فرز CNC چیست؟
فرز CNC یک فناوری تولید خودکار است که برای حذف مواد به روشی کنترلشده و از پیش برنامهریزیشده برای تولید قطعات طراحی شده است. تقریباً هر ماده ای را می توان با استفاده از فرز CNC پردازش کرد، از جمله فلز ، پلاستیک و چوب. کارخانه های CNC به اپراتورهای تخصصی نیاز دارند، اما پس از برنامه ریزی، می توانند قطعات را بدون نظارت مستمر تولید کنند. بلوک های موتور، چرخ دنده ها، براکت ها و اجزای مختلف دیگر با آسیاب های CNC تولید می شوند.
نکته ای سریع در مورد فرز CNC در مقابل تراشکاری CNC: فرز CNC توسط یک ابزار متحرک روی قطعه کار ثابت کار می کند، در حالی که تراشکاری CNC باعث چرخش قطعه کار می شود و یک ابزار ثابت برش را انجام می دهد.

فرآیند آسیاب CNC
یک آسیاب CNC یک ابزار برش را به یک قطعه کار ثابت وارد می کند، و به طور خودکار ابزار را از طریق مواد در هنگام چرخش ابزار هدایت می کند. در زیر روند کار اساسی برای فرز ماشین CNC آمده است:
- طراحی: این قطعه با نرم افزار 3D CAD (Computer-Aided Design) با استفاده از اصول مرتبط DFM (طراحی برای ساخت) طراحی شده است . میتوانید راهنمای طراحی رایگان CNC ما را برای چند نکته تخصصی در مورد طراحی قطعه آسیاب CNC بعدی خود بررسی کنید.
- CAM: هنگامی که طراحی CAD کامل شد، باید با استفاده از نرم افزار CAM (Computer-Aided Manufacturing) پردازش شود. CAM به تبدیل مدل سه بعدی به مجموعهای از دستورالعملها کمک میکند تا به دستگاه بگوید چگونه آن را بسازد - به عنوان مثال از کدام ابزار برشی استفاده کند، سرعتها و تغذیه، زمان درگیر شدن با مایع خنککننده، و زمان بررسی ویژگیهای خاص. برخی ممکن است این دستورالعملها را بهعنوان G-code برای ماشینکاری CNC بدانند ، یا ماشینآلات CNC و موقعیتیابی جدول را بر اساس یک سیستم مختصات برنامهریزی کرده باشند. خوشبختانه، این برنامه نویسی بیشتر با نرم افزار CAM خودکار است.
- ماشینکاری: خروجی نرم افزار CAM سپس در دستگاه CNC بارگذاری می شود، قطعات کار (مواد اولیه) در فیکسچرها بارگذاری می شوند و فرز CNC انجام می شود. پس از اتمام قطعات، آنها از دستگاه فرز CNC برای مونتاژ، تحویل مصرف کننده یا پس از پردازش تخلیه می شوند.
قطعات آسیاب CNC
در زیر اجزای مهمی که یک آسیاب CNC استاندارد را تشکیل میدهند فهرست شدهاند:
- اسپیندل: اسپیندل آسیاب CNC طوری طراحی شده است که با سرعت چرخشی بسیار بالا بچرخد در حالی که بارهای جانبی بالا را بدون انحراف زیاد تحمل می کند. دوک با یک موتور با سرعت متغیر هدایت می شود و چرخش از طریق نگهدارنده ابزار به ابزار برش منتقل می شود.
- نگهدارنده ابزار: نگهدارنده ابزار با استفاده از هیدرولیک به اسپیندل بسته می شود و به گونه ای طراحی شده است که روی ابزار گیره کند.
- بستر ماشین: بستر ماشینی ساختار پایه ای است که سایر اجزای دستگاه بر روی آن سوار می شوند. معمولاً از چدن یا فولاد سنگین ساخته می شود تا پایه ای پایدار برای دستگاه فراهم کند. بستر شامل راه های محور X، Y و Z است - راهنماهای خطی یا پیچ های توپی که حرکت اجزای دستگاه را در امتداد محورها کنترل می کنند. این تخت همچنین شامل سیستم های الکتریکی و مکانیکی دستگاه از جمله کنترل پنل، اسپیندل و موتورهای محرک است. بستر دستگاه پایه دستگاه است و استحکام آن برای دقت و دقت حیاتی است.
- میز کار: میز کار یک آسیاب CNC روی تخت دستگاه قرار می گیرد. معمولاً مسطح است و دارای شکاف ها یا سوراخ هایی برای گیره های مورد استفاده برای نگه داشتن قطعه کار است. آسیاب های CNC استاندارد یک میز کار دارند که در جهت های X و Y حرکت می کند، در حالی که برخی از آسیاب های CNC 5 محوره پیشرفته می توانند بستر را برای تسهیل عملیات ماشینکاری پیشرفته تر بچرخانند و بچرخانند.
- اجزای محرک: از موتورهای سروو برای حرکت بستر و دوک ماشین استفاده می شود. این سروو موتورها از عناصر محرک خطی مانند پیچ های توپی برای تبدیل حرکت چرخشی به حرکت خطی دقیق استفاده می کنند. از راهنماهای خطی برای اطمینان از حرکت دقیق و دقیق در امتداد محور مربوطه با انحرافات کم استفاده می شود.
- مخزن خنک کننده: مخزن خنک کننده یک آسیاب CNC برای ذخیره مایع خنک کننده مورد استفاده در حین ماشینکاری استفاده می شود. مایع خنککننده از طریق خط خنککننده به ماشین ابزار پمپ میشود - اما در ماشینهای پیشرفتهتر، خنککننده مستقیماً از طریق اسپیندل به ابزار عرضه میشود.
- کنترلر: کنترل کننده به سخت افزار الکتریکی اطلاق می شود که برای انتقال دستورالعمل های ماشینکاری به اجزای مختلف الکترومکانیکی ماشین، از جمله موتورهای محرک، پمپ های خنک کننده و نوار نقاله های تراشه استفاده می شود.
- رابط : رابط یک آسیاب CNC اغلب یک صفحه نمایش و صفحه کلید متصل به دستگاه است. با استفاده از این رابط می توان دستگاه را مستقیماً کنترل کرد و برخی از برنامه نویسی های بسیار ابتدایی CNC را نیز می توان از طریق همین رابط انجام داد.
مزایای فرز CNC
فرز CNC مزایای مختلفی نسبت به آسیاب سنتی و حتی سایر انواع ماشینکاری CNC دارد که برخی از آنها در زیر ذکر شده است:
- بهره وری بهبود یافته است
- کاهش هزینه نیروی کار
- افزایش ایمنی
- قوام بالاتر
- کیفیت پرداخت بهتر
- افزایش انعطاف پذیری
انواع مختلف ماشین های فرز CNC
ماشین های CNC در طیف گسترده ای از پیکربندی ها هستند. به طور کلی، دو سبک اصلی آسیاب CNC، یعنی VMC (مرکز ماشینکاری عمودی) و HMC (مرکز ماشینکاری افقی) وجود دارد. یک VMC معمولاً دوک را به صورت عمودی در امتداد محور Z خود دارد در حالی که یک HMC دوک را به صورت افقی در امتداد محور Z خود دارد همانطور که در شکل 2 در زیر نشان داده شده است:

