کنترلر دستگاه cnc همانطور که از نامش معلوم است، رهبر و دستوردهنده اصلی دستگاه سی ان سی است. این قسمت از دستگاه cnc وظیفه رساندن دستورات برنامه داده شده، به اجزای سیستم را دارد.
وظایفی مثل دستور شروع و پایان کار، تعیین سرعت اسپیندل و حرکت محورها، جهت حرکت آنها، تعویض ابزار و میزان باربرداری، همه بر عهده واحد کنترل دستگاه cnc است.
در این مقاله بررسی میکنیم که کنترلر چیست و چگونه عمل میکند. همچنین خواهیم دید که کنترلرهای سی ان سی بر چه اساس تقسیمبندی میشوند و چگونه میتوانیم یک کنترلر مناسب کارمان را انتخاب کنیم.
| عنوان |
توضیحات |
| کنترلر CNC |
مغز متفکر دستگاه CNC که دستورات را به اجزاء سیستم ارسال میکند. |
| وظایف کنترلر |
شروع و پایان کار، تعیین سرعت و جهت حرکت محورها، تعویض ابزار و باربرداری. |
| اجزای کنترلر |
میکروکامپیوتر، نرمافزار CNC، ورودی و خروجی، پروتکلهای ارتباطی. |
| انواع کنترلرها |
کنترلرهای دو محوره، دو و نیم محوره، سه محوره، چهار محوره و پنج محوره. |
| سیستمهای کنترل |
حلقه باز و حلقه بسته. |
| نحوه عملکرد |
دریافت و پردازش برنامه، صادر کردن دستورات، دریافت فیدبک و انجام اصلاحات در سیستم حلقه بسته. |
| فاکتورها برای انتخاب |
دسترسی به نیروی متخصص، میزان تولید، ویرایش برنامه، گرافیک و رابط کاربری. |
کنترلر CNC چیست؟
کنترلر cnc که به آن واحد کنترل دستگاه هم میگویند، در واقع مغز یک دستگاه سی ان سی است. این قسمت از دستگاه cnc وظیفه خواندن برنامههای نرمافزاری CAD را دارد و سپس آن را به دستورات تبدیل میکند. این دستورات شامل حرکت محورها، میزان و سرعتشان، چرخش اسپیندل، انتخاب ابزارها و… است.
کنترلر سی ان سی اجزای مختلفی دارد، قسمتی برای پردازش اطلاعات و نرمافزارها، قسمتی برای ورود و خروج اطلاعات و رابطی برای انتقال اطلاعات به دستگاه.
- میکروکامپیوتر تعبیه شده در دستگاه cnc دارای پردازنده ایست که مخصوص همین نوع دستگاه برنامهریزیشده و از وظایف اصلی آن تبدیل زبان نرمافزارها به زبان دستگاه است.
- نرمافزار cnc یک رابط بین سازنده و سیستم کنترل دستگاه است. به این صورت که یک برنامه طراحی شده توسط کامپیوتر Computer-Aided Design (CAD) داریم که به کاربر کمک میکند تا طرح خود را بهصورت گرافیکی طراحی کند. بعدازاین مرحله نرمافزار تولید به کمک کامپیوتر Computer-Aided Manufacturing (CAM)، این طرح گرافیکی را به یک فایل قابلفهم برای دستگاه cnc تبدیل میکند.
- قسمت دیگر کنترلر دستگاه سی ان سی، ورودی و خروجی Input/Output (I/O) آن است. ورودیها مثل کیبورد، نشانگر و موس کمک میکنند تا اپراتور برنامه دستگاه را راهاندازی کند.
خروجی هم که غالباً همان صفحهنمایش است، اطلاعات ضروری مثل وضعیت دستگاه یا خطاهای آن را نشان میدهد. البته آلارمها هم نوعی خروجی محسوب میشوند.
- پروتکل ارتباطی، مسیری برای انتقال اطلاعات به دستگاه cnc است. برای مثال وقتی که فایلهای CAD آماده میشوند بایستی روی دستگاه cnc بارگذاری شوند. این عمل توسط پروتکلهای ارتباطی چون کابل اترنت، کابل USB، RS232، RS422 و… انجام میشود. توسط این پروتکلها میتوان حتی اطلاعات را از دستگاههای سی ان سی به سرورهای مرکزی نیز منتقل کرد.
