سال‌های انقلاب صنعتی، دوره ظهور ماشین‌آلات بود. ماشین‌آلاتی پر سرعت که در زمان کوتاهی حجم بالایی از محصولات را تولید می‌کردند. به مرور این تجهیزات به ربات‌های قدرتمند و بسیار دقیقی تبدیل شدند و تحول عظیمی در صنعت ایجاد نمودند. دستگاه CNC فرز از جمله‌ی این ماشین‌آلات پیشرفته است که از آن برای ساخت قطعات سخت و با طراحی پیچیده استفاده می‌شود. برای آشنایی بیشتر با این دستگاه و نحوه‌ی عملکرد آن می‌توانید در این مقاله با ما همراه باشید:
دستگاه CNC فرز چیست؟
دستگاه CNC فرز یکی از دقیق‌ترین ماشین‌آلات شکل‌دهی قطعات است که با استفاده از نرم‌افزارهای رایانه‌ای حرکت ابزار را کنترل می‌کند. CNC، کوتاه شده‌ی عبارت «کنترل عددی رایانه‌ای»، که به معنای کمترین دخالت اپراتور در فرایند تولید می‌باشد.
عملکرد این دستگاه به این صورت است که قطعه بر روی میز کار ثابت می‌شود و بازوی دستگاه در سه محور مختلف حرکت می‌کند. در واقع برتری دستگاه CNC فرز نسبت به دستگاه‌های تراش معمول، محور سوم حرکتی آن است. ضمن اینکه برنامه‌ی حرکتی که توسط رایانه کنترل می‌شود، دقت بسیار بالاتری خواهد داشت.
کاربرد دستگاه CNC فرز
کاربرد این دستگاه را نمی‌توان به صنعت خاصی محدود کرد. صنایع پزشکی، دفاعی، پتروشیمی، هوا فضا و ... هر یک به بالاترین میزان دقت برای ساخت قطعات نیاز دارند. بسیاری از صنایع برای مصارف ویژه‌ای نیاز به قطعات سفارشی دارند. در علوم پزشکی برای ساخت قطعاتی نظیر استخوان مصنوعی و ایمپلنت‌ها از این دستگاه استفاده می‌شود:
![دستگاه سی ان سی فرز]()
• بسیاری از قالب‌های اولیه که برای ساخت پروتز اعضای مصنوعی طراحی می‌شود، در دستگاه CNC ساخته می‌شود و سپس برای تولید انبوه وارد قالب‌گیری تزریقی و ... می‌شوند. اینها تنها بخشی از کاربردهای دستگاه CNC فرز برای ساخت قطعات منحصربفرد و پیچیده‌ی صنعتی است.
• از دیگر مصارف این دستگاه می‌توان به ساخت قطعات اتومبیل اشاره کرد. صنعت خودروسازی همواره به قطعاتی با طراحی پیچیده نیاز دارد که اغلب آنها توسط دستگاه‌های CNC قابل پردازش هستند.
• همچنین در صنایع هوافضا برای فرزکاری قطعات بسیار سخت نظیر تیتانیم معمولا از روش فرزCNC استفاده می‌کنند.
یکی از مزایای مهم دستگاه CNC این است که می‌توان از آن برای فرزکاری انواع قطعات نظیر فلز، چوب، و پلیمرها نیز استفاده نمود. به خصوص در مصارفی که به قطعات غیر فلزی با خواص نارسانا، مقاوم در برابر خوردگی و ... نیاز است، می‌توان از این دستگاه بهره برد.
انواع فرز CNC(از نظر تعداد محور- از نظر روش فرزکاری)
دستگاه CNC فرز از نظر درجه‌ی آزادی حرکت در گروه‌های دستگاه CNC فرز سه محور، چهارمحور و پنج محور دسته بندی می‌شوند:
• دستگاه فرز CNC سه محور: در این دستگاه‌ها ابزار برش در امتداد سه محور حول قطعه‌ی ثابت می‌چرخد. فرزکاری، ایجاد شیار، سوراخکاری و برش‌های لبه‌ای تیز از قابلیت‌های این دستگاه است.
