دستگاه فرز سی ان سی (CNC) چیست؟

در حال حاضر در زمان انقلاب صنعتی و پیدایش ماشین آلات مختلف هستیم. ماشین آلاتی که با سرعت بالای خود در مدت زمان کوتاهی حجم بسیار بالایی محصول را تولید می‌کنند. رفته رفته با پیشرفته‌ این دستگاه‌ها در زمینه صنعت، تحول عظیمی ایجاد شد.

 از جمله دستگاه‌های پیشرفته که از آن جهت ساخت تولید قطعات سخت با طراحی ویژه استفاده می‌شود، به دستگاه cnc طرح فرز می‌توان اشاره کرد. دستگاه cnc طرح فرز از جمله ماشین آلات دقیق است که به منظور شکل‌دهی قطعات کاربرد دارد و با استفاده از نرم افزارها و برنامه‌های کامپیوتری حرکت ابزارها کنترل می‌شود.

 در واقع cnc مخفف عبارت کنترل عددی رایانه‌ای می‌باشد که به منظور دخالت کم اپراتور در فرایند تولید محصول می‌باشد. عملکرد دستگاه cnc طرح فرز به گونه‌ای است که قطعه روی میز کار ثابت است و بازوی دستگاه در سه محور متفاوت به حرکت در می‌آید.

 دلیل برتری دستگاه فرز cnc با دستگاه‌های تراش معمولی در محور سوم حرکتی آن می‌باشد. در ضمن برنامه حرکتی آن توسط رایانه کنترل می‌شود و دقت آن بیشتر است. کاربرد این دستگاه را در زمینه صنعت خاصی نمی‌توان محدود نمود و در اغلب صنایع از قبیل صنایع پتروشیمی، دفاعی، هوا فضا، پزشکی و... جهت ساخت قطعات با بالاترین دقت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 همچنین از کاربردهای این دستگاه می‌توان به تولید قطعات خودرو اشاره نمود. صنعت خودروسازی به قطعاتی با طرح پیچیده نیاز دارد که معمولاً توسط دستگاه‌های فرز cnc قابل پردازش و تولید می‌باشند. از مزایای بارز دستگاه cnc می‌توان به استفاده از آن جهت فرزکاری انواع قطعات مختلف مانند چوب، فلز، پلیمرها و... اشاره کرد. 

انواع دستگاه فرز cnc از لحاظ روش کاری

دستگاه فرز cnc از نظر نحوه عملکرد به سه نوع افقی، عمودی و یونیورسال دسته بندی می‌شود. دستگاه فرز cnc عمودی همانطور که از نامش مشخص است ابزار و اسپیندل به صورت عمودی نسبت به میز دستگاه قرار می‌گیرد. وضعیت قرار گرفتن ابزار طوری است که امکان برش‌های عمودی، سوراخکاری و شیار زدن در این دستگاه مهیا می‌باشد.

 در مقایسه با نمونه افقی دستگاه این مدل دستگاه cnc  اپراتور دید کامل تر و مناسب تری نسبت به قطعه دارد. در دستگاه فرز cnc افقی اسپیندل در راستای میز کار قرار دارد. بنابراین برخلاف دستگاه cnc عمودی کاربرد این دستگاه در زمینه سوراخکاری و ایجاد حفره نمی‌باشد. کاربرد آن اغلب در جهت ایجاد برش‌های سطحی و ایجاد شیار در قطعه می‌باشد.

 شیارهایی که توسط این مدل دستگاه روی قطعه ایجاد می‌شود، با سرعت و دقت بیشتری نسبت به سایر دستگاه‌‌ها ایجاد می‌شود. البته بیشترین کاربرد این دستگاه‌ها برای مونتاژکاری، صافکاری، ایجاد شیار روی سطوح و جدا نمودن قطعات از همدیگر می‌باشد. از ویژگی‌های این دستگاه cnc به دوام بیشتر، سرعت و ظرفیت بالاتر می‌توان اشاره کرد.

