EN | FA | RU

Blog

می 28, 2016

دستگاه پانچ CNC

تاریخچه ی توسعه دستگاه پانچ CNC

امروزه کارهای حکاکی شده توسط دستگاه پانچ CNC به دلیل مزایای بی شمار آن نسبت به کار های هنری دستی، رشد چشمگیری در بازار پیدا کرده است. سی ان سی ها در انواع صنایع کاربرد دارند.. دستگاه پانچ مي تواند عمليات متفاوتي مانند برشکاری، تراشکاری، سوراخ کاری و حکاکي را روي جنس های مختلف مانند فلزات، سنگ، چوب، شيشه، پلاستيک، پلکسي گلاس و … انجام دهند. دستگاه پانچ cnc به دلیل تنوع بالا در عملکردشان، می توانند در اکثر فعالیت های صنعتی و تولیدی و هنری مورد استفاده قرار بگیرند.

پیشرفت تکنولوژی،نیاز انسان را به ماشینهای خودکار فراتر گردانیده است . و اکنون با کمک گرفتن از کامپیوتر و توسعه فن آوری ساخت ، کنترلهایی با سرعت پردازش و قابلیتهای بالا توسط کمپانیهای مختلف با سلایق متنوع ساخته میشود ودر اختیار صنایع مختلف قرار می گیرد.

بعد از جنگ جهانی دوم  در سال 1947 نیروی هوایی آمریکا احساس نیاز به تولید قطعات پیچیده و دقیقی کرد که تولید آن توسط دستگاههای معمولی آن زمان امکان پذیر نبود ، لذا کمپانی PARSONS در ایالت میشیگان اولین قدمها را برای ساخت یک دستگاه فرز با قابلیتهای بیشتر  برداشت ، که نتیجه این تحقیقات در سال 1949 و در آزمایشگاه انسیتو تکنولوژی ماساچوست (MIT) به بار نشت و اولین فرز  با قابلیت کنترل اتوماتیک سه محور در سال 1952 ساخته شد.

در سال 1972 اولین دستگاه پانچ CNC اختراع گردید. نسل اول این دستگاه ها NC ها بوده اند و از آنجایی که CNC مخفف computer numerical control می باشد ، NC  ها ، کامپیوتر را نداشته است و دستگاه طبق منطق خاصی مثلا با استفاده از کارت های پانچ شده، دستورات را درک می کرده است.

یک دستگاه پانچ CNC عملا همان دستگاه دستی ساده می باشد که قابلیت فرمان پذیری از طریق کدها و منطق ریاضیاتی را دارد در این دستگاه حضور کاربر (اپراتور) برای کار با دستگاه محدود به ایستادن این فرد پشت بخش کنترل کننده است و نوشتن برنامه های حرکتی فقط برای یکباربرنامه ریزی می شود.، سپس دستگاه بصورت خودکار این عمل را هر چند بار که بخواهیم تکرار می نماید البته  بدون حضور کاربر. بدنه این دستگاه تقریبا شبیه دستگاه های دستی می باشد. سایر CNC، (سی ان سی) ها نیز مانند CNC فلز همان بدنه سخت افزاری فرز دستی را دارد همینطور CNC تراش و CNC سنگ و… .

برای  مثال برای دستور پیشروی  در دستگاه تراش بدین صورت عمل می شود که قسمت ساپورت دستگاه را بوسیله دسته چرخان به جلو میبریم در ماشین های NC این کار توسط یک سری دستورات پانچ شده بر روی نوار پانچ صورت می گرفت در دستگاه پانچ CNC امروزی اینکار توسط یک کد صورت می گیرد .

در ایران این دستگاه پانچ CNC خالی خوانده میشوند ولی نام آنها به فارسی دستگاه های کنترل عددی ترجمه می شود.

 ساخت دستگاه پانچ CNC براي اولين بار در ايران

براي نخستين بار در كشور، دستگاه فرز CNC با استفاده از فن‌آوري ربات‌هاي موازي طراحي و ساخته شد.

گروهي از دانشجويان و اساتيد دانشگاه صنعتي اصفهان با همكاري شهرك علمي تحقيقاتي اصفهان براي نخستين بار در كشور، موفق به طراحي و ساخت دستگاه فرز CNC شدند.