به نقل از سایت www.northlineindustrial.com کنترلر سی ان سی یعنی :
A CNC machine is like any other piece of industrial equipment, save for the computer that all of the operational buttons are plugged into in lieu of the buttons and levers that allow for human control. The way that CNC controllers decide how to send the commands may be picked by an internal circuit board with one or two scripted actions or by software that can be rapidly reconfigured with design schematics created in a Computer Assisted Design (CAD) program or a similar application for the specific controller.
یک دستگاه CNC مانند هر قطعه دیگری از تجهیزات صنعتی است، با این تفاوت که به جای دکمهها و اهرمهای فیزیکی که امکان کنترل دستی را فراهم میکنند، تمامی دکمهها به یک کامپیوتر متصل هستند. نحوه ارسال دستورات توسط کنترلرهای CNC ممکن است توسط یک برد مدار داخلی که شامل یک یا دو دستور از پیش برنامهریزی شده است، تعیین شود، یا از طریق نرمافزاری که به سرعت با نقشههای طراحیشده در یک برنامه طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) یا یک نرمافزار مشابه برای کنترلر خاص، پیکربندی مجدد شود.
انواع کنترلر CNC
کنترلرهای cnc انواع مختلفی دارند. از کنترلهایی با وظایف سبکتر و برای دستگاههایی با برق تکفاز شهری، تا کنترلرهایی با وظایف سنگین و پیچیده و اختصاصاً طراحی شده برای برق سهفاز.
حتی کنترلرها بر اساس قابلیتهایی که دارند نیز تقسیمبندی میشوند. به هر یک از قابلیتها بهاصطلاح ماژول کنترلر میگویند. مثلاً برای پشتیبانی از بلوتوث یا وایفای، کنترلر باید این ماژولها را داشته باشد.
یا برخی کنترلرها مخصوص سی ان سی لیزر هستند. برخی تعداد محورهای متفاوتی را پشتیبانی میکنند. زبان و رابط کاربری هر کدام از کنترلرها هم با هم متفاوت است. گرچه در آخر همه زبانها بایستی به جی – کد تبدیل شوند.
اما اگر بخواهیم یک دستهبندی کلی برای کنترلرها بگوییم، سه مورد زیر را در نظر بگیرید:
- تعداد محورها
- نوع حرکت
- نوع حلقه کنترل
در ادامه بهاختصار هر کدام را معرفی میکنیم.
-
تعداد محورها:
یکی از تعیینکنندهترین موارد جهت مشخصشدن نوع کنترلر تعداد محورهای دستگاه سی ان سی است. میتوان گفت که برای این منظور 5 دستهبندی داریم:
- سیستم کنترل 2 محور: که فقط دو محور X و Y را دارد، دستگاهی مثل انواع دستگاه تراش به این صورت است.
- سیستم کنترل 2 محور و نیم: که گرچه 3 محور دارد اما به این دلیل که محور سوم امکان استفاده همزمان را ندارد، به این نام خوانده میشود. به این معنا که محورهای X و Y همزمان امکان حرکت را دارند و پس از توقف کامل این دو، محور z میتواند شروع به حرکت کند.
- سیستم کنترل 3 محور: دارای محورهای X و Y و Z است. هر سه محور امکان همزمان کار کردن را دارند. این امر کمک میکند تا سرعت ماشینکاری نسبت به مدل قبلی بالاتر رود.
- سیستم کنترل 4 محور: همزمانی که 3 محور قبلی در راستای طول و عرض و ارتفاع کار میکنند، یک محور چرخان به نام A وارد کار میشود. این دستگاه میتواند افقی یا عمودی باشد.
- سیستم کنترل 5 محور: این سیستم، یک دستگاه سه محور است که این بار، یک محور چرخان در راستای Y و یکی در راستای Z دارد. که آنها را محورهای A و B مینامیم. بدیهی است که این دستگاهها ماشینکاری های پیچیده و بسیار پیشرفتهتری را انجام میدهند.
-
نوع حرکت:
کنترلرهای cnc بر مبنای نوع حرکت به دودسته کلی تقسیم میشوند:
- سیستم کنترل کانتورینگ: که دارای حرکتهای پیوسته در مسیر ماشینکاری هستند. پروسههای ماشینکاری چون تراشکاری و فرزکاری از این دسته حرکات محسوب میشوند.
