CNC چیست ؟ تاریخچه و کاربردها (مقاله جامع 1403)

CNC مخفف Computer Numerical Control است که در زبان فارسی به “کنترل عددی رایانه‌ای” ترجمه می شود. دستگاه سی ان سی عنوان پر استفاده ای است که در سال های اخیر مورد توجه صنایع بزرگ قرار گرفته است.

در حال حاضر، CNC یک فرآیند تولید محبوب با طیف گسترده ای از کاربردهای صنعتی است. با این حال، در مورد تاریخچه سی ان سی چه می دانید؟ آیا تا به حال به تاریخچه سی ان سی فکر کرده اید؟ فکر می‌کنید مردم چند قرن پیش به این فناوری دست پیدا کردند؟

در این پست با بررسی تاریخچه کنترل عددی کامپیوتر یا همان سی ان سی به تمام سوالات فوق پاسخ خواهیم داد. در واقع از نظر پیدایش و تکامل آن را به طور کامل مورد بررسی قرار خواهیم داد تا بیشتر با آن آشنا شوید.

قرار است در این مقاله به مباحث زیر پرداخته شود:

CNC سی ان سی چیست؟

CNC یا کنترل عددی رایانه‌ای یک فناوری مدرن است که در آن کامپیوتر با استفاده از کدهای برنامه‌نویسی، ماشین‌آلات را کنترل می‌کند. در دستگاه CNC، اپراتور یک فایل CAD (طراحی به کمک کامپیوتر) را ایجاد می‌کند که حاوی نقشه‌ی دقیق قطعه‌ای است که باید تولید شود. این فایل به کدهای G تبدیل شده و به ماشین ارسال می‌شود. سپس دستگاه به‌طور خودکار قطعه را مطابق با دستورالعمل‌ها تولید می‌کند.

حتما بخوانید: مهم‌ترین قطعات دستگاه CNC و نحوه کارکرد آن‌ها

CNC می‌تواند دستگاه‌های مختلفی مانند تراش‌ها، فرزها، ماشین‌های برش لیزری، و پرینترهای سه‌بعدی را کنترل کند. این دستگاه‌ها به‌واسطه دقت بالا و توانایی تولید پیچیده‌ترین قطعات با کمترین خطا، برای صنایع مختلف بسیار حیاتی شده‌اند.

اصول عملکرد CNC

CNC از یک سری دستورالعمل‌های برنامه‌نویسی شده برای هدایت ابزارهای تولید استفاده می‌کند. فرآیند به این صورت است که اپراتور داده‌های CAD را به کدهای برنامه‌نویسی تبدیل می‌کند که شامل دستورات مربوط به حرکت، سرعت و عمق برش ابزارها است. این دستورها، ماشین‌ها را به‌طور دقیق هدایت می‌کند تا مواد را به شکل دلخواه برش دهند، سوراخ کنند یا تغییر شکل دهند.

انواع دستگاه‌های CNC

پرینتر سه‌بعدی CNC: ساخت اشیاء سه‌بعدی با تکنولوژی چاپ.

ماشین فرز CNC: مناسب برای برش و تراش مواد سخت.

ماشین تراش CNC: مناسب برای ساخت قطعات استوانه‌ای.

برش لیزری CNC: استفاده از پرتو لیزر برای برش مواد.

مزایای سی ان سی چیست؟

CNC کاربردهای صنعتی گسترده ای دارد. به عنوان مثال صنایعی مانند:

• صنعت نفت و گاز
• صنعت هوافضا
• صنعت پزشکی
• سلامت
• صنعت حمل و نقل
• صنعت لوازم الکترونیکی
• و …

در زیر می توانید به صورت کامل با مزایای CNC آشنا شوید:

۱. سی ان سی یک فرآیند با دقت بالا است:

بسیاری از صنایع موجود در دنیا برای تولید و ساخت قطعات مورد نیاز خود به فناوری سی ان سی نیاز دارند تا بتوانند  با دقت بالا و با کیفیت خوب قطعات خود را تولید کنند. صنعت هوانوردی یکی از این صنایع است که به دلیل نیازهای خود همواره از فناوری سی ان سی استفاده می کند.

از آنجایی که تمامی فعالیت های صنعت هوانوردی با جان انسان‌ها سروکار دارد، عاقلانه نیست که از ماشین‌های بی کیفیت برای تولید قطعات این صنعت استفاده شود. دستگاه های به غیر از CNC کیفیت و دقت پایین تری دارند و می توانند پروژه ها را با چالش بزرگی روبرو کنند؛ اما با ورود فناوری سی ان سی به این صنعت این مشکلات نیز تا حد زیادی برطرف شد و توانسته دقت ساخت و کیفیت قطعات را بالا ببرد.

صنعت هوانوردی همواره در طول سالهای گذشته از قابلیت دقت بالای فناوری CNC استفاده کرده است. دقت و کیفیت انجام کار با سی ان سی بسیار بالا است تا جایی که همه را شگفت زده می کند.

۲. سی ان سی قطعات را با دقت بالا تولید می کند:

CNC دقت بالایی دارد به طوری که توانسته نظر همگان را در سالهای اخیر به خود جلب کند، از صنعت هوانوردی تا صنعت حمل و نقل تا پزشکی.

