آموزش جامع طراحی و ساخت دستگاه سی ان سی (CNC)

فصل اول بسته آموزش طراحی و ساخت دستگاه های سی ان سی با موضوع معرفی و توضیح مفاهیم می باشد.

• دستگاه CNC چیست؟
• مفهوم (Computer Numerical Control)
• چرا باید دستگاه های سی ان سی را جایگزین منوال (manual) کرد؟
• مزایا و معایب دستگاه های کنترل عددی
• مفهوم G-Code و ساختار کنترلی دستگاه
• مفهوم درون یابی (Interpolation) در سیستم کنترلی دستگاه
• حرکت پله ای (Step) در کنترل حرکت دستگاه چیست؟
• مفهوم تعداد محور دستگاه سی ان سی
• دقت دستگاه CNC به چه پارامترهایی بستگی دارد؟
• سازندگان دستگاه های سی ان سی دقیق در دنیا چگونه دستگاه دقیق CNC می سازند؟
• ارتباط ارتعاشات در دستگاه سی ان سی و عدم دقت
• ارتباط انبساط حرارتی و عدم دقت در CNC
• ارتباط پدیده چَتِر (Chatter) دستگاه سی ان سی و کیفیت سطح نهایی قطعه (Roughness)
• مفهوم پروسه های کاری در برنامه نویسی دستگاه سی ان سی
• مفهوم مختصات مطلق (Absolude Coordination) و نسبی (Incremental) 
• مفهوم Homing و ریفرنس دهی
• چالشای دستگاه 4 و 5 محور CNC
• میز روتاری دستگاه CNC پنح محور
• دستگاه CNC دست دوم بخریم یا نه؟
• مینی سی ان سی یا دستگاه CNC رومیزی (خانگی) چیست؟
• قیمت دستگاه CNC بر چه اساسی تعیین می شود؟
• چه کنیم که قیمت دستگاه سی ان سی کوچک (CNC رومیزی) به صرفه تر شود؟

در فصل دوم بسته با انواع دستگاه های CNC رایج در صنعت آشنا می شویم.

• آشنایی با دستگاه های CNC فلزات برای براده برداری.
• معرفی دستگاه CNC تراش و معرفی انواع آن.
• شناخت دستگاه CNC فرز و معرفی انواع آن.
• معرفی دستگاه های ترکیبی CNC تراش – فرز همزمان.
• آشنایی با دستگاه CNC سنگ زنی.
• شناخت دستگاه CNC چوب و ام دی اف و مزیت فوق العاده دستگاه CNC چوب چند کلگی.
• شناخت دستگاه مینی سی ان سی منبت کاری و خراطی. 
• آشنایی با دستگاه CNC سنگ برش و حکاکی.
• معرفی دستگاه CNC لیزر (CO2 و فایبر) برش و حکاکی.
• آشنایی با دستگاه CNC پلاسما (Plasma).
• معرفی دستگاه CNC واتر جت (Water Jet).
• آشنایی با دستگاه CNC وایر کات (Wire Cut) اسپارک و EDM.
• شناخت دستگاه CNC برش شیشه.
• آشنایی با دستگاه CNC خم ورق و پانچ.
• معرفی دستگاه CNC خم پروفیل، لوله و رولینگ.
• بحث در مورد دستگاه سی ان سی خاص ( صنعت طلا و جواهر، یونولیت، تزئین و…)
• انقلاب دستگاه های سی ان سی با ظهور پرینترهای سه بعدی (3D Printer)
• سازندگان برتر دستگاه های CNC در دنیا ( DMG MORI ، TRUMOF ، Kern و..)
• شرکت های سازنده دستگاه سی ان سی در ایران
• کتاب طراحی و ساخت دستگاه CNC

در فصل سوم بسته آموزش طراحی و ساخت دستگاه های سی ان سی به محاسبات دقیق و اولی دستگاه پرداخته می شود. این فصل شروع فرایند طراحی پروژه این آموزش خواهد بود.