دكتر فدائي تهراني، رئيس هسته طراحي و ساخت سيستم‌هاي پيشرفته توليد دانشگاه صنعتي اصفهان با اعلام اين مطلب به خبرنگار ايسنا گفت: اين دستگاه با صرف سه هزار نفر ساعت كار و اعتباري بالغ بر 200 ميليون ريال، با استفاده از جديدترين دانش فني و تحليل‌هاي دقيق ديناميكي، مكانيكي، كنترلي و شبيه سازي طراحي و ساخته شده است.
وي با بيان اينكه اين فن‌آوري به تازگي در دنيا به مرحله تجاري رسيده است، ابراز اميدواري كرد با دستيابي كشور به اين دانش فني پيشرفته، تحولي جديد در بخش صنعت ماشين سازي كشور ايجاد شود.
دكتر فدائي افزود: امكان توليد انبوه اين دستگاه با قيمتي بسيار كمتر از نمونه‌هاي مشابه وارداتي كه حدود 70 تا 200 ميليون ريال است، در داخل كشور وجود دارد.
وي قدرت مانور بالا، قابليت ماشين كاري در مسيرهاي پيچيده، فضاي كاري بزرگ، امكان دستيابي به دقت‌هاي بالا و كنترل رايانه‌‌اي را از جمله مزاياي اين دستگاه برشمرد و اظهار كرد: اين تكنولوژي علاوه بر كاربرد در صنايع ماشين ابزار در جابجايي مواد، جرثقيل‌ها و مونتاژ دقيق قطعات نيز كاربرد دارد.
رئيس هسته طراحي و ساخت سيستم‌هاي پيشرفته توليد دانشگاه صنعتي اصفهان با اشاره به اينكه ساخت قطعات اين دستگاه با همكاري شركت دنده تراش اصفهان انجام شده است، تأكيد كرد: بدون تسلط بر دانش فني اين دستگاه، كپي سازي از روي آن امكان پذير نيست

كاهش سر و صداي موجود در دستگاههاي پرس پانچ CNC

در این قسمت به بررسي روشهاي مورد استفاده در جهت كاهش ميزان سر و صداي توليد شده هنگام كار با دستگاههاي پرس پانچ CNC مي باشد كه مي تواند مورد استفاده كاربران اين دستگاهها و سازندگان و تدارك دهندگان آن نيز قرار گيرد.

وظايف كاربران دستگاه ها
مطابق آيين نامه و مقررات كار درخصوص سروصدا، كارفرمايان ملزم گشته اند كه از وسايل كنترل سروصدا جهت دستگاههاي پرسرو صداي خود استفاده نموده تا خطر آسيب ديدگي كارمندان و كارگران خود را تا حد ممكن كاهش دهند. اگر هر كارگر يا كارمند روزانه در معرض بيش از 90 دسي بل (A) سروصدا قرار گيرد، بايستي كاهش ميزان خطر آسيب ديدگي شنوايي مورد توجه قرار گيرد. بنابراين مشاغل استفاده كننده از پرس پانچ CNC بايستي نظارتها و مقررات مهندسي كه در اينجا آورده شده است را انتخاب و اجرا نموده و يا اينكه اقدامات مناسب را درجايي كه معقول و عملي است انجام دهند.

فنون متداول كنترل سر و صدا
انتظار مي رود كه پرس دستگاه پانچ CNC جديد حداقل امكانات ذيل جهت كنترل سرو صدا را داشته باشد:
1- نيروي لازم جهت پرس¬كاري متناسب و مطلوب باشد.
2- انتخاب ميزكار مناسب تر (ميز كار شانه اي نسبت به ميز كاركرده اي آرام تر و ساكت تر) مي باشد.
3- كار با ميزهاي مجهز به منتقل كننده هاي نايلوني نسبت به ميزهاي كروي مرسوم آرام تر و ساكت تر مي باشد.
4- بايستي جهت كاهش ميزان سرو صداي ناشي از سقوط قطعات، صندوقها و نقاله¬ها به صورت شيب¬دار و ناوداني شكل بوده تا ميزان ارتفاع سقوط قطعات به حداقل برسد.
5- باتوجه به مسائل مربوط به شنوايي، ناحيه اطراف پانچ و چرخ و فلك و گردونه ابزار نيز به نحو مناسب بسته و محصور گردد.
6- استفاده از وسايل محكم كننده و گيره هاي غير فلزي مثل لاستيك سخت يا كائوچوي مصنوعي.
7- پانل¬ هاي دستگاه عايق و ميرا شده تا ميزان باز تابيدگي امواج صوتي كاهش يابد.
8- استفاده از پايه¬هاي ضد ارتعاش.

