ماشین‌کاری CNC، که به عنوان ماشین‌کاری کنترل عددی توسط رایانه نیز شناخته می‌شود، یکی از مهم‌ترین فرآیندها در دنیای امروزی تولید به شمار می‌رود، زیرا نتایج بسیار دقیقی را همراه با تولید خودکار فراهم می‌کند. اساساً این ماشین‌ها با برنامه‌هایی که به زبان کد خاصی نوشته شده‌اند کار می‌کنند و دقیقاً به آنها می‌گویند چه کاری انجام دهند، این امکان را فراهم می‌کند که قطعات پیچیده را مجدداً و با کیفیت یکسان تولید کرد. انواع مختلفی از تجهیزات CNC در کارگاه‌ها وجود دارند، از جمله ماشین‌های فرز، تراش و روترها که هر کدام برای کارهای خاصی طراحی شده‌اند. ماشین‌های فرز معمولاً شکل‌ها و خطوط پیچیده را پردازش می‌کنند، در حالی که ماشین‌های تراش در کار روی اشیاء گرد بسیار خوب عمل می‌کنند، زیرا ماده را می‌چرخانند و با ابزارهای برش در تماس قرار می‌دهند. در پشت تمام این ماشین‌آلات چیزی به نام G-code وجود دارد که مانند دستورالعمل عمل می‌کند و تمام حرکات قطعات را تعیین می‌کند. هرچند همه نیازی نیست به متخصص کدنویسی تبدیل شوند، اما درک مبانی G-code به اپراتورها کمک می‌کند تا نتایج بهتری از تنظیمات CNC خود در محیط‌های واقعی کارگاهی به دست آورند.
در کلیه کارگاه‌های ماشین‌کاری فلزی CNC، سرعت برش یکی از متغیرهای کلیدی است که تأثیر زیادی در طول عمر ابزار و همچنین کیفیت محصول نهایی دارد. در واقع این سرعت مشخص می‌کند که لبه برش با چه سرعتی روی ماده‌ای که در حال کار با آن هستیم حرکت کند. فلزات مختلف قطعاً در تنظیمات سرعت نیاز به رویکردهای متفاوتی دارند اگر بخواهیم ابزارها دوام بیشتری داشته باشند و ماده اولیه بدون آسیب باقی بماند. به عنوان مثال آلومینیوم در مقایسه با تیتانیوم، می‌تواند برش‌های سریع‌تری را بدون مشکل پذیرفته در حالی که تیتانیوم نیازمند سرعت‌های کندتر است تا از بروز خرابی جلوگیری شود. رسیدن به تعادل مناسب برای کیفیت سطح نیز بسیار مهم است؛ سرعت باید به اندازه کافی بالا باشد تا کار به پیش برود اما نه آنقدر که باعث از دست رفتن صافی و کیفیت سطح شود. بیشتر ماشین‌کاران با تجربه می‌دانند که افزایش سرعت می‌تواند بهره‌وری را بالا ببرد، هرچند آنها همچنین می‌دانند که این امر نیازمند سرمایه‌گذاری بیشتر در سیستم‌های خنک‌کننده بهتر برای مقابله با گرمای اضافی حین عملیات است که بیشتر واحدهای تولیدی مدرن با گذشت زمان و انجام آزمون و خطا به آن دست یافته‌اند.
نرخ پیشروی اساساً میزان حرکت ابزار برش در طول یک چرخش کامل قطعه کار را اندازه‌گیری می‌کند و تنظیم صحیح آن است که تفاوت ایجاد می‌کند: بین نتایج خوب و هدر رفتن وقت در کارگاه ماشین‌کاری. وقتی از نرخ پیشروی صحبت می‌کنیم، چیزی که واقعاً اهمیت دارد بار چیپ (ذره‌براده) است؛ این مفهوم به ضخامت براده‌های فلزی اشاره دارد که هنگام برش ماده توسط ابزار ایجاد می‌شوند. این عامل تأثیر مستقیمی بر مدت زمانی دارد که ابزار قبل از نیاز به تعویض می‌تواند کار کند و همچنین بر اینکه آیا قطعات ابعادی صحیح خواهند داشت یا نه. حتی تغییر کمی در نرخ پیشروی باعث می‌شود این براده‌ها خیلی بزرگ یا خیلی کوچک شوند که این امر باعث فرسایش سریع‌تر ابزار و سطوح نه چندان صاف در قطعه کار می‌شود. یافتن نقطه بهینه برای نرخ پیشروی فقط کار تئوریک و ریاضی نیست. این کار نیازمند درک خواص ماده، هندسه ابزار و گاهی یادگیری از تلاش‌های ناموفق قبلی است.