• دستگاه فرز CNC چهار محور: وجود یک محور اضافی برای فرزکاری، تمایز این دستگاه با نوع سه محور آن است. در واقع در این مدل دستگاه قابلیت چرخش حول محور X را دارد که محور A نامیده می‌شود.
• دستگاه فرز CNC پنج محور: نوع پیشرفته‌تر دستگاه CNC مدل 5 محور آن است. اغلب قطعات پیچیده و حساسی که برای صنایع هوافضا، پزشکی، پتروشیمی و خودروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرند، توسط این دستگاه به راحتی ساخته می‌شوند.
چرخش حول محور X که با محور A مشخص می‌شود و محور Y که با محور B معرفی می‌شود، دو محور اضافی هستند که آزادی حرکت بیشتری در این دستگاه فراهم می‌کنند.
دستگاه CNC فرز برحسب نحوه عملکرد و متعلقات آن در سه نوع زیر شناخته می‌شود:
• دستگاه CNC فرز عمودی (VMC)
همانطور که از نام آن مشخص است، در این دستگاه ابزار برش و اسپیندل در زاویه‌ای عمود بر میز دستگاه قرار دارند. وضعیت قرارگیری ابزار به این شکل امکان برش‌های عمودی، ایجاد حفره، شیار و سوراخکاری را در این دستگاه فراهم کرده است. این دستگاه‌ها در مقایسه با نمونه‌ی افقی آن دید کامل‌تر و مناسب‌تری از قطعه به اپراتور می‌دهند.
![دستگاه CNC فرز]()
• دستگاه CNC فرز افقی (HMC)
در این دستگاه اسپیندل به موازات میز کار قرار گرفته است. از این رو برخلاف دستگاه CNC عمودی، این دستگاه برای سوراخکاری و ایجاد حفره کاربردی ندارد. اغلب کاربرد آنها برای برش‌های سطحی و ایجاد شیار در قطعه است.
شیارهایی که توسط این دستگاه در قطعه ایجاد می‌شود، بسیار سریع‌تر و دقیق‌تر از سایر دستگاه‌هاست. بیشترین کاربرد این ماشین صافکاری، مونتاژ کاری، ایجاد شیار بر روی سطح و جدا کردن قطعات از یکدیگر است. از مزایای این دستگاه می‌توان به سرعت بالاتر، ظرفیت و دوام بالاتر اشاره نمود.
انواع تیغه ها در دستگاه CNC فرز
انواع تیغه‌هایی که در دستگاه cnc فرز مورد استفاده قرار می‌گیرند، به شرح زیر است:
• تیغه فرز غلطکی
• تیغه فرز غلطکی پیشانی
• تیغه فرز انگشتی
• تیغه فرز پولکی
• تیغه فرز اره‌ای
• تیغه فرز مدولی
• تیغه فرز انگشتی مدولی
• تیغه فرز به شکل چرخ زنجیر
• تیغه فرز جناغی
• تیغه فرز کف تراش (همراه با تیغچه الماس ثاب تعویض)
• تیغه فرز شکل T
• تیغه فرز پیچ‌تراش
• تیغه فرز دم‌چلچله‌ای
• تیغه فرز فرم دهنده
![دستگاه CNC فرز]()
ویژگی های فرز CNC
دستگاه CNC فرز در مقایسه با ماشینهای تراش و فرزکاری از قیمت بالاتری برخوردار است. بنابراین صرف هزینه برای خرید و یا استفاده از آنها باید باید قانع کننده باشد. بخشی از مهم‌ترین ویژگی‌های این دستگاه که مورد توجه صنایع مختلف قرار گرفته است، در ادامه بیان می‌شود:
• سرعت پردازش و آماده‌سازی قطعه در مقایسه با دستگاه‌های تراشکاری بالاتر است.
• با توجه به دقت بالای کار، احتمال خراب شدن قطعه کمتر خواهد بود.
• در این دستگاه هزینه‌ی تولید یک قطعه‌ی پیچیده به مراتب پایین‌تر از کار با دستگاه‌های مختلف تراشکاری و فرز است.
