولاً این دو جهت، محورهای X و Y هستند. این سیستمها سادهترین نوع سیستمهای کنترل CNC محسوب میشوند و برای انجام عملیاتهای ماشینکاری دو بعدی مانند برش، حکاکی و سوراخکاری روی سطوح تخت استفاده میشوند.
- سیستم کنترل دو و نیم محوره
سیستم کنترل دو و نیم محوره در دستگاههای CNC، ترکیبی از ویژگیهای سیستمهای دو محوره و سه محوره است. این سیستمها به دستگاه اجازه میدهند تا حرکاتی پیچیدهتر از سیستمهای دو محوره انجام دهد، اما همچنان محدودیتهایی نسبت به سیستمهای سه محوره دارند.
- سیستم کنترل سه محوره
سیستم کنترل سه محوره به دستگاه CNC اجازه میدهد تا حرکت ابزار را در سه جهت فضایی مستقل کنترل کند. این سه جهت معمولاً با حروف X برای حرکت افقی ابزار در راستای جلو و عقب، Y برای حرکت افقی ابزار در راستای چپ و راست و Z برای حرکت عمودی ابزار (بالا و پایین) نشان داده میشوند.
این سیستمها قادر به تولید قطعات با هندسههای پیچیده و سطوح منحنی متنوع هستند. همچنین امکان انجام طیف گستردهای از عملیات ماشینکاری، از جمله فرزکاری، تراشکاری، حفاری و سوراخکاری را فراهم میکنند.
- سیستم کنترل چهار محوره
سیستم کنترل چهار محوره به دستگاه CNC اجازه میدهد تا حرکت ابزار را در سه جهت فضایی (X، Y، Z) و همچنین یک محور چرخشی معمولاُ به نام محور B کنترل کند. این محور چرخشی به قطعه کار اعمال میشود، به این معنی که قطعه کار حول یک محور ثابت میچرخد در حالی که ابزار در امتداد محورهای X، Y و Z حرکت میکند.
- سیستم کنترل پنج محوره
سیستم کنترل پنج محوره به دستگاه CNC اجازه میدهد تا حرکت ابزار را در پنج جهت مستقل کنترل کند. این پنج جهت شامل سه جهت خطی (X، Y، Z) و دو جهت چرخشی (معمولاً A و B) هستند.
این دو محور، حرکت چرخشی ابزار یا قطعه کار را حول دو محور مستقل کنترل میکنند. این باعث میشود که ابزار بتواند از زوایای مختلف به قطعه کار دسترسی پیدا کرده و سطوح پیچیده را به طور دقیق ماشینکاری کند و حتی به بخشهای زیرین قطعه کار هم دسترسی داشته باشد.
جمعبندی
در این مقاله، انواع مختلف سیستمهای کنترل دستگاههای سیانسی مورد بررسی قرار گرفت. از سیستمهای ساده دو محوره تا سیستمهای پیشرفته پنج محوره که هر یک قابلیتها و محدودیتهای خاص خود را دارند. انتخاب نوع سیستم کنترل به عوامل مختلفی مانند نوع قطعه کار، دقت مورد نیاز، سرعت تولید و هزینه بستگی دارد.
همچنین شما میتوانید با مراجعه به وبسایت Ario.co مجموعهای از ماشین آلات به روز صنعت چوب از جمله دستگاههای سی ان سی با سیستمهای کنترل مختلف را مشاهده کرده و با شرایط ویژه اقساطی خریداری کنید.