آسیابهای CNC را میتوان بر اساس تعداد محورهای انتقالی و چرخشی که در آن میتوان جابجا کرد طبقهبندی کرد - اینها اغلب به عنوان درجات آزادی شناخته میشوند. حداکثر 6 درجه آزادی می تواند وجود داشته باشد، یعنی 3 درجه آزادی انتقالی (X، Y، Z) و 3 درجه آزادی چرخشی (A، B، C). درجه آزادی بالاتر منجر به دستگاهی می شود که توانایی بیشتری در تولید اجزای پیچیده دارد زیرا می تواند ابزار فرز را در مکان های بیشتری و در زوایای متعدد قرار دهد. رایج ترین ماشین های CNC چند محوره دارای 3، 4 یا 5 محور هستند. ماشینهای فرز CNC 5 محور پیشرفتهترین ماشینها هستند که محبوبترین آنها سبکهای تراننیون و گنتری است.
افزودنی های آسیاب CNC
علاوه بر اجزای اصلی آسیاب CNC، طیف وسیعی از تجهیزات جانبی وجود دارد که می تواند راندمان آسیاب CNC را به طور چشمگیری افزایش دهد. این موارد در زیر ذکر شده است:
- تعویض خودکار ابزار: تعویض کننده های ابزار خودکار برای تعویض خودکار ابزارهای مختلف در حین ماشینکاری با انتخاب ابزار از کتابخانه ابزار طراحی شده اند. این امر با حذف نیاز اپراتور به توقف ماشین برای تعویض دستی ابزار، به افزایش راندمان ماشینکاری کمک میکند.
- بازوهای رباتیک: بازوهای رباتیک را می توان با آسیاب های CNC ادغام کرد تا طیف وسیعی از وظایف مانند بارگیری خودکار مواد خام در دستگاه و حذف یا جابجایی قطعات پس از اتمام ماشینکاری را انجام دهد. علاوه بر این، بازوهای ربات را می توان برای تغییر وسایل و وسایل نگهداری کار استفاده کرد. این کار یک آسیاب CNC را خودکار می کند تا امکان تولید خاموش و هزینه های عملیاتی کمتر را فراهم کند.
- نوار نقاله تراشه ای: یک نوار نقاله تراشه، تراشه ها را در حین ماشینکاری از آسیاب خارج می کند. این به تمیز نگه داشتن دستگاه کمک میکند و نیازی به توقف تولید برای تمیز کردن تراشهها از دستگاه نیست، که منجر به زمان کار بالاتر ماشینکاری میشود.
انواع عملیات فرز CNC
آسیاب های CNC مواد را با حرکت دادن یک ابزار چرخان در میان مواد خام حذف می کنند و به طور فیزیکی مواد را جابجا می کنند. با این حال، استراتژی ها و ابزارهای متعددی برای برش وجود دارد که می توان برای تولید یک قطعه از آنها استفاده کرد. برخی از محبوب ترین آنها در زیر ذکر شده است:
- فرز ساده: این ابتدایی ترین عملیات ممکن در آسیاب CNC است که برای تولید سطوح صاف موازی با بستر آسیاب CNC استفاده می شود.
- فرز صورت: فرز صورت مشابه فرز ساده است، با این حال از ابزاری با قطر بسیار بزرگتر استفاده می شود و عمق برش تنها کسری از فرز ساده است. فرز صورت یک سطح بزرگ و مسطح ایجاد می کند.