كنترل سرو صداي دستگاههاي موجود
تعدادي از فنون كنترل سر و صدا مي¬تواند بر روي دستگاههاي قديمي تر نيز بكار رود. براي مثال بايستي اين امكان وجود داشته باشد كه از طريق بكار بردن صندوقها و نقاله ها بر روي دستگاههاي قديمي تر بتوان در كاهش سروصدا تاثير گذاشته و همچنين با تنظيم موقعيت صندوق هاي جمع¬آوري قطعات ارتفاع سقوط قطعات را كاهش داد.

فنون كاهش سر و صدا در حال كار
پرسهاي پانچ همچنين ميتواند بر روي پايه هاي ضد ارتعاش و لرزه از قبيل لايه هاي لاستيكي ضخيم نصب شوند. اينها مي توانند به عنوان يك فاكتور مهم در جلوگيري از انتقال صدا در سازه دستگاه عمل نموده و عمر دستگاه را نيز افزايش مي دهد.

مزایای دستگاه پانچ CNC

  1. دقت ماشین کاری بالا و به کار بردن سیستم کنترل کامپیوتری با به حداقل رساندن اشتباهات در تولید
  2. امکان ماشین کاری قطعات به صورت سری و با با قابلیت تکرار
  3. سرعت بالای ماشین کاری قطعات.
  4. کاهش زمان تولید وقیمت تمام شده آن .
  5. کاهش خطای انسانی .
  6. کاهش زمان تنظیمات اولیه ماشین .
  7. کاهش زمان اندازه گیری و کنترل قطعات تولیدی .
  8. نظارت کمتر اپراتور حین عملیات ماشین کاری .
  9. ماشین کاری قطعات مطابق برنامه نوشته شده نه تجربه اپراتور.
  10. انعطاف پذیری بالا درتعویض یا ارتقای تولید.(بعلت عدم نیاز به تعویض اجزای سخت افزاری ماشین از جمله بادامکها ، طبلکها ، شیرها ، کنتاکتورها و…  با تعویض یا اطلاح نرم افزار تولید به راحتی تعویض یا ارتقا می یابد.)
  11. حفظ و در دسترس بودن برنامه قطعات به صورت بانک اطلاعاتی  در دستگاه سی ان سی
  12. کنترل برنامه دستگاه سی ان سی به صورت گرافیکی قبل از تولید واقعی (امکان تست غیر مخرب ) .
  13. امکان طراحی قطعه کار و برنامه ماشین کاری آن توسط کامپیوتر وبرنامه های کمکی .
  14. امکان ماشین کاری قطعات پیچیده منجمله قالبهای صنعتی .
  15. تولید قطعات ثانویه بدون نیاز به ماشین کار با تجربه .
  16. افزایش قابل توجه راندمان و کاهش ضایعات .
  17. امکان شبکه کردن چند دستگاه و نظارت بر همه آنها به صورت متمرکز .
  18. امکان هدایت و کنترل از راه دور دستگاههای CNC مجهز به سیستم هایCAD/CAM و CIMJ
  19. عیب یابی راحت دستگاه cnc به علت اعلام آلارمهای مختلف .
  20. نظارت و کنترل راحتر پرسنل و قطعات تولدی.

 

انواع ماشین های سی ان سی :

دستگاه های سی ان سی بسیار متنوع هستند. معروف ترین آنها، دستگاه های لیزر سی ان سی و فرز سی ان سی است.

دستگاه های لیزرسی ان سی به دو دسته دستگاه لیزر فلزات و دستگاه لیزر غیر فلزات تقسیم می شوند.

دستگاه لیزر فلزات

از دستگاه لیزر فلزات برای اموری نظیر حکاکی، برش، تراش، جوش و … روي فلزات مختلف استفاده می شود. برش لیزری فلزات یا برش فلزات با لیزر یکی از پیشرفته ترین تکینیک های برش است. از مزایای برش لیزری می توان سرعت، دقت و عدم نیاز به عملیات پردازش پس از برش را نام برد.

دستگاه ليزر غير فلزات

با استفاده از دستگاه لیزر غیر فلزات مي توان انواع عمليات برش و حکاکي را روي مواد مختلفی مانند پلاستيک، پلکسي گلاس، چوب، شیشه، پارچه و … انجام داد. از کاربردهای ماشین سی ان سی لیزری غیر فلزات مي توان به ساخت ساعت دیواری، جعبه، قاب عکس، سری وسایل اداری رومیزی، پازل هاي (سرگرمی) کوچک و بزرگ، ساخت ماکت، حکاکي خودکار تبليغاتي، لوح تقدير، ساخت تابلوهاي راهنما، حکاکي بر روي پارچه، کيف و کفش، چرم و …. اشاره کرد.