• طرح کلی از مسئله و پروژه طراحی دستگاه سی ان سی این دوره.
• تولید با روش براده برداری.
• توضیح بخش های مختلف یک ماشین ابزار ساده.
• پارامترهای ماشین کاری شامل مقدار پیشروی (feed) ، مقدار سرعت برشی (Cutting Speed) و عمق نفوذ ابزار (Depth)
• هندسه ابزار و و محاسبه نیروهای ماشین کاری (Machining).
• تاثیر جنس قطعه کار در تعیین پارامترهای ماشین کاری.
• تاثیر نوع و جنس ابزار های برشی (HSS ، CBN و…) در پارامترهای ماشین کاری.
• ابزار های اینسرتی و ابزار گیرها.
• ابزارهای تراشکاری و فرزکاری شامل الماسه تراش، تیغ فرز، کف تراش، ابزار فرم، مته مرغک، داخل تراش، رزوه زن، شیار زن و…
• معرفی کولانت (مایع خنک کاری) و تاثیر آن بر پارامترهای ماشین کاری.
• شرایط براده استاندارد و استفاده از براده شکن ها.
• بهینه سازی شرایط ماشین کاری با استفاده از جداول استاندارد.
• گیره، میز وکیوم و میز های مغناطیسی برای مهار قطعه کار
• نیاز سنجی برای انتخاب اسپیندل موتور (Spindle Motor).
• محاسبات توان و انتخاب اسپیندل فرز و اسپیندل تراش.
• انتخاب اسپیندل موتور فرز دستگاه سی ان سی.
• تفاوت اسپیندل موتور آب خنک و هوا خنک.
• اسپیندل موتور فرز برای فلزات و اسپیندل موتور دستگاه CNC چوب.
• پارامترهای انتخاب اسپیندل موتور
• اسپیندل موتور تسمه ای، اسپیندل موتور گیربکس دار، اسپیندل موتور تول چینج ، اسپیندل موتور کولت دار
• برندهای اسپیندل موتور در ایران (Arel ، Hertz ، HSD ، HQD ، CW و HQM)
• گیره ها و کلمپ های نگهدارنده اسپیندل موتور
• پمپ آب اسپیندل موتور و رادیاتور خنک کن سیال
• کولت های ابزار گیر ER و فشنگی ها
• مخزن ابزار در دستگاه های CNC و مکانیزم های تعویض ابزار اتوماتیک
• انتخاب چهار نظام و سه نظام تراشکاری دستگاه CNC
• تفاوت سه نظام دستی و نیوماتیک
• انتخاب بال اسکرو برای دستگاه CNC (برای محوهای مختلف)
• محاسبه نیروی بال اسکرو از کاتالوگ بال اسکرو TBI Motion
• انتخاب یاتاقان های بال اسکرو BK و BF
• ساپورت مهره بال اسکرو (DSG)
• تفاوت بال اسکرو، لید اسکرو و دنده کبریتی
• مهره لید اسکرو فنردار برای جبران لقی
• انتخاب چرخدنده و شانه برای محور های طول بلند
• تفاوت چرخدنده و شانه ساده و مورب
• استفاده از تسمه تایمینگ و پولی تایمینگ برای مینی سی ان سی
• سری های مختللف تسمه تایمینگ و پولی تایمینگ (GT ، M ، H ، XL و…)
• انتخاب ریل و واگن برای دستگاه سی ان سی
• محاسبه نیرو ریل و واگن از کاتالوگ ریل و واگن هایوین (Hiwin)
• نکات فنی برای نصب صحیح ریل و واگن (موازی بودن، گریس کاری، تختی)
• روغن زنی و گریس کاری اتوماتیک برای افزایش طول عمر ریل و واگن و بال اسکرو
• برند های ریل و واگن و بال اسکرو بازار (Hiwin ، THK ، TBI Motion ، HQM ، Tbrail و…)
• انتخاب شفت هارد کروم و بلبرینگ خطی دستگاه سی ان سی
• بلبرینگ خطی بلوکی یا فلنج دار؟ بلبرینگ خطی بسته یا شیار دار؟ شفت ساده یا پایه دار؟
• تفاوت شفت کروم و هارد کروم
• ساپورت های انتهایی شفت و محور های راهنما (SK و SHF)
• انتخاب استپ موتور برای دستگاه CNC از کاتالوگ
• محاسبات گشتاور استپ موتور و ارتباط گشتاور استپ موتور و نیروی بال اسکرو
• فلنج استپ موتور (Nema 34 ، Nema 23 و Nema 17)
• سایزینگ شفت استپ موتور برند های مختف
• گیربکس استپ موتور و امکان سنجی استفاده از آن
• معرفی برندهای مختلف استپ موتور ( Leadshine ، CW ، HQM )
• منحنی گشتاور سرعت استپ موتور
• انتخاب سروو موتور Delta از کاتالوگ
• منحنی گشتاور سرعت سروو موتور
• استفاده از سروو موتور ترمز دار و استپ موتور ترمز دار برای محور Z دستگاه سی ان سی
• انتخاب گیربکس خورشیدی سروو موتور (بر اساس کاتالوگ Apex Dynamic)
•  انتخاب کوپلینگ بال اسکرو و موتور
• انتخاب پاورلاک یا بوش قفل کن (Power Lock)
• انتخاب پروفیل آلومینیوم شیاردار یا پروفیل مهندسی
• اتصالات پروفیل آلومینیوم شیاردار (نبشی و براکت، مهره چکشی، مهره تخت یا مهره تی ، درپوش ، لولا و…)
• انتخاب ورق و تسمه آلومینیوم
• معرفی و انتخاب زنجیر انرژی، داکت ها و خرطومی های کابل
• انتخاب پلکسی گلاس ، ورق ، کرستال و… برای ظاهر زیبا
• پمپ آب دستگاه سی ان سی
• سایر اجزای دستگاه سی ان سی (پایه های تراز یا نگهدارنده، دستگیره ، لولا و…)