مزیت مهم فناوری سی ان سی دقت بسیار بالای آن است. کدهای برنامه نویسی و کنترل اپراتور این امکان را به آن می دهد تا قطعات را همانطور که در فایل CAD به تصویر کشیده شده است تولید کند.

با کمک سی ان سی می توانید قطعات ریز و یا قطعات بزرگ صنعتی را با دقت بالا تولید و مورد استفاده قرار دهید.

۳. انتخاب مواد:

در مقایسه با سایر فرایندهای تولید مانند چاپ سه بعدی، CNC دارای مزیت ارزشمندی است. در واقع این فناوری از بسیاری از مواد پشتیبانی می کند.

موادی که در فناوری CNC مورد استفاده قرار می گیرد کدامند؟

تنها قانون انتخاب ماده برای دستگاه سی ان سی، سازگاری آن با فرآیند ساخت است؛ بنابراین، شما باید عواملی مانند موارد زیر را در نظر بگیرید:

• تحمل حرارت
• مقاومت در برابر استرس
• سختی
• چفت و بست
• نوع طراحی

بسته به اینکه دستگاه CNC دارید یا خیر، می توانید قبل از شروع فرآیند، مواد پشتیبانی شده را بررسی کنید. معمولا مواد زیر سازگار با دستگاه های سی ان سی هستند:

• آلومینیوم
• برنج
• فولاد ضد زنگ
• فولاد
• پلاستیک

تاریخچه CNC : پیدایش و تکامل ماشینکاری CNC

وقتی به تاریخچه CNC نگاه می‌کنید، متوجه می‌شوید که این فناوری مدت زمان زیادی طول کشیده تا به پیشرفت قابل قبولی برسد. در حال حاضر، هر جا که سی ان سی را می بینیم، انتظار یک فرآیند کامپیوتری را داریم. با این حال، سی ان سی، به طور دقیق، اخیراً کامپیوتری شده است.

اگرچه انسان ها برای ۲.۶ میلیون سال از ابزارهایی برای مهار و برجسته کردن قدرت استفاده می کردند، اما توسعه واقعی فناوری CNC به انقلاب صنعتی بر می گردد.

انقلاب صنعتی در قرن ۱۸ آغاز شد و اصلاحی در صنعت تولید رخ داد. با معرفی ماشین آلات، نرخ تولید بالقوه به شدت افزایش یافت در حالی که زمان تولید به شدت به حداقل رسید. در این مدت، نرخ اشتغال کارگران کارخانه و همچنین ساعات کار در حال افزایش بود.

تا سال ۱۸۳۳ بود که قانون کارخانه ساعات کاری محدود را برای کودکان اعمال کرد، استانداردی را برای کار در کارخانه تعیین کرد. قانون کارخانه باعث شد تا تولیدکنندگان و صنعتگران به دنبال گزینه‌هایی باشند که نیاز به نیروی انسانی را کاهش دهد و با انجام این کار، راه را برای روش‌های جدید و خودکار هموار کردند.

اولین تصور از این مفهوم (فناوری مشابه CNC) توسط پارسونز ایجاد شد که ایده ماشین‌های کنترل عددی (NC) را با استفاده از نوار پانچ ایجاد کرد.

اولین دستگاه CNC

اولین ماشین سی ان سی در سال ۱۹۴۹ توسط جان.تی.پارسونز به دنیا معرفی شد. پارسونز یک پیشگام کامپیوتر بود که در یک پروژه تحقیقاتی نیروی هوایی کار می کرد. تحقیق جیمز پارسونز در آن زمان در مورد چگونگی تولید پره های هلیکوپتر و روکش هواپیما با کمک فناوری جدید بود.

پارسونز توانست مختصات ایرفویل هلیکوپتر را با ضریب IBM 602A محاسبه کند. او سپس داده ها را به یک کارت پانچ شده وارد کرد که از آن بر روی یک جیگ بوریر سوئیسی استفاده کرد. این اطلاعات منجر به ساخت بسیاری از پره های هلیکوپتر و روکش هواپیما شد.

این اولین دستگاه CNC در نظر گرفته شده است. پارسونز بعداً جوایز یادبود جوزف ماریا ژاکارد را برای کارهایش دریافت کرد.

توسعه فناوری سی ان سی

قبل از توسعه اولین دستگاه سی ان سی، می توان به برخی از ماشین ها اشاره کرد که به واسطه کنترل عددی کار می کردند و در واقع (NC) نامیده می شدند. باید متوجه عدم وجود رایانه (C) شوید.

پارسونز بعداً اولین دستگاه CNC را توسعه داد. با این توسعه، یک تحول بزرگ در این صنعت رخ داد. در زیر می توانید با نحوه تکامل سی ان سی و تاریخچه سی ان سی آشنا شوید.