مزایای تراش با فرز CNC
همانطور که پیش از این بیان شد، هریک از دستگاه‌های CNC بر حسب محورهای آنها قابلیت‌های متفاوتی دارند. اما در مجموع استفاده از این روش برای ساخت قطعات دارای مزایای زیر است:
• امکان پردازش طیف وسیعی از قطعات نظیر چوب، فلز و پلاستیک؛
• تطابق کامل نمونه پردازش شده با نقشه اولیه و تکرار پذیری بالا؛
• کنترل حرکت محورها توسط رایانه و برنامه‌های پیش‌نوشته منجر به کاهش خطاهای انسانی و افزایش بازدهی دستگاه خواهد شد.
معایب تراش با فرز CNC
در مقابل مزایای این دستگاه، باید معایب آنها را هم در نظر داشته باشید:
• گران‌قیمت بودن دستگاه CNC و در نتیجه بالا بودن هزینه‌ی تولید قطعات نسبت به سایر روش‌ها همچون پرینت سه بعدی؛
• محدودیت در ماشینکاری قطعات بسیار پیچیده؛
• تولید بالای مواد زائد در اثر فرایندهای تراشکاری و افزایش هزینه خرید مواد اولیه.
![دستگاه CNC فرز]()
قیمت دستگاه CNC فرز
با توجه به تنوع دستگاه CNC و رتبه بندی آنها از ساده تا پیشرفته، قیمت‌های متفاوتی برای آنها در نظر گرفته شده است. قیمت یکی از عوامل مهم و تعیین کننده در خرید دستگاه CNC فرز است. پیش از انتخاب دستگاه مورد نظر ابتدا باید چند مسئله را در نظر بگیرید:
• ابتدا میزان بهره‌وری که از این دستگاه انتظار دارید را برآورد کنید: چه تعداد ساعت در روز؟ همچنین عمده قطعاتی که در دستگاه پردازش می‌شوند را بررسی کنید: از چه میزان سختی برخوردارند؟
• مورد بعدی این است که دستگاه را برای تولید چه قطعاتی نیاز دارید؟ به عبارتی تا چه میزان دقت و حساسیت در کار شما اهمیت دارد. پاسخ این سوال به شما کمک می‌کند مناسب‌ترین دستگاه را انتخاب کنید.
• نکته‌ی دیگر میزان بودجه‌ای است که برای خرید دستگاه در نظر گرفته‌اید. در حال حاضر شرکت‌های مختلفی تولیدکننده‌ی دستگاه‌های CNC هستند. از جمله معروف‌ترین این کمپانی‌ها برند Fadal، HASS و Mazak است که هریک در قیمت‌های متفاوتی عرضه می‌شوند. برند Fadal به عنوان مقرون بصرفه‌ترین محصول و Mazak گرانترین آنهاست.
• مبحث دیگر، میزان پیشرفته بودن دستگاه است. مسلما دستگاه‌های سه محور ارزان‌تر از نوع چهارمحور آن هستند. به همین ترتیب مدل دستگاه CNC فرز پنج محور گرانترین نوع این دستگاه‌هاست.
سرعت پیشرفت صنعت سبب شده‌است هر روزه شاهد ساخت ماشین‌آلاتی با قابلیت‌های پیشرفته‌تری باشیم. این ماشین‌آلات با تکنولوژی پیشرفته بدون هیچ دردسری قادر به تولید قطعات پیچیده خواهند بود.
استفاده از این دستگاه‌ها برای هر صنعتی نیاز است. اما باید توجه داشت که کدام روش ساخت در عین کیفیت بهتر، صرفه‌ی اقتصادی خواهد داشت. در حال حاضر استفاده از دستگاه CNC فرز به دلیل بالا بودن قیمت آن، برای تولید قطعات روش گران‌قیمتی است.
بنابراین بسیاری از صاحبان صنایع تنها برای ساخت قطعات ویژه که با دیگر روش‌ها امکان ساخت آن وجود ندارد، از این روش استفاده می‌کنند. در مجموع می‌توان گفت این دستگاه هرآنچه را که در طراحی مد نظر داشته باشید با بیشترین دقت بر روی قطعه‌ی خام اجرا می‌کند. بنابراین روشی کاملا قابل اعتماد برای ساخت قطعات پیچیده و بسیار حساس نظیر قطعات توربین است.