در فصل چهارم یک پروژه صنعتی از یک دستگاه CNC چهار محور بصورت کامل، از مرحله اسکچ زدن ابتدایی تا مرحله تهیه نقشه ساخت انجام می گردد. 

• چطور طراحی را شروع کنیم؟
• تعیین پارامتر های نرم افزار solidworks برای شروع طراحی
• کتیا ، اینونتور ، NX زیمنس یا Fusion 360؟
• مشخص کردن تعداد محورهای دستگاه و ابعاد کلی آن
• بخش بندی طراحی و تعیین پیکره بندی و Layout کلی
• استراتژی طراحی Top Down Design برای طراحی اصولی
• تشریح اهمیت و استفاده از Construction Sketch
• تشریح نحوه ی استفاده از Equation در سالیدورک
• تعیین جنس قطعات مختلف (آلومینیوم 6061 T6، آلومینیوم 7000، فولاد CK 60، پلیمر PMMA و…)
• طراحی و مونتاژ کلیه قطعات محور Z ، Y ، X دستگاه CNC در سالیدورک 
• طراحی و مونتاژ کلیه قطعات محور A (تراشکاری 4 محور) دستگاه CNC در سالیدورک
• طراحی سازه، فریم و شاسی دستگاه سی ان سی
• مدل سازی مسیر های عبور کابل های برق، شلنگ های آب و زنجیر انرژی و اتصالات
• طراحی کاور، پایه ، دستگیره و قطعات جانبی دستگاه سی ان سی
• بهینه سازی طراحی و بحث در مورد قابلیت ساخت و مونتاژ (Design for Manufacturing and Assembly)
• تهیه لیست خرید قطعات دستگاه CNC با جزییات کامل ( نقشه BOM)
• تهیه نقشه برش پروفیل های شاسی دستگاه سی ان سی
• نقشه کشی به منظور برش ورق های آلومینیوم در AutoCAD
• تهیه نقشه های لیزر کاور و ورق ها (نقشه DXF لیزر)
• خروجی های نقشه فرزکاری و تراش کاری قطعات
• رندر گرفتن از کار نهایی در Solidworks Visualize
• تغییر متریال، Scene ، Camera و… در Solidworks Visualize

در فصل پنجم بسته آموزش طراحی و ساخت دستگاه های CNC اجزای برق و اتوماسیون و کنترلر دستگاه سی ان سی و نحوه ی انتخاب آن توضیح داده می شود.

• سنسور های القایی برای Homing دستگاه سی ان سی.
• سنسور های میکرو سوئیچ (لیمیت سوئیچ) برای ریفرنس کردن.
• انتخاب درایوهای القایی (VFD) برای اسپیندل موتور.
• درایو های تک فاز و سه فاز و کلاس های مختلف سبک و سنگین (Heavy Duty)
• مهم ترین پارامترهای درایو برای راه اندازی اسپیندل موتور
• تنظیم فرکانس، زمان شتاب گیری، زمان ترمز گرفتن، محدود کردن گشتاور موتور (Torque Limiting)
• سیم کشی (Wiring) درایو و موتور و راه اندازی اسپیندل موتور
• فرمان های پالس، ولتاژ آنالوگ و شبکه صنعتی برای کنترل اسپیندل موتور
• برند های معتبر درایو (VFD) در بازار ایران  
• انتخاب درایو استپ موتور و مطابقت جریان نامی
• سیم کشی (Wiring) استپ موتور
• تفاوت نحوه ی اتصال موازی و سری سیم ها در درایو استپ موتور
• میکرو استپ چیست و چه کاربردی در دستگاه سی ان سی دارد؟
• راه اندازی استپ موتور به همراه درایو
• راه اندازی سرروموتور و تعیین پارامتر های مهم درایو
• سیم کشی (Wiring) سررو موتور
• مد های کنترلی سروو موتور (مد Position ، Speed و Torque)
• کنترلر های دستگاه سی ان سی (قابلیت و قیمت)
• کنترلر های Mach 3 دستگاه CNC و تفاوت آن با کنترلر های صنعتی Sinumerik و Fanuc
• اتصال کامپیوتر به برد Mach 3 و تعییت آی پی شبکه
• تغییر رابط کاربری به نسخه بهتر برای کاربرد بهینه
• وارد کردن G-code در برنامه mach 3 و اجرای برنامه
• اتصال هندویل (Hand Wheel) برای کنترل در مد Jog
• تجهیزات محافظتی تابلو برق (MCCB ، MCB و…)
• تعیین ابعاد تابلو برق و داکت و ریل