 دستگاه فرز cnc معمولی یا یونیورسال cnc در مواردی کاربرد دارد که بخواهید روی قطعه کوچکی کار کنیم. این نوع دستگاه فرز دارای سرعت بالایی می‌باشد. بر این اساس اگر نیاز است یک قطعه را در زمان کمی با تعداد بالایی تولید نمایید، استفاده از این دستگاه را به شما پیشنهاد می‌دهیم.

 فرز معمولی دارای ابزارهای برش دیسکی، تخت، زاویه ای و استوانه‌ای می‌باشد که می‌توان جهت انجام سوراخ کاری، برش‌های عمودی و افقی یا زاویه دار و شیارتراشی از آن استفاده نمود.

فرزکاری کف تراشی

عملیات زیادی را با استفاده از دستگاه فرز می‌توان انجام داد یکی از این عملیات کف تراشی است. شاید بپرسید منظور از کف تراشی چیست؟ معمولاً قبل از شکل دهی به قطعات باید سطح آن را کاملاً صاف نمایند. به براده برداری از سطح قطعه کار کف تراشی می‌گویند.

 این فرآیند توسط دستگاه فرز افقی، عمودی یا یونیورسال قابل انجام می‌‌باشد. جهت انجام کف تراشی با دستگاه فرز افقی لازم است پیش نیازهایی از جمله تنظیمات دستگاه و تنظیمات قطعه کار فراهم شود.

 عملیات کف تراشی توسط دستگاه فرز عمودی قابل انجام است و لازم است ابزارهای مورد نیاز شامل ابزار کف تراشی تیغچه دار و ابزار تیغه فرز انگشتی را آماده کنید. در این دستگاه فرز بیشترین حجم براده توسط لبه محیطی تیغه فرز جمع آوری می‌شود و لبه کف تیغه فرز براده کمتری جدا می‌کند.

 از این قسمت اغلب جهت تمیز نمودن سطح و نیز دور کردن براده‌ها استفاده می‌شود. براده برداری به دو روش انجام می‌شود. 

1. براده برداری فشاری یا همراه
2. براده برداری مخالف یا معکوس

برای انجام عملیات بهتر است فاصله ای به میزان ضخامت کاغذ بین ابزار و سطح کار رعایت شود.

فرزکاری ساده

این فرآیند به عنوان معمولی ترین و ساده ترین عملیات فرزکاری دستگاه فرز cnc شناخته می‌شود و از آن جهت ایجاد یک سطح مسطح ساده و افقی در راستای محور چرخش اسپیندل فرز استفاده می‌شود.

 میزان عمق برش ایجاد شده روی قطعه کار با چرخاندن پیچ سفید عمودی قابل تنظیم است و دستگاه پس از انتخاب سرعت و فیلم مورد نظر شروع به کار می‌کند. به طور معمول کسانی که در زمینه آماده سازی قطعه فلزی یا چوبی جهت برش کاری می‌توانند از این قابلیت دستگاه فرز cnc استفاده نمایند.

فرزکاری فرم

به طور کلی فرزکاری فرم یا همان فرز فرم الماس برای ایجاد برش، شکل‌دهی، سنگ زنی، از بین بردن لبه‌های تیز اضافی یا تمیز کردن براده‌های باقیمانده کاربرد دارد. از این نوع فرز می‌توان روی قطعاتی از جنس فولاد، چدن، آلومینیوم، چوب، فایبر گلاس، اکریلیک و پلاستیک استفاده نمود.

 در ضمن جهت کار روی فلزات ظریف مانند طلا، نقره و پلاتین نیز مناسب است. زیرا می‌توان به مدت طولانی بدون آسیب دیدن و شکسته شدن، فرزکاری را انجام داد. جهت به کار بردن و کسب نتیجه مناسب هنگام کار با ابزار این دستگاه روی مواردی همانند تیتانیوم، کبالت، نیکل، سرامیک، فایبرگلاس، طلا، آلومینیوم، تیتانیوم، نقره، چوب، فلز، مس، برنز و... باید از تیره‌های مناسب آن استفاده کنید.

