מכונת Computer Numerical Control) CNC) היא מכונת עיבוד חומר הנשלטת על ידי בקר ממוחשב ויכולה לייצר מוצרים בודדים מחומרים שונים וסדרות של מוצרים זהים בעזרת סט הוראות מתוכנת.
המכונה המבוקרת עשויה להיות רובוט, רוטר, מחרטה, רתכת, מכונה להטבעה מתכת, לייזר או מכונת חיתוך באמצעות סילון מים, וגם שילוב של מספר מכונות.
בהמשך המאמר ננסה לענות על השאלות הבאות:
- מה זה בכלל CNC?
- איך לתכנת מכונת CNC לפני תחילת עבודה?
- איך לשלוט בתנועת המכונה?
- באילו תעשיות ניתן להשתמש במכונת CNC?
מה זה CNC?
CNC זו שיטה לאוטומציה ובקרה של כלי עיבוד חומר באמצעות תוכנה.
מכונת CNC היא מכונת עיבוד חומר (עיבוד שבבי, מחרטה, כרסומת וכו') הנשלטת על ידי בקר ממוחשב. ההוראות ניתנות בשפת G-Code, שהיא שפת הוראות סטנדרטית בעולם התיב"ם (תכנון באמצעות מחשב). התכנון בעזרת המחשב מאפשר עבודה מדויקת מאוד, וגם – וזה אחד היתרונות הגדולים של השיטה – ייצור סדרות גדולות של מוצרים זהים לחלוטין בעזרת סט הוראות בודד.
כיום חלק גדול ממכונות ה – CNC הן אוטומטיות לחלוטין, וכוללות מערכת משוב מתקדמת שמנתחת את מהירות ומיקום החותכים, ומשנה את ההוראות על פי הצורך.
עיבוד CNC משתמש בהוראות של תוכנות CAD (עיצוב בעזרת מחשב – Computer-Aided Design) ליצירת חלקים. התהליך הוא למעשה סוג של "ייצור בחסר", כלומר כל החלקים הדרושים נחתכים מגוש חומר גלם גדול של מתכת, פלסטיק, עץ או חומרים אחרים.
מכונות CNC הפכו להיות כלי ייצור שלא יסולא בפז עבור תעשיות רבות ומגוונות. מכונות אלו משמשות ליצירת חלקים ורכיבים במגוון רחב ביותר של תעשיות, החל מרכיבים בתעשיית הרכב והתעופה, וכלה בייצור מכשירים עדינים בתחום הרפואה, וכל מה שבאמצע.
תכנות מכונת CNC לפני תחילת עבודה
כדי לקבל מוצר איכותי, שמתאים במדויק לתכנית, יש להשקיע בהכנת ההוראות למחשב.
הכל מתחיל בתוכנת CAD כלשהי. זה השלב שבו יוצרים את האובייקטים הדו-ממדיים (או התלת-ממדיים) לעיבוד. חבילות של תוכנות CAD מודרניות מסוגלות גם לייבא עיצובים דו-ממדיים ותלת-ממדיים במגוון רחב של פורמטים. הקבצים הנפוצים והשימושיים ביותר עבור עבודת CNC הם קבצים "וקטוריים".
לאחר עיצוב האובייקט, מגיע שלב CAM (ייצור בעזרת מחשב – Computer-Aided Manufacturing). המודול הזה משולב בדרך כלל בחבילת ה – CAD, ומטרותיו הן:
- יצירת "נתיבי כלים" (Tool Paths) לחיתוך (מבחוץ) או לכרסום (מבפנים) של האובייקט מתוך גוש החומר הגולמי.
- יצירת קובץ אחד או יותר של הוראות בשפת G-code, אשר יתרגמו את ההוראות לשפת מכונה, ויקבעו כיצד להניע את החותכים לאורך נתיבי הכלים הללו.