فرز صورت
- فرز کانتور: فرز کانتور به فرآیند تولید سطوح منحنی یا کانتور اشاره دارد. در بیشتر موارد، ابتدا شکل ناهموار ماشینکاری میشود، سپس با استفاده از ابزاری مانند آسیاب گلولهای، پاس نهایی نهایی انجام میشود تا شکل مورد نظر به دست آید.

مشخصات / فرم فرز
- فرز زاویه ای: فرز زاویه ای به فرآیند آسیاب کردن سطح صافی اطلاق می شود که با بستر یا محور دوک موازی نباشد. یک مثال می تواند یک پخ در گوشه قطعه باشد.

فرز زاویه ای
- فرز جانبی: این به فرآیند آسیاب کردن یک سطح صاف و عمودی در کنار قطعه اشاره دارد.

فرز جانبی
- فرز شیار یا اسلات: شکاف به فرآیند برش شیار در داخل ماده اولیه اشاره دارد. این شکاف می تواند یا از مواد عبور کند یا، به طور متناوب، فقط کسری از مسیر را از بین مواد امتداد دهد.

فرز اسلات
- سوراخ کاری: سوراخ ها معمولاً با استفاده از مته ماشین کاری می شوند. با این حال، سوراخهای بزرگتر را میتوان با یک آسیاب انتهایی که سوراخ را با مارپیچ به سمت پایین به داخل قطعه کار برش میدهد، ماشین کاری کرد.

حفاری سوراخ
- ریمینگ: پس از حفاری، می توان سوراخ را برای دستیابی به قطر دقیق باز کرد. از سوراخهای بازشده اغلب برای قرار دادن دقیق اقلام با پینهای مکانیابی استفاده میشود.

ریمینگ
- Hole Tapping: سوراخ کاری بر روی یک سوراخ از پیش سوراخ شده انجام می شود. شیر به سوراخ وارد می شود و نخ را در گام مورد نیاز برش می دهد یا تشکیل می دهد تا بتواند یک عنصر بست مانند پیچ را بپذیرد.
- فرز باندی: فرز باند زمانی است که چندین فرز به طور همزمان با قطعه کار درگیر می شوند.

باند آسیاب
محدودیت های فرز CNC
با وجود استفاده گسترده از آسیاب های CNC، هنوز هم معایبی وجود دارد:
- تجهیزات گران قیمت: آسیاب های CNC ابزارهای خودکار با دقت بالا هستند، به این معنی که به طور قابل توجهی گران تر از ماشین های دستی هستند. هزینه یک آسیاب CNC تنها در صورتی قابل توجیه است که حجم تولید کافی وجود داشته باشد.
- عملیات پیشرفته: کارخانه های CNC به برنامه نویسان و اپراتورهای ماهر نیاز دارند و آموزش این اپراتورها می تواند گران و زمان بر باشد.