دستگاه فرز CNC

نوع سوم دستگاه سی ان سی، دستگاه فرز است، که در آن به جای لیزر از نوک فرز 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 یا برش واترجت یا برش آب و … هستند که کاربرد های زیادی در صنایع محتلف دارند.

 

دستگاه برش پلاسما 

برش پلاسما، فرایند برش با قوس الکتریکی است و روی هر نوع فلز رسانا ، فولاد نرم ، آلومینیوم، فولاد ضد زنگ (استینلس استیل) و . . . می تواند انجام شود. معمولا برش پلاسما در مواردی انجام می شود که دقت بالاتر مد نظر باشد و از لحاظ قیمت، کیفیت و امکانات بین هوا گاز و لیزر می باشد. دستگاه های برش پلاسما قابليت برش انواع ورق و اسلب فلزي را دارا مي باشند و در صنايع مختلف نظيرماشين سازي، قالب سازي، فولادسازي، سوله سازي، لوستر سازي و… کاربرد دارند.

دستگاه هوابرش

در این دستگاه ها سوخت گاز به همراه اکسیژن برای جوش دادن و 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 هاي تخت و صفحات با ضخامت بيشتراستفاهده می شود.

دستگاه برش واترجت

واتر جت نیز دستگاهی است برای برش، که با جریان بسیار پر فشار آب کار می کند. 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 واتر جت 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 واتر جت این است که هیچ گاه بر خلاف اره های صنعتی به خاطر گرم شدن از کار نمی افتند بعلاوه این دستگاه های برش، بی بو و بدون غبار هستند. در ساخت قطعات صنعتی، صنایع هوا – فضا، صنایع ساختمانی ، صنعت شیشه، صنعت چوب، صنعت قطعه سازی و خودروسازی، صنعت نساجی، صنعت برق و الکترونیک و صنایع غذایی کاربرد دارد.

دستگاه آب برش یا واترجت کار برش مواد را با فشار زیاد آب انجام می دهد. سازو کار واترجت بدین صورت است که یک پمپ بسیار قوی آب را با فشار زیاد به داخل یک نازل با قطر خیلی کم هدایت می‌کند در نتیجه آب سرعتی در حدود 900 متر بر ثانیه پیدا می‌کند سپس مادۀ ساینده ای به نام ابرسیو (abrasive) به منظور برش مواد سخت به این آب تزریق می‌شود، این مخلوط آب و مواد ساینده که با فشار 4000 تا 6200 بار (بسته به قدرت پمپ) از نازل خارج می‌شود طرح را بر روی قطعه مورد نظر برش می‌دهد.

واترجت بر مبنای اصول CNC کار می‌کند. واژه CNC مخفف Computer Numerical Control است یعنی دستگاه‌هایی که با سیستم کنترل عددی از طریق کامپیوتر کار می‌کنند. بدین ترتیب برای برش یک طرح با دستگاه واترجت ابتدا طرح به صورت خطی در یکی از نرم افزارهای بُرداری (Vector)  مانند کرل دراو، اتوکد، کَتیا و… طراحی می‌شود سپس این طرح در نرم افزاری دیگر به Gcod تبدیل می‌شود و وارد کامپیوتر دستگاه می‌شود و روی هر ماده‌ای که زیر نازل قرار گرفته باشد برش می‌خورد.
امروزه ابزارهای مختلف برش همچون فرز، لیزر، الماس، سیم (وایرکات) ، آب، پلاسما و… مجهز به سیستم  CNC هستند و هر یک مزیت‌های خاص خود را دارند.
مزیت‌های استفاده از واترجت