תוכניות CAM בדרך כלל אינן קשורות באופן ייעודי למכונת CNC ספציפית, ולכן יש צורך לעיתים להשתמש ב – Post Processor ספציפי כדי ליצור את G-code הנכון עבור מכונה נתונה.
לבסוף יש לשלוח את ההוראות מקבצי ה – G-code למכונה, כדי להגדיר את התנועות הנדרשות על ידי הכלי לשם חיתוך החומר. זה נעשה באמצעות אפליקציה ייעודית, שסורקת את קובץ ה – G-code שורה אחר שורה, ושולחת את ההוראות למכונה, או ליתר דיוק לבקר המכונה.
איך לשלוט בתנועת המכונה?
מכונות CNC רבות מסוגלות לפעול ללא השגחה במהלך כל מחזור העיבוד שלהן, ולשחרר את המפעיל לבצע משימות אחרות. שיטת CNC מעניקה מספר יתרונות נוספים כמו יכולת לתכנן את זמן העיבוד הצפוי עבור כל חומר עבודה, צמצום מספר טעויות האנוש, וגם הפחתת עייפות המפעיל.
התפקיד הבסיסי ביותר של כל מכונת CNC היא בקרת תנועה מדויקת ועקבית. זהו הלב של השיטה. לכל סוגי ציוד ה – CNC יש מספר כיווני תנועה הנקראים צירים. צירים אלו ניתנים למיקום בצורה מדויקת ואוטומטית לאורך מסלול מוגדר, במקום לגרום להם לנוע על ידי סיבוב ידני של ארכובה וגלגלים ידניים כפי שנדרש במכונות קונבנציונליות.
סוג התנועה יכול להיות מהיר, לינארי או מעגלי; כמות התנועה וקצב התנועה ניתנים לתכנות.
פקודת CNC מבוצעת בתוך הבקר, שבדרך כלל אומר למנוע להסתובב מספר מדויק של פעמים. המנוע בתורו מסובב בורג כדורי, והבורג הכדורי מניע את הציר הליניארי.
התקן משוב בקצה הנגדי של הבורג הכדורי מאפשר לבקרה לאשר שמספר הסיבובים המצוין אכן בוצע. מספר הסיבובים של המנוע בציר קובע במדויק את כמות התנועה הליניארית לאורך הציר, ומתכנת ה – CNC צריך להכיר את כיווני התנועה (הצירים) הניתנים לתכנות והזמינים עבור מכונת ה – CNC הספציפית.
השמות עבור צירים לינאריים הם X, Y, Z, U, V, W, ועבור צירים סיבוביים A, B, C. ישנם שלושה סוגי תנועה נפוצים ביותר, הזמינים כמעט בכל סוגי ה – CNC:
- תנועה מהירה (נקראת גם מיקום) – סוג תנועה זה משמש לפקודה על תנועה בקצב המהיר ביותר האפשרי של המכונה. הוא נועד למזער את הזמן הלא פרודוקטיבי במהלך מחזור העיבוד. שימושים נפוצים לתנועה מהירה כוללים את הצבת הכלי במקום החיתוך, והזזה של הכלי עם סיום המשימה. תנועה זו משמשת גם לניקוי מתגים ומכשולים אחרים.
- תנועת קו ישר – סוג תנועה זה מאפשר למתכנת לפקד על תנועות קו ישר בצורה מושלמת. זו גם מאפשרת למתכנת לקבוע את קצב התנועה (קצב ההזנה) שישמש במהלך התנועה. ניתן להשתמש בתנועה בקו ישר בכל פעם שנדרשת תנועת חיתוך ישרה, כולל בעת קידוח, וכרסום משטחים ישרים.
- תנועה מעגלית – סוג תנועה זה גורם למכונה לבצע תנועות בצורה של נתיב מעגלי והוא משמש ליצירת רדיוסים במהלך עיבוד שבבי.
מכונת CNC של עסק ספציפי עשויה לכלול סוגי תנועה נוספים בהתאם ליישום איתו עובדים.