۱۹۵۲ تا ۱۹۵۸

با شدت گرفتن جنگ سرد، نیاز به بهبود کارایی و بهره وری در ساخت بسیاری از ماشین ها و سلاح ها وجود داشت؛ بنابراین در سال ۱۹۵۲ ریچارد کگ به همراه MIT اولین دستگاه فرز CNC را به نام Cincinnati Milacron Hydrotel ساختند. ریچارد کگ بعداً در سال ۱۹۵۸ توانست دستگاه کنترل موتور را ثبت اختراع کند.

۱۹۶۷ تا ۱۹۷۲

CNC در این سالها توانسته بود در سراسر دنیا محبوبیت زیادی پیدا کند. دلیل توسعه آن در سراسر دنیا به خاطر استفاده از فناوری کامپیوتری (CAD) و ماشینکاری به کمک کامپیوتر (CAM) بود. گنجاندن CAD و CAM در فناوری سی ان سی منجر به پیشرفت های عظیم در این صنعت شد. با این حال با گذشت زمان از فناوری های جدید نیز در این صنعت استفاده شد.

۱۹۷۶ تا ۱۹۸۹

در سال ۱۹۷۶، طراحی سه بعدی به کمک کامپیوتر و ماشینکاری به کمک کامپیوتر در صنعت CNC گنجانده شد. در سال ۱۹۸۹، دستگاه های سی ان سی توانستند با کمک CAD و CAM یا سایر نرم‌افزارها کنترل شوند. به این ترتیب میزان دقت دستگاه های سی ان سی بیشتر از قبل شد.

صنعت سی ان سی امروزی:

تکامل CNC در طول این سالها منحصر به فرد بوده است. شروع از یک ماشین ساده که با یک کارت پانچ کنترل می شد تا یک ماشین بسیار پیشرفته امروزی که با کمک نرم افزارهای حرفه ای کنترل می شود و دقت بالای دارد بسیار شگفت انگیز است.

دستگاه های سی ان سی امروزی سریع‌تر و دقیق‌تر از NC (اولین ماشین سی ان سی) است. این فناوری روز به روز در حال پیشرفت است و کاربرد آن نیز بسیار گسترش یافته است.

کاربردهای CNC سی ان سی

CNC در طول زمان به صنعتی گسترده در سراسر جهان تبدیل شده است. به دلیل مزایای آن، بسیاری از شرکت ها آن را در فرآیند تولید خود گنجانده اند.

CNC فقط برای بخش صنعتی قابل استفاده نیست. بلکه در سطح تولید به همان اندازه مهم است. در زیر کاربردهای برتر و قابلیت های استفاده از فناوری سی ان سی آورده شده است.

۱. کاربردهای صنعتی سی ان سی

• خودرو

صنعت خودرو یکی از کاربرد های اصلی سی ان سی است. تولید کنندگان خودرو و قطعات خودرو در ساخت نمونه های اولیه و در فرآیند تولید همواره از این فناوری استفاده می کنند. ما در مدارپرداز سابقه اجرای پروژه خط تولید سیلندر با دستگاه cnc را داریم.

• لوازم الکترونیکی مصرفی

در حالی که ممکن است تعجب آور باشد، صنعت لوازم الکترونیکی مصرفی نیز از CNC استفاده می کند. شرکت هایی مانند اپل از ماشین های پیشرفته سی ان سی در تولید خود استفاده می کنند. به عنوان مثال، شاسی مک بوک اپل که جنس آن از آلومینیوم است توسط دستگاه و با کمک فناوری سی ان سی ساخته شده است.

• هوافضا، نظامی

صنعت هوافضا و بخش نظامی همانطوری که در ابتدا نیز گفته شده از فناوری CNC برای تولید قطعات مختلف خود استفاده می کنند.

استفاده این دو حوزه از فناوری سی ان سی به دلیل دقت بالای آن است. سی ان سی برای حوزه هوافضا و حوزه نظامی ایده‌آل است زیرا می‌تواند نسخه‌های جایگزین و ارتقا یافته هر قطعه را در صورت تقاضا تولید کند.

۲. برنامه های کاربردی

• نمونه سازی

CNC فرآیند خوبی برای ساخت نمونه های اولیه است زیرا مستقل است. هنگامی که یک فایل CAD دارید، می توانید آن را به دستگاه سی ان سی ارسال کنید تا در سریع ترین زمان ممکن و با بالاترین دقت آن را برای شما بسازد. این ویژگی ها سی ان سی را برای ساخت نمونه های اولیه ایده آل می کند.

• تولید

CNC دارای دقت بالایی است که آن را برای ساخت قطعات با کیفیت بالا ایده آل می کند. پشتیبانی از مواد گسترده نیز یکی دیگر از مزیت های سی ان سی است که باعث می شود کیفیت قطعات ساخته شده بهبود پیدا کند.

در نتیجه، شرکت‌هایی که از آن برای ساخت نمونه‌های اولیه استفاده می‌کنند، می توانند بعد از آزمایش برای تولید قطعات نهایی از سی ان سی استفاده ‌کنند.

• ابزار

CNC در فرآیند تولید مستقیم می تواند به صنعتگران این حوزه کمک بسیاری کند. معمولا می توان با کمک این فناوری قالب گیری تزریقی انجام داد و ابزار های مختلفی را تولید کرد.