 به طور معمول فرز فوم به طور وسیعی برای کارهای مهندسی، مهندسی مدل، ساخت ابزار، ساخت جواهرات، جوشکاری، سنگ زنی، مجسمه سازی، جداسازی مواد و... مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر آن می‌توان در صنایع هوافضا، دندانپزشکی، مجسمه سازی فلزی، حکاکی، صنایع خودروسازی نیز استفاده نمود.

انواع دستگاه فرز cnc از لحاظ تعداد محور

از مرسوم ترین طبقه بندی که برای دستگاه فرز cnc انجام می‌شود با توجه به تعداد محورهای موجود دستگاه می‌باشد. بنابراین دستگاه‌های cnc به سه گروه سه محور، چهار محور و پنج محور دسته بندی می‌شوند.

 فرز cnc سه محوری درجه آزادی محدودی نسبت به دو نوع دیگر دارد، به همین علت از قیمت پایین تری برخوردار است. از این نوع فرز cnc نمی‌توان برای انجام کارهای دقیق استفاده کرد. تفاوت تعداد محور و نوع حرکت آن باعث ایجاد تفاوت در عملکرد آنها نیز می‌شود.

 به عنوان مثال فرز cnc پنج محور جهت برش قطعات مهم و دقیق در زمینه صنعت هوافضا و خودروسازی و نیز انجام برش‌های سه بعدی مناسب است. اما فرز cnc سه محور مناسب استفاده در کارگاه‌های کوچک می‌باشد و کاربرد آن در مواردی است که دقت در ساخت قطعات زیاد مهم نباشد. همینطور فرزهای cnc چهار محور گزینه مناسبی برای انجام برشکاری قطعات اطراف سیلندر و سوراخکاری به نظر می‌آید.

فرز cnc سه محور

دستگاه فرز cnc سه محور، منظور دستگاهی است که مبنای برش آن بر اساس چرخش یک ابزار برش باشد و حرکت محورهای آن در دو جهت x و y باشد. در فرزهای سه محور قطعه کار ثابت می‌ماند و ابزار برشی در راستای سه محور دستگاه به حرکت در می‌آید.

 دستگاه فرز سه محور برای ساخت قطعات مکانیکی بسیار کاربردی است. با وجودی که فرز سه محور نسبت به دیگر مدل‌ها ساده تر است ولی می‌تواند برای پروژه‌های بسیار کاربردی، مناسب باشد. شما می‌توانید از این دستگاه جهت فرزکاری به شکل سوراخکاری شیاردار ونیز برش لبه‌های تیز استفاده نمایید.

 امکان حرکت ابزار برش در این دستگاه به سمت جلو و طرفین می‌باشد. این مدل دستگاه در میان دستگاه‌های فرز سی ان سی ارزان قیمت قرار می‌گیرد و برای استفاده در کارگاه‌های کوچک مناسب می‌باشد.

فرز cnc چهار محور

فرز cnc چهار محور تا حدودی شبیه به دستگاه فرز cnc سه محور عمل می‌کند. به طوری که در آن از یک ابزار برش برای حذف بخشی از قطعه کار و ایجاد شکل مورد نظر استفاده می‌شود. تنها با این تفاوت که در دستگاه چهار محور یک محور اضافی وجود دارد و بخشی از فرزکاری با کمک آن انجام می‌شود.

 به این علت محورهای دستگاه‌های فرز چهار محور در سه جهت x, y, z حرکت می‌کنند. علاوه بر این در این دستگاه امکان چرخش اطراف محور x نیز وجود دارد که به عنوان محور A شناخته می‌شود.

 با استفاده از این دستگاه امکان برش‌های پیچیده تر به شکل سه بعدی فراهم می‌شود. دستگاه فرز cnc چهار محور هنگامی مفید است که به دنبال برشکاری یک قطعه یا اطراف سیلندر ساخته شده و سوراخ کاری باشید. در این صورت دستگاه به راحتی می‌‌تواند ابزار برش را در جهت‌های مختلف به حرکت در آورد و برش های پیچیده‌ای انجام دهد.