- سیستم کنترل نقطهبهنقطه: در این نوع از سیستمها، هم قطعه کار هم ابزار در جای ثابتی میمانند. مثال این نوع حرکت در کارهایی مثل سوراخکاری، حکاکی ضربهای و ماشینکاری بورینگ cnc است.
-
نوع حلقه کنترل:
در این نوع دستهبندی کنترلرها نیز، دو زیر دسته داریم:
- سیستم حلقه بسته: در این مدل از دستگاهها، کنترلر به اجزای مختلف دستگاه، دستورات را صادر میکند، سپس بازخورد از آنها دریافت میکند و با این عمل، خطاهای احتمالی را اصلاح میکند و مجدداً اقدام به صدور دستورات اصلاح شده میکند؛ بنابراین در این سیستم بهخاطر وجود نظارت و بازخورد و اصلاحی که صورت میپذیرد، دقت بسیار بالا خواهد بود. درباره سیستم حلقه بسته سایت cncmasters توضیحات زیر را نوشته است:
Closed-loop systems are designed to automatically achieve and maintain the desired output of the system by comparing it with the actual condition. It does this by generating an error signal, the difference between the output and the reference input. In other words, a “closed-loop system” is a fully automatic control system whose control action depends on the output in some manner.
“سیستم های حلقه بسته به گونه ای طراحی شده اند که به طور خودکار خروجی مورد نظر سیستم را با مقایسه آن با شرایط واقعی حفظ کنند. این کار را با تولید یک سیگنال خطا، تفاوت بین خروجی و ورودی مرجع انجام می دهد. به عبارت دیگر، “سیستم حلقه بسته” یک سیستم کنترل کاملا اتوماتیک است که عملکرد کنترل آن به نحوی به خروجی بستگی دارد.”
- سیستم حلقه باز: این سیستم همانطور که از نامش پیداست، در انتهای هر سیکل از ماشینکاری، بدون دادن هیچ بازخوردی به کنترلر، مجدد همان دستورات قبلی را بدون هیچ تغییری از سر میگیرد. این مسئله باعث میشود اگر به هر دلیلی خطایی در عملیات ماشینکاری رخ دهد، کنترلر بدون توجه به نتیجه همان عمل را مجدداً تکرار کند؛ بنابراین این نوع سیستم برای تولید قطعاتی که نیازمند دقت بالایی هستند، مناسب نیست.
جدول مشخصات انواع کنترلر CNC
| نوع کنترلر |
توضیحات |
| کنترلر دو محوره |
این کنترلر فقط دو محور X و Y را کنترل میکند و برای دستگاههای تراش و ماشینکاریهای ساده استفاده میشود. |
| کنترلر دو و نیم محوره |
دارای سه محور است، اما محور Z همزمان با دو محور دیگر کار نمیکند و پس از توقف آنها وارد عمل میشود. |
| کنترلر سه محوره |
امکان کنترل همزمان سه محور X, Y و Z را دارد که به افزایش سرعت و دقت در عملیات ماشینکاری کمک میکند. |
| کنترلر چهار محوره |
علاوه بر سه محور اصلی، یک محور چرخشی به نام A نیز دارد که معمولاً برای عملیاتهای پیچیدهتر به کار میرود. |
| کنترلر پنج محوره |
کنترل سه محور اصلی به همراه دو محور چرخشی اضافی A و B که برای ماشینکاریهای بسیار پیچیده استفاده میشود. |
| سیستم کنترل کانتورینگ |
این سیستم حرکات پیوستهای در مسیر ماشینکاری دارد و برای فرزکاری و تراشکاری مناسب است. |
| سیستم کنترل نقطهبهنقطه |
در این سیستم، قطعه کار و ابزار در مکانهای ثابت قرار دارند. مناسب برای سوراخکاری و حکاکی ضربهای. |
| سیستم حلقه بسته |
کنترلر با دریافت بازخورد از اجزای دستگاه، خطاها را اصلاح میکند و دقت بالایی در ماشینکاری ارائه میدهد. |
| سیستم حلقه باز |
بدون دریافت بازخورد، دستورات را بدون تغییر تکرار میکند و برای ماشینکاریهایی که دقت بالا نیاز ندارند مناسب است |
کنترلر cnc ایرانی
دستگاههای cnc تراش و cnc فرز وارداتی که عموماً از کشورهای اروپایی، آمریکایی و شرق آسیا وارد کشورمان ایران میشوند، از قبل کنترلرهای خود را دارند.