نرخ چرخش سلندر ماشین را مشخص کنید.
قطر ابزار و ضخامت چیپ مورد نظر را مشخص کنید.
از این متغیرها برای محاسبه نرخ تغذیه با استفاده از فرمول‌های استاندارد صنعتی یا نرم‌افزار استفاده کنید.
با لحاظ کردن این عناصر، تولیدکنندگان می‌توانند برش دقیق و عمرابزار طولانی‌تر را تضمین کنند.
ماشین‌های فرز و تراش سی‌ان‌سی اساساً کارهای متفاوتی انجام می‌دهند، چون به شیوه‌های کاملاً متفاوتی کار می‌کنند. ماشین‌های فرز با حرکت روی محورهای مختلف، ماده را از زوایای گوناگون برش می‌زنند و این امر آنها را برای ساخت قطعات پیچیده با جزئیات زیاد مناسب می‌کند. تراش‌ها روش دیگری دارند و قطعه کار را می‌چرخانند در حالی که ابزار برش ساکن می‌ماند، که این ویژگی آنها را برای ساخت اشیاء متقارن نسبت به یک نقطه مرکزی مناسب می‌کند. بیشتر کارگاه‌ها فرزکاری را انتخاب می‌کنند وقتی به شکل‌های سه‌بعدی پیچیده نیاز دارند، در حالی که تراش گزینه بهتری برای چیزهایی مثل میله‌های موتور یا سایر قطعات گرد است. با توجه به اتفاقات فعلی در صنعت، به‌روشنی تمایل به استفاده بیشتر از ماشین‌های فرز سی‌ان‌سی در سال‌های اخیر دیده می‌شود، به‌ویژه در کاربردهایی که دقت بسیار بالا اهمیت دارد. گزارش‌های بازار پیش‌بینی می‌کنند که این روند تا سال ۲۰۲۹ با رشدی حدود ۷ درصد در سال ادامه خواهد داشت، زیرا تولیدکنندگان به دنبال راه‌های بهتری برای تولید کارآمد قطعات پیچیده هستند.
برش فلزات بسته به اینکه با فولاد یا آلومینیوم سروکار داشته باشیم، چالش‌های متفاوتی را به همراه دارد. فولاد ماده‌ای سخت است و واقعاً روی ابزارها فشار می‌گذارد، بنابراین ماشین‌کاران به تجهیزات سنگین نیاز دارند و باید سرعت کار را تا حد زیادی کاهش دهند تا نتایج خوبی به دست آورند و در عین حال از فرسودگی سریع ابزارها جلوگیری کنند. داستان آلومینیوم کاملاً متفاوت است. از آن‌جایی که آلومینیوم بسیار نرم‌تر است و تمایل دارد تا بیشتر کشیده شود تا اینکه شکسته شود، کارگاه‌ها می‌توانند سرعت برش را به میزان قابل توجهی افزایش دهند. اما در اینجا نیز یک مشکل وجود دارد؛ این ماده تمایل دارد به ابزارهای برش بچسبد، بنابراین استفاده از پوشش‌های خاص الزامی می‌شود. دستیابی به برش‌های خوب از هر یک از این فلزات به تعادل درست بین سرعت کار ماشین و میزان فشار وارد شده بستگی دارد. بررسی آنچه امروزه در این حوزه اتفاق می‌افتد روشن می‌کند چرا این مواد اهمیت به‌قدری زیادی دارند. شرکت‌های سازنده هواپیما از آلومینیوم خوششان می‌آید چون هر انسانی در ساخت هواپیماها اهمیت دارد، اما سازندگان خودرو همچنان به شدت به فولاد برای سازه و قطعات بدنه که مقاومت در برابر برخورد اهمیت بیشتری دارد، متکی هستند.