شاید بتوان گفت این فصل مهمترین فصل این بسته آموزشی باشد. بصوریکه در این فصل کل مراحل ساخت دستگاه CNC بصورت کامل شرح داده می شود و یک نمونه دستگاه از صفر تا صد تولید می گردد. نقشه های ساخت دستگاه CNC در این فصل بصورت کامل در فایل های این بسته موجود است.

• برش کاری ورق های آلومینیوم 20 میلیمتر (واتر جت یا اره دیسکی ، مزیت ها و معایب)
• ماشین کاری ورق های آلومینیوم
• ورق یا تسمه آلومینیوم؟ کدام یک به صرفه تر و بهتر است؟
• لیست برش پروفیل های مهندسی و توضیحات برای برش پروفیل ها
• قلاویزکاری دو انتهای پروفیل های شیاردار آلومینیومی
• مونتاژ دستگاه CNC را از کجا شروع کنیم؟
• مونتاژ شاسی دستگاه سی ان سی به کمک پروفیل مهندسی و ورق ها
• مونتاژ ریل و واگن های دستگاه
• موازی کردن ریل و واگن دستگاه CNC به کمک ساعت اندازه گیری یا ساعت اندیکاتور (بسیار مهم)
• نکات تجربی در مونتاژ ریل و واگن و اطمینان از توازی آن
• نحوه ی موازی کردن ریل و واگن ها در دستگاه های روز دنیا
• عملیات حرارتی آنیل کردن و ماشین کاری دو سر بال اسکرو با استاندارد BK  و BF
• مونتاژ بال اسکرو و یاتاقان های آن
• مونتاژ مهره بال اسکرو و ساپورت مهره
• نصب پاورلاک ها، تسمه تایمینگ و استپ موتور های دستگاه سی ان سی 
• نصب سه نظام تراش (Lathe Chuck) و مرغک تراشکاری (Tail Stock)
• مکانیابی سنسورها و مسیرهای عبور شلنگ های آب دستگاه CNC
• مونتاژ پمپ آب خنک کن و رادیاتورها و فن ها
• اتصال کاور دستگاه و تجهیزات جانبی
• تعیین Layout تابلو برق و وایرینگ (Wiring) تجهیزات تابلو برق
• اتصال کامیوتر به دستگاه سی ان سی
• تیون کردن استپ موتورها (Tuning) برای داشتن بهترین عملکرد (بسیار مهم)
• اتصال هندویل به برد mach 3
• اصول تعمیر نگهداری و گریس کاری ریل و واگن و بال اسکرو
• تراز کردن دستگاه CNC 

بعد از اتمام ساخت دستگاه CNC ، ذز این فصل دستگاه تست شده و در مورد اپراتوری دستگاه CNC صحبت خواهیم کرد.

• اپراتور دستگاه CNC کیست و چه می کند؟
• درآمد اپراتور سی ان سی و هزینه خدمات CNC چگونه محاسبه می شود؟
• معرفی مختصر نرم افزار های G-Code گرفتن (PowerMill ، Solidworks CAM و…) 
• معرفی نرم افزار Swan Soft برای شبیه سازی دستگاه CNC
• آموزش Solidworks CAM برای ماشین کاری
• تعیین مختصات و ریفرنس های قطعه کار و ماشین
• آموزش تراشکاری در Solidwork CAM
• آموزش استراتژی های تراشکاری CNC در Solidworks CAM شامل روتراشی، پیشانی تراشی، رزوه زنی، سوراخ زنی ، داخل تراشی و… 
• استراتژی های ماشین کاری متداول در دستگاه سی ان سی فرز 2.5 محور و 3 محور
• استراتژی های Pocket، Drill ، Contour، خشن تراشی ، سواراخ زنی و قلاویز زنی، پرداخت کاری
• شبیه سازی ToolPath در محیط نرم افزار Solidworks CAM
• آموزش Mach 3 و نصب مچ تری
• تغییر شکل ظاهری mach 3 و معرفی بخش های دیگر
• ورود G-Code و Setup قطعه کار در نرم افزار mach 3
• تست عملی دستگاه سی ان سی تراشکاری قطعه پلی آمیدی
• تست عملی دستگاه سی ان سی فرز کاری آلومینیوم و چوب
• جمع بندی و پایان