از معروفترین و پراستفادهترین کنترلرها در وسعت بینالمللی میتوان از کنترلرهای زیر نام برد:
- کنترلر زیمنس Sinumerik (Siemens)
- کنترلر فانوک Fanuc
- کنترلر هایدن هاین Heidenhain
- کنترلر میتسوبیشی Mitsubishi
- کنترلر هاس Haas
- کنترلر مازاک Mazak
- کنترلر Cincinati
اما اگر شرکتی در ایران قصد ساخت یک دستگاه cnc را داشته باشد، دو انتخاب پیش رو دارد، اول آنکه از کنترلرهای خارجی که به آنها اشاره کردیم در دستگاه خود استفاده کند.
دومین انتخاب این است که از تولیدکننده ایرانی کنترلر سی ان سی خرید خود را انجام دهد.
در ایران تقریباً فقط یک شرکت بهصورت اختصاصی به تولید کنترلر cnc میپردازد و آن هم شرکت رادونیکس است.
رادونیکس در اواسط دهه هشتاد شمسی شروع به کار کرد و بارها اقدام به اصلاح نمونههای تولیدی خود نمود. ابتدا با ارائه مدل Radonix PC کار خود را آغاز کرد، سپس آن را به PC+ ارتقا داد. در ادامه مدل PC Pro را روانه بازار کرد و در آخرین آپدیت خود کنترلرهای رادونیکس PC Pro LAN را به بازار عرضه کرد.
در حال حاضر کنترلر cnc ایرانی رادونیکس توسط بسیاری از تولیدکنندگان داخلی دستگاه cnc مورد استقبال قرار گرفته است و طبق ادعای خود این شرکت، رادونیکس مشتریهای خارجی زیادی هم دارد.
از مزیتهای کنترلر ایرانی، وجود تیم پشتیبانی در دسترس است که برای کنترلرهای خارجی به دلیل وضعیت موجود در کشور، استفاده از این پشتیبانی سخت خواهد بود. در مقاله کنترلر فانوک چیست؟ 0 تا 100 فانوک CNC + معرفی بخشهای مختلف آن اطلاعات جالبی درباره این نوع کنترلر آمده است.
نحوه عملکرد کنترلر CNC
کنترلر دستگاه cnc (MCU) از دو قسمت اصلی تشکیل شده، اولی واحد پردازش اطلاعات (Data Processing Unit) و دومین قسمت واحد حلقه کنترل (Control Loop Unit).
واحد پردازش اطلاعات وظیفه مدیریت حرکات، ترجمه زبان نرمافزار و محاسبات را بر عهده دارد. واحد حلقه کنترل، فیدبک یا همان بازخوردها را گرفته و به کنترلر بر میگرداند تا اصلاحات را انجام دهد.
اپراتور در برخورد با کنترلر دستگاه cnc است. او میتواند فایل برنامه از قبل طراحی شده را توسط کابل رابط به کنترلر دستگاه منتقل کند و یا مستقیماً از طریق کیبورد کنترلر، برنامه را به دستگاه بدهد. البته برای این کار باید به برنامهنویسی دستگاه cnc نیز تسلط داشته باشد.
در هر دو صورت (چه فایل به دستگاه داده شود و چه کد) زبان قابلفهم برای کنترلر دستگاه cnc جی-کد است.
جی-کد Geometric Code همان دستوراتی است که برای دستگاه سی ان سی قابلدرک است. جی کدها به ابزارها دستورات حرکت را صادر میکنند. جی کد تعیین میکند که نقطه ابتدا و انتهای یک ابزار و یا قطعه کجاست و مسیر حرکت و سرعت هر کدام را تعیین میکند.
البته دستور زبان هر یک از برندهای کنترلر ممکن است متفاوت باشد که معمولاً از طریق دفترچه راهنما و یا سایت شرکت سازنده قابلیادگیری است.
بنابراین، فهمیدیم که در گام اول کنترلر برنامه را دریافت میکند، سپس پردازش کرده و به هر یک از اجزای سیستم دستورات را صادر میکند. در آخر اگر سیستم کنترل ما حلقه بسته باشد، فیدبکهایی را گرفته، اصلاحات را انجام داده و مجدد کار را از سر میگیرد.