انتخاب ابزار برش مناسب برای کارهای تراش و فرز CNC تفاوت بسیاری در انجام سریع کارها در حالی که کیفیت خوب سطح را حفظ می‌کنید، ایجاد می‌کند. هنگام انتخاب ابزارها، کارکنان خط تولید باید به نوع ماده‌ای که با آن کار می‌کنند و همچنین توانایی ماشین‌کاری CNC فکر کنند. فولاد پرسرعت (HSS) برای بسیاری از کارها به خوبی برش می‌زند، اما ابزارهای کاربیدی معمولاً دوام بیشتری دارند، به خصوص در کار با فلزات سخت‌تر. همچنین هندسه ابزار نیز نقش بسزایی دارد. برخی از کارگاه‌ها به خوبی به زوایای خاصی روی لبه‌های برشی خود ایمان دارند چون آنها تأثیر زیادی روی نرخ دفع چیپ دارند. و نباید از پوشش‌ها هم غفلت کرد. پوشش نیترید تیتانیوم باعث کاهش اصطکاک در حین کار و همچنین تولید گرمای کمتری می‌شود که این امر باعث فرسایش کمتر ابزار می‌گردد. بر اساس تجربه افرادی که سال‌ها است خطوط تولید را اداره می‌کنند، سرمایه‌گذاری اولیه در انتخاب ابزارهای مناسب، بعداً سود بسیاری را به همراه خواهد داشت. ابزارهای بهتر به معنای کاهش زمان توقف برای تعویض قطعات در میانه کار، سلامت بهتر دستگاه‌ها و قطعاتی است که مستقیماً از ماشین بهتر دیده می‌شوند و نیازی به کارهای تکمیلی ندارند.
ایمنی همچنان یکی از دغدغه‌های اصلی در کار با ماشین‌های CNC برای انجام وظایف برش فلز است. رعایت اقدامات ایمنی مناسب می‌تواند خطرات را برای اپراتورها در این محیط‌ها به‌طور قابل‌توجهی کاهش دهد. آموزش کافی و پرداختن به اهمیت استفاده از تجهیزات ایمنی مانند عینک و دستکش ایمنی، امری لازم است. اپراتورها باید محل دکمه‌های قرمز رنگ اضطراری که برای متوقف کردن دستگاه استفاده می‌شوند را بدانند. گزارش‌های صنعتی به‌طور مداوم نشان می‌دهند که کارگاه‌هایی که قوانین سفت و سخت ایمنی را رعایت می‌کنند، دارای تعداد کمتری تصادف در محیط کارخانه هستند. فراتر از حفظ ایمنی افراد، رعایت شیوه‌های صحیح ایمنی در واقع به حفظ روند تولید بدون وقفه کمک می‌کند، چرا که مصدومیت کارکنان به معنای از دست دادن زمان و هزینه برای همه دخیل‌هاست. برخی از تولیدکنندگان گزارش داده‌اند که تنها با قرار دادن ایمنی در اولویت، هر ساله هزاران دلار صرفه‌جویی کرده‌اند.
کار با هندسه‌های پیچیده همیشه دسته‌ای از مشکلات خاص خود را به همراه دارد، اما فناوری ماشین‌کاری امروزی این مسائل را بسیار قابل‌مدیریت‌تر کرده است. دستگاه‌های CNC با محورهای چندگانه به یک عامل تغییردهنده واقعی برای ساخت قطعات پیچیده‌ای که امروزه در همه‌جا می‌بینیم تبدیل شده‌اند. این دستگاه‌ها به اپراتورها این امکان را می‌دهند تا برش‌ها را از زوایای مختلفی انجام دهند و این امر به معنای دقت بهتر در مجموعه است. تولیدکنندگان هواپیما به شدت به این تجهیزات متکی هستند چرا که قطعات آنها نیازمند شکل‌دهی بسیار دقیق هستند. همین امر در مورد سازندگان خودرو نیز صادق است که به دنبال قطعات سبک‌وزن اما محکم و با استحکام بالا هستند. کاربردهای واقعی نشان می‌دهند که چگونه این دستگاه‌ها می‌توانند زمان تولید را کاهش دهند و در عین حال اطمینان حاصل کنند که محصولات نهایی در محدوده‌های باریک دقت مورد نیاز قرار می‌گیرند. چه چیزی باعث مؤثر بودن این دستگاه‌ها می‌شود؟ خوب، این دستگاه‌ها می‌توانند به سطوح دسترسی‌نشدنی بپردازند بدون اینکه نگران انحراف ابزار باشند که در روش‌های سنتی مشکل‌ساز می‌شود. حوزه کار با فلزات با ابتكاراتی چون این دستگاه‌ها در حال تکامل است و این امکان را فراهم می‌کند تا قطعاتی که قبلاً ساخت آنها غیرممکن به نظر می‌رسید، تولید شوند.