فرز cnc پنج محور

این مدل دستگاه تمامی محورها و قطعات فرز cnc چهار محور را دارد که در کنار آن یک محور اضافی هم وجود دارد. این دستگاه بهترین انتخاب موجود بازار است و از لحاظ قیمت از دستگاه فرز cnc سه محور و چهار محور گران تر می‌باشد.

 فرز پنج محور برای برش قطعات پیچیده و دقیق مثل استخوان مصنوعی و جهت کار در زمینه هوافضا، برش روی قطعات تیتانیوم، برش قطعات دستگاه‌های نفت و گاز، ساخت قطعات و بدنه خودرو، تجهیزات پزشکی، صنعت نظامی و معماری کاربرد بسیار بالایی دارد.

 محور پنجم فرز cnc پنج محور به شکل چرخش اطراف محور B می‌باشد که دور محور y  می‌چرخد. بنابراین سه محور در سه جهت x, y, z حرکت می‌کنند که در کنار آن یک محور چرخشی به نام محور A برای محور x و محور چرخشی B برای محور y وجود دارد. بر این اساس دستگاه فرز cnc پنج محور انتخاب ایده‌آلی برای استفاده در کارگاه‌های بزرگ می‌باشد.

لیست دستگاه‌های فرز cnc شرکت  AG

• دستگاه سی ان سی سه محور ۳۰ * ۴۰ سانتی متر 
• دستگاه سی ان سی چهار محور ۳۰ * ۴۰ سانتی متر 
• دستگاه سی ان سی سه محور ۶۰ * ۴۰ سانتی متر
• دستگاه سی ان سی پنج محور ۳۰ * ۴۰ سانتی متر

نحوه حرکت محورها در دستگاه cnc فرز

در دستگاه فرز معمولی دو محور x و y وجود دارد و معمولاً محور y در برش cnc روی ریل خود، تارت و ابزارها را حمل می‌کند و عملیات براده برداری انجام می‌شود. ولی محور y در دستگاه‌های فرز cnc با حمل اسپیندل روی خود و چرخش ابزار، عمل براده برداری را کامل می‌کند.

 در فرزهای cnc عمودی سه محور، محور y با تغییر ارتفاع، در امتداد حرکت عملیات‌های مختلف را به پایان می‌رساند. در دستگاه فرز cnc سه محور عمودی، برخلاف تصور محور y ثابت است. به این منظور که حین عملیات محور y بدون حرکت جانبی در امتداد ارتفاع، حرکت رفت و برگشتی دارد. در واقع حرکت محورهای x و y هستند که عملیات ساخت کانتورها و براده برداری از قطعه را کامل می‌کنند.

فرآیند کار دستگاه فرز سی ان سی

عمده عملکرد دستگاه cnc بر اساس پردازش دستورات دریافت شده از اپراتور می‌باشد. هر تغییری که لازم باشد روی سطح مورد نظر انجام شود، ترکیبی از حرکت محورها در جهات مختلف می‌باشد.

 برای مثال جهت نفوذ ابزار برش در سطح مورد نظر، باید ابزار کار در محور y به پایین حرکت کند و برای برش افقی ابزار کار باید در محور x به سمت راست یا چپ حرکت نماید. در حقیقت با حرکت کردن ابزار کار در سه محور x، y ،z  حرکت های مختلفی جهت ابزار کار ایجاد می‌شود.

 تعداد محورهای دستگاه cnc یک معیار دسته بندی برای این دستگاه می‌باشد. به عنوان مثال دستگاه فرز cnc پیشرفته، امکان ایجاد حرکت چرخشی برای ابزار کار یا سطح مورد نظر که روی میز کار قرار دارد را فراهم می‌کند.

 مورد دیگر سرعت حرکت ابزار کار است که توسط اپراتور مشخص می‌شود. مثلاً اگر دستور کار حرکت ابزار در محور y به میزان ۵ میلی متر باشد باید مدت زمانی که ابزار باید این مسیر را طی کند، برای دستگاه مشخص شود. اپراتور دستورات را به زبان G_code  می‌نویسد و رایانه این کدها را به زبان قابل فهم برای دستگاه فرز cnc تبدیل می‌کند و سپس عملیات اجرا می‌شود.