انتخاب کنترلر مناسب برای سی ان سی
حالا که اطلاعاتی در مورد کنترلر سی ان سی به دست آوردیم، میدانیم که آنها طبق نوع رابط کاربریشان با اپراتور، نوع استفاده صنعتی از آن و همچنین محورهای دستگاه cnc دستهبندی میشوند.
اما در ادامه میخواهیم چند مورد را نام ببریم که در انتخاب کنترلر مناسب برای دستگاه سی ان سی به ما کمک میکند:
- دسترسی به نیروی متخصص و آشنا با کنترلر موردنظر
- میزان و تیراژ تولید که تکی باشد یا هزاران عدد از هر قطعه
- آسان بودن ویرایش برنامهها در کنترلر
- این که آیا میخواهید مستقیماً روی دستگاه برنامه را وارد کنید یا فقط فایل را انتقال دهید. به عبارتی کنترلر آفلاین میخواهید یا آنلاین.
- گرافیک و رابط کاربری کنترلر
- زمان لانچ شدن یا راهاندازی برنامه
- تطابق داشتن با کنترلرهای دیگر موجود در بازار
- قابلیت تطبیقپذیری راحت نیروی کار و تعمیرکار
- این که به دنبال زرقوبرق یا برندبازی هستید یا فقط کارایی برایتان مهم است.
به نقل از سایت www.techtarget.com کنترلر cnc اینگونه تعریف شده است:
Computer numerical control (CNC) is a manufacturing method that automates the control, movement and precision of machine tools through the use of preprogrammed computer software, which is embedded inside the tools.
کنترل عددی کامپیوتری (CNC) یک روش تولید است که با استفاده از نرمافزارهای کامپیوتری از پیش برنامهریزی شده، کنترل، حرکت و دقت ابزارهای ماشینی را به صورت خودکار انجام میدهد. این نرمافزارها داخل ابزارها تعبیه شدهاند.
سخن پایانی
در این مقاله با کنترلرهای دستگاه سی ان سی آشنا شدیم و دیدیم که انواع مختلف آن چیست و چگونه از هم متمایز میشوند. همچنین متوجه شدیم که برای انتخاب یک کنترلر مناسب چه فاکتورهایی را باید مدنظر قرار دهیم.
اما در کل ساختار و عملکرد کلی بیشتر برندهای رایج در بازار یکسان است و بعد از بررسی فاکتورهای یاد شده، میتوان انتخاب خوبی داشت. اگر می خواهید اطلاعات بیشنری درباره دستگاههای سی ان سی کسب نمایید می توانید مقاله علت خرابی دستگاه CNC چیست؟ 14 مشکل رایج + راهحل را مطالعه نمایید.
شما میتوانید برای انتخاب دستگاه cnc با کنترلر مدنظرتان از مشاوره رایگان کارشناس کلوت سی ان سی استفاده کنید.
سوالات متداول (FAQs):
1- کنترلر CNC چیست و چه وظیفهای در دستگاه دارد؟
کنترلر CNC مغز متفکر دستگاه CNC است که تمامی حرکتها و فرآیندهای ماشینکاری را با دقت بالا کنترل و هماهنگ میکند.
2- انواع کنترلرهای CNC موجود در بازار کدامند؟
کنترلرهای مختلفی برای CNC وجود دارند که شامل کنترلرهای FANUC، Siemens، و Heidenhain میشوند و هرکدام ویژگیها و کاربردهای خاص خود را دارند.
3- چگونه میتوان مناسبترین کنترلر CNC را برای نیازهای تولید انتخاب کرد؟
انتخاب کنترلر CNC به عواملی مانند نوع عملیات ماشینکاری، دقت مورد نیاز، و توانایی کنترل پیچیدگیهای مختلف فرآیند بستگی دارد.
کنترلر CNC نقش بسیار مهمی در مدیریت و هماهنگی عملکرد دستگاههای CNC دارد. استفاده از یک کنترلر پیشرفته میتواند دقت و کارایی دستگاه را به شکل قابلتوجهی افزایش دهد. با وجود انواع مختلف کنترلرها، انتخاب مناسبترین نوع برای نیازهای تولیدی شما میتواند چالشبرانگیز باشد. اگر تجربه استفاده از کنترلر خاصی را دارید، ممنون میشویم اگر نظرات و تجربیات خود را با ما در میان بگذارید.