برنامه ریزی برای خودکار کردن ماشین آلات را کنترل عددی می گویند. اگر این کار توسط کامپیوتر انجام شود به آن کنترل عددی کامپیوتری (Computer Numerical Control) و یا به طور مخفف CNC می گویند. تجهیزات CNC همان تجهیزات معمولی هستند که توسط کامپیوتر بهینه سازی شده اند.
در دهه چهارم میلادی برای اتوماسیون دستگاه های ماشین کاری پروژه ای با اهداف زیر شروع شد:
- ساختن یک قطعه در کارگاه های مختلف به صورت یکسان
- ساختن قطعات بدون حضور فیزیکی اشخاص
- کاهش میزان خطای انسانی و حذف آن
- امکان پذیر کردن ماشین کاری لبه های منحنی و غیرمنظم بدون استفاده از شابلون ها
با تلاش محققان در طول دو سال برای تحقق این اهداف ماشین های CNC یا کنترل عددی به وجود آمدند. روش کار این ماشین ها به این صورت است که هر عدد به معنی یک دستور خاص است . به عنوان مثال ماشین با عدد یک روشن شود و یا با عدد دو ابزار در راستای مثبت حرکت کند.
زمانی که این ماشین های CNC ابداع شدند خبری از سیستم عامل ویندوز نبود و برای این که کدهای عددی را بتوان به دستگاه فهماند از نوارهای بلند پانچ شده به طوری که تعداد و چیدمان سوراخ های هر ردیف به معنای عددی خاص برای دستگاه است. به عبارتی در آن زمان مهندسان به جای کامپیوتر جلوی دستگاه پانچ می نشستند و کدهای خود را به صورت سوراخ روی نوار ایجاد می کردند.
با گذشت زمان و پیشرفت کامپیوترها و سرووموتورها دیگر نیازی به نوارهای پانچ شده نبود. سرووموتورها با سیگنال خاموش و روشن می شوند و سرعت چرخش خود را تنظیم می کنند تا میان کامپیوتر و موتورها ارتباط برقرار شود. در این دستگاه های CNC جدید یک مغز متفکر یا کامپیوتر وجود داشت که اپراتور به طور مستقیم کدها را در آن وارد می کند.
این دستگاه های CNC نیز با پیشرفت نرم افزارهای CAM از رونق افتادند با استفاده از این نرم افزارها دیگر نیازی به وارد کردن دستی کدها نیست. در تکنولوژی امروزی اپراتور فقط کافی است تا شکل قطعه اولیه و نهایی , پارامترها و مسیر حرکت ابزار را تعریف کند تا دستگاه خود کدها را تهیه کند و بعد با یک کابل کامپیوتر خود کدها را بدون این نیاز به تایپ مجدد باشد به کامپیوتر دستگاه منتقل کند.
استفاده و انتخاب تجهیزات CNC نیاز به شناخت معایب و مزایای این دستگاه دارد .
از مزایای دستگاه های CNC می توان به موارد زیر اشاره کرد :
- تولید پیوسته قطعات بدون نیاز به حضور پیوسته اپراتور ندارد.
- دقت بالاتری در ساخت قطعات دارد و امکان ساخت قطعات پیچیده را دارد.
- ساختن قطعات یکسان در کارگاه های مختلف به دلیل تکرار پذیری بالا
- شبیه سازی فرآیند ساخت به شکل نرم افزاری برای تخمین زمان و هزینه
علاوه بر مزایایی که برای این تجهیزات نام بردیم این دستگاه ها معایبی نیز دارند که به آن ها اشاره می کنیم:
- تعمیرات و نگهداری آن ها نسبت به نمونه های سنتی بیشتر است.
- نسبت به نمونه های سنتی بسیار گران تر هستند.
- انرژی مصرفی آن ها نیز نسبت به نمونه های سنتی بیش تر است.
-در برخی موارد در برخی کارها نیازی به ابزار آلات CNC نیست و با تجهیزات سنتی هم می توان کار را با کیفیت انجام داد. بنابراین در این شرایط استفاده از تجهیزات سنتی خیلی مقرون به صرفه تر است .ما در این جا شرایطی که نیاز به استفاده از تجهیزات CNC است را بررسی می کنیم:
- زمانی که دقت محصولات بالا و تیراژ کم باشد: برخی از قطعات دقت بالایی دارند که نمی توان آن ها را با دستگاه های سنتی ساخت در این موارد از دستگاه های CNC استفاده می کنند. البته استفاده از این دستگاه ها در حد نمونه سازی توجیه پذیر است و اگر بخواهیم این قطعات را با تیراژ بالاتر تولید کنیم باید از فرآیندهای ورق کاری و آهنگری استفاده کنیم تا علاوه بر بالا بودن کیفیت قطعات قیمت تمام شده نیز پایین تر باشد.
- زمانی که شکل قطعات پیچیده باشد: برخی از قطعات دارای شکل های پیچیده هستند به طوری که شکل لبه ها و یا سطوح منحنی در آن ها را نمی توان در قالب نقشه های دو بعدی اندازه گذاری کرد که در این حالت کنترل ابزار برای ماشین کاری این قطعات غیرممکن است. در تجهیزات CNC نرم افزارهای CAM این قسمت ها را شناسایی کرده و به آسانی ابزار را در جهت ساخت این لبه ها هدایت می کند.
با توجه به شرایطی که بررسی کردیم استفاده از تجهیزات CNC در کارگاه های قالب سازی, فیکسچرسازی, مدل سازی, مهندسی معکوس و غیره کاملا ضروری است. البته علاوه بر محل هایی که ذکر کردیم در آزمایشگاه های پژوهشی نیز اگر زمان کمی دارید و تعداد اپراتور برای کار با دستگاه های سنتی کم است می توانید از این تجهیزات بهره ببرید و سرعت نمونه سازی خود را افزایش دهید.
شیوه ی ارتباط دستگاه CNC با کامپیوتر
جی کد از پرکاربردترین زبان های دستگاه سی ان سی است که از سال 1950 در دانشگاه MIT استفاده شده و در سال های بعد با نام RS274D کامل تر و ارایه شده است. نرم افزارهای CAM تحت کنترل اپراتور برنامه ساخت را به زبان جی کد ترجمه می کند و به کامپیوتر دستگاه CNC منتقل می کند. بنابراین برای ساخت قطعات لازم است که یک فایل دوبعدی و یا سه بعدی با نرم افزارهای CAD ساخته شده و به نرم افزار CAM برای تهیه دستورالعمل تولید انتقال داده شود.
اکثر دستگاه های CNC از زبان جی کد پشتیبانی می کنند اما برخی از آن ها ممکن است از این زبان پشتیبانی نکنند که برای حل این مشکل و ایجاد ارتباط مناسب بین دستگاه های CNC و نرم افزارهای CAM از نرم افزاری به نام Postprocessor که خود بخشی از نرم افزارهای CAM استفاده می شود . با استفاده از این نرم افزار با انتخاب نام و مدل دستگاه کدنویسی متناسب آن انجام می گیرد.