באילו תעשיות ניתן להשתמש במכונת CNC
אחד היתרונות הגדולים ביותר של עיבוד חומר במכונות CNC, כמו שצויין, היא היכולת לייצר צורות וקווי מתאר מורכבים ומדויקים על ידי עיבוד חומרים בעזרת כלי עבודה. רמות הדיוק שאפשר לייצר באמצעות מכונות CNC עולות בהרבה על יכולת הדיוק האנושית. מכונות CNC מסוגלות לספק למשתמשים מסחריים ופרטיים כאחד יעילות ודיוק שכלים אחרים אינם יכולים להשתוות אליהם.
ניתן להשתמש במכונת CNC לעץ, כולל גילוף דו-ממדי ותלת-ממדי לייצור דלתות ורהיטים ויישומים נוספים. במכונת CNC למתכת ניתן לבצע פעולות כמו כיפוף, ערגול, חריטה, כרסום, קידוח ועוד.
בתחום הרפואה מכונות CNC משמשות במגוון רחב ביותר של יישומים, החל ביצירת כמויות של ציוד חד פעמי, דרך ייצור עזרים אורטופדיים, מארזים מותאמים אישית וכו', ועד לבניית אבות-טיפוס של מכשירים ניסיוניים חדישים או בניית מכשירי MRI, ועוד.
בתחום התעופה והחלל מכונות CNC מסוגלות לעמוד בדרישות המדויקות ביותר, עד לרמה של מיקרונים בודדים, ולעבד חומרים עמידים במיוחד כגון טיטניום, אלומיניום, ניקל וכו'.
בתחום התחבורה, שדורש רכיבים חזקים במיוחד כדי להוביל מטענים כבדים למרחקים, מכונות CNC משמשות לבניית חלקים לרכבות משא ונוסעים, משאיות ומכוניות.
בתעשיית הנפט והגז מכונות CNC מייצרות חלקים לצינורות, בתי זיקוק, אסדות גז וכו'.
מכונות CNC נמצאות גם בתעשיית האלקטרוניקה לייצור שבבים, בתעשיות הביטחוניות ועוד ועוד.
מכונת CNC המומלצת על ידי חברת גרביט
Notus Plus
סדרת NOTUS PLUS הן מכונות CNC עוצמתיות. המכונות מיועדות לעבודה אינטנסיבית ורציפה. המכונה מגיעה עם מנועי סרבו (SERVO) עוצמתיים, שולחן ואקום, מחליף כלים אוטומטי, מערכת קירור מובנית, תוכנה מתקדמת ומצלמה.
ניתן למצוא אצלנו מגוון מכונות CNC מתאימות לכל סוגי העסקים ולכל תקציב. כך למשל, דגם MISTRAL הוא מוצר קומפקטי מתוצרת COMAGRAV. מכונת CNC בעלת שטח עבודה של 1000X1000 מ"מ. אידיאלית עבור חברות קטנות. בדגם MISTRAL גרסה מקצועית עם מנועי SERVO או גרסה עם מנועי STEPPER, המציעה מחיר טוב בקטגוריה זו של מכונות. המכונה מתאימה בעיקר לעבודה עם פרספקס, ייצור אביזרי פרסום, ייצור מתכת ועיבוד עץ.
כל המכונות מתוצרת COMAGRAV בנויות מקונסטרוקציית פלדה חזקה ומדויקת המתאימה לעבודה אינטנסיבית לאורך שנים רבות. בנוסף, המבנה המאסיבי של המכונות מבטיח יציבות ודיוק בעבודה.
לסיכום, מכונת CNC היא מכונת עיבוד חומר משוכללת שמקבלת הוראות ממוחשבות, וממירה אותן לפעולות חיתוך מדויקות. המכונה מסוגלת להתמודד עם חומרי גלם מגוונים, המתאימים לתעשיות גדולות וגם לעסקים פרטיים קטנים ובינוניים.