استراتژی‌های پیشرفته مسیر ابزار، مانند ماشین‌کاری تطبیقی، مزایای قابل توجهی در کاهش زمان چرخه برای عملیات CNC ارائه می‌دهد. این استراتژی‌ها به طور دینامیک مسیر ابزار را تنظیم می‌کنند، که منجر به برش کارآمدتر و دقت بالاتر می‌شود. علاوه بر این، ابزارهای نرم‌افزاری متعددی برای شبیه‌سازی مسیر ابزار موجود هستند که برخورد را جلوگیری کرده و فرآیندهای ماشین‌کاری را بهینه می‌کنند.
کاهش ضایعات در کارگاه‌های ماشین‌کاری CNC اهمیت زیادی دارد، جایی که صرفه‌جویی در هزینه‌ها با حفاظت از سیاره زمین همراه است. کارگاه‌ها در حال یافتن راه‌هایی برای استفاده مجدد از براده‌های فلزی به جای دفع آنها هستند، در حالی که برخی دیگر سیستم‌های خنک‌کننده با حلقه بسته را در پیش گرفته‌اند که هم مصرف آب و هم انرژی را کاهش می‌دهد. چه چیزی باعث می‌شود این راهبردها شایسته تلاش باشند؟ این روش‌ها میزان ضایعات تولیدی را کاهش می‌دهند، اما در عین حال در طول زمان هزینه‌های ماهانه را نیز کاهش می‌دهند. برای تولیدکنندگان امروزی، سبز عمل کردن دیگر تنها یک تبلیغات خوب نیست، بلکه به یک شرط اولیه تبدیل شده است، زیرا مقررات زیست‌محیطی در سراسر صنعت در حال سخت‌گیرانه شدن هستند. شرکت‌هایی که این روند را نادیده می‌گیرند، در معرض پیشرفت کندتر از رقبایی هستند که قبلاً پایداری را بخشی از عملیات روزانه خود ساخته‌اند.
استفاده از فناوری اینترنت اشیا (IoT) در ماشین‌کاری CNC واقعاً عملکرد این فرآیندها را افزایش می‌دهد، چرا که اجازه می‌دهد تا تولیدکنندگان به‌صورت لحظه‌ای از وضعیت دستگاه‌ها مطلع شوند. این سیستم‌های IoT در واقع به‌صورت مداوم ماشین‌آلات را نظارت می‌کنند، به این معنی که کارخانه‌ها می‌توانند مشکلات را قبل از تبدیل شدن به مسائل بزرگ‌تر شناسایی کنند. چنین رویکرد پیشگیرانه‌ای باعث کاهش خرابی‌های غیرمنتظره و افزایش عمر مفید ماشین‌آلات نسبت به حالت عادی می‌شود. به عنوان مثال، سنسورهای هوشمند می‌توانند ارتعاشات غیرطبیعی را که نشانه فرسودگی قطعات است تشخیص دهند و به تکنسین‌ها هشدار دهند تا قبل از خرابی واقعی، مشکل را برطرف کنند. در حال حاضر شاهد تغییرات عمده‌ای در صنعت تولید هستیم، زیرا کارگاه‌های بیشتری این سیستم‌های متصل را در پیش می‌گیرند و خطوط تولید خود را نه تنها سریع‌تر، بلکه در پاسخ به چالش‌های روزمره هم هوشمندانه‌تر می‌کنند.
در عملیات برش فلز، ترکیب مناسب بین سرعت برش و مدت زمان عمر ابزار بسیار مهم است. وقتی کارگاه‌ها سرعت‌ها را بیش از حد هل می‌دهند، بدون شک شماره‌های خروجی را افزایش می‌دهند، اما معمولاً منجر به فرسایش سریع‌تر از انتظار ابزارهای خود می‌شوند. یافتن همان نقطه شیرین نیازمند رصد مداوم میزان سرعت فرسایش ابزار و اطمینان از اینکه روش‌های خنک‌کننده مناسب در حین عملیات به کار گرفته شده‌اند، می‌باشد. اکنون بسیاری از تولیدکنندگان به پوشش‌های تخصصی اعمال شده روی لبه‌های برش‌دهنده روی می‌آورند که این پوشش‌ها باعث کاهش اصطکاک و کند شدن پیشرفت فرسایش می‌شوند. این ابزارهای دارای پوشش تمایل دارند تا سلامت بهتری در لبه خود حفظ کنند، که این امر به معنای نیاز کمتر به تعویض و کاهش زمان توقف کلی است. مدیریت مناسب تمام این عناصر به تیم‌های تولید اجازه می‌دهد تا با سرعت‌های خوبی کار خود را ادامه دهند، در حالی که هنوز از تجهیزات گران‌قیمت برش خود عمر مفید مناسبی بگیرند.
EN