از جمله مزایای برش واترجت نسبت به دیگرسیستم‌های برش به موارد زیر می‌توان اشاره کرد :
1- توانایی انجام برش روی هر نوع  ماده اولیه (بدون محدودیت) از جمله:
آلومنیوم، آهن، استیل، انواع فولاد ، فلزات رنگین( برنج و مس )، سنگ، سرامیک، کاشی، شیشه، چوب، ام دی اف(MDF)، اچ دی اف(HDF)، پی وی سی(PVC)،لاستیک، پلاستیک، انواع پلکسی گلاس، اکریلیک، پلی کربنات،پلی اتیلن، پلی آمید، پارکت، انواع کامپوزیت، انواع فوم و…
گفتنی است واترجت تنها ابزار برش موادی چون تیتانیوم و سوپرآلیاژها است.
2- قدرت برش مواد اولیه با ضخامت‌های مختلف
این دستگاه قدرت برش مواد اولیه را با ضخامت‌های مختلف دارد، دستگاهی که در اختیار نقشستان است  توانایی برش مواد سخت همچون سنگ و فولاد تا ضخامت حداکثر 150 میلیمتر و دیگر مواد اولیه (با توجه به سختی آنها) را تا ضخامت حداکثر 500 میلیمتردارد. بدیهی است که همواره دستگاه‌های جدیدتر با توانایی بیشتر تولید می‌شوند، بنابراین قدرت برش در دستگاه‌های واترجت جدیدتر رو به فزونی است.
3- دقت بالای برش
دقت برش  واترجت به تکنولوزی و شرکت سازنده آنها بستگی دارد دقت دستگاهی که شرکت سوآن وارد می کند برابر 1/0  میلیمتر است که دقت نسبتا بالایی به شمار می‌آید از این رو برای برش طرح‌ها در فاصله‌های نزدیک و ساخت قطعات دقیق این ابزار استفاده می‌شود.
4- سرعت بالای برش
با توجه به قدرت بالای این دستگاه سرعت برش آن بیشتر از ابزارهای معمول است، بگونه‌ای که سرعت برش مواد نسبتا نرم با این دستگاه تا 10 هزار میلیمتر بردقیقه هم می‌رسد.
5- کیفیت بالای لبه‌ها
این ابزار برش نیروی جانبی کم و نسبتا یکنواختی به قطعه وارد می‌کند بنابراین در قطعات برش خورده با دستگاه واترجت زائده لبه (پلیسه)، با کاهش سرعت به کمترین میزان ممکن می‌رسد از همین رو می‌توان مرحله‌ی ماشین کاری بعدی یا پرداخت قطعه را حذف کرد. بدیهی است که این مزیت باعث صرفه جویی در زمان و گاهی صرفه جویی در هزینه می‌شود.
6- ماهیت سرد برش
یکی از برترین‌ قابلیت‌های برش واترجت عدم ایجاد حرارت و به عبارتی سرد بودن برش است که مزیت‌های زیر را دربردارد:

الف ) عدم ایجاد تنش حرارتی:
دسته‌ای از مواد همچون چدن و برخی از انواع فولاد در اثر حرارت دچار آسیب‌های ناشی از تنش حرارتی می‌شوند و برخی از خواص خود را ازدست می‌دهند به عنوان مثال ساختار آنها شکننده می‌شود یا سطح قطعه سخت می‌شود و یا قطعه تاب برمی‌دارد . بدیهی است موادی هم که درجه ذوب آنها پایین است در اثر حرارت ذوب می‌شوند.

ب) عدم ایجاد دودهای خطرناک و سمی
دسته‌ای از مواد همچون پی وی سی، پلی‌کربنات، کامپوزیت‌های الیافی، آزبست و.. در اثر حرارت دودهای سمی تولید می‌کنند.
7- کم بودن عرض برش یا خوراک دستگاه (Gap)
عرض برش در این دستگاه حدود 1 میلیمتر است و این مقدار برای هر ضخامت برش ثابت است. کم بودن عرض برش امکان اجرای طرح‌های پیچیده را فراهم می‌کند و دورریز ماده را کاهش می‌دهد.

 

8- توانایی برش طرح‌های منحنی پیچیده
کم بودن عرض برش(Gap)، کم بودن نیروی وارد برقطعه و همچنین ویژگی آزاد بودن حرکت نازل امکان برش طرح‌های منحنی پیچیده را روی هرماده‌ای از جمله سنگ، شیشه، سرامیک را فراهم می‌کند.
9- حذف مرحله مدل سازی‌ها و قالب سازی‌های پیچیده
برخی قطعه‌ها که تاکنون با روش‌هایی چون ریخته‌گری ساخته می‌شدند چنانچه با برش واترجت تولید شوند نیازی به ساخت قالب‌ها و مدل‌های پیچیده ندارند.
10- کاهش هزینه همراه با افزایش سرعت و بالا رفتن کیفیت
11- محافظت از محیط زیست
فرآیند برش واترجت برخلاف روش‌های دیگر تراشه، خرده، گردو غبار و گازهای سمی و خطرناک تولید نمی‌کند.

 

منبع : ­نشریه جامعه قالبسازان

مقاله ها
About lkzadmin

One Commnent
  1. با سلام و تشکر از خدمات جامع و با کیفیت شما.

Leave a Reply

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *