معرفی جامع و کاربردی CNC دریل

سی ان سی دریل دو هد

 

CNC دریل، یک فرآیند ماشینکاری سی ان سی است که در ایجاد سوراخ در قطعات کاربرد دارد.

در نتیجه، در ساخت قطعات و تولید محصولات بسیار مورد استفاده است، به ویژه در پروسه ساخت محصولاتی که دارای قطعات مختلفی هستند و نیاز به مونتاژ دارند.

این مقاله در مورد فرآیند عملکرد این ماشین ها، ساختار، کاربردها، نکات مهم در استفاده، مزایای بهره وری از آنها و همینطور آشنایی با اصطلاحات کاربردی در مورد ماشین های CNC دریل می باشد.

 

CNC دریل چیست :

با توجه به پیشرفت تکنولوژی و افزایش نیاز به دقت و سرعت بالاتر در فرآیندهای ساخت و تولید در صنایع مختلف . از طرفی نیاز فرآوان به قطعات فلزی در سازه ها و ماشین آلات گوناگون ، که خود متشکل از چندین قطعه می باشند. نیاز فزاینده ای را به قطعات فلزی خام که دارای برش های دقیق و سوراخ کاری هایی بسیار منظم، در قطرهایی بسیار دقیق و مناسب باشند را افزایش میدهد، لذا راهکار موجود برای تولید این قطعات بی نقص استفاده از دستگاه های CNC برش و CNC دریل می باشد.

CNC دریل

ماشین سی ان سی دریل با بهره گیری از ابزار تارت

 

ماشین های CNC دریل از یک ابزار برش دوار (مته سوراخکاری و یا مته قلاویز) برای ایجاد سوراخ و یا ایجاد رزوه در محصول استفاده می کند. حفره های ایجاد شده در دریلکاری، ابعاد مته های سوراخکاری CNC  را می گیرد و در بیشتر زمان ها در جای دادن پیچ ها و پین ها مورد استفاده قرار می گیرد. در نتیجه، این فرآیند در میان محصولاتی که نیاز به مونتاژ قطعه دارند، رایج است. و با ایجاد سوراخکاری بسیار منظم ، دقیق و بی عیب بر روی سطح قطعه کار، فرآیند اسمبل و نصب ماشین آلات و تجهیزات صنایع را بسیار آسان و سریع می کند. علاوه بر این کاربرد، آنها برای ایجاد زیبایی در قطعه نیز مناسب هستند.

 

• باتوجه به نیاز به انطباق پذیری در مونتاژ قطعات حاصل از فرایند دریل کاری ، دقت بسیاری در این پروسه مورد نیاز است که دستگاه CNC دریل این دقت را با کیفیت و سرعت بالایی ارائه می نماید.

توسط این دستگاه شما قادر خواهید بود تا درون قطعات مختلف سوراخ هایی را با دقت بسیار بالا ایجاد نمائید. سوراخ های ایجاد شده دارای کیفیت بسیار بالا و میزان خطایی بسیار ناچیز می باشند. با توجه به فرآیند خودکار صورت گرفته در این ماشین ها و همینطور انجام تمامی محاسبات و حرکت دقیق محورها توسط کنترلر کامپیوتری، کمترین نیاز به اپراتور در دستگاه فوق وجود دارد. و کلیه فرآیندها با دقتی بالا و سرعتی بینظیر انجام می پذیرد.

• یکی از ویژگی های اصلی این ماشین ها ، ایجاد سوراخهایی با قطر زیاد و کاملا بر طبق نقشه مشخص شده بر روی قطعه کار می باشد، که تقریبا توسط اپراتور و بصورت دستی امکان پذیر نمی باشد.

 

مزایای CNC دریل :

سوراخکاری فلزات توسط ماشین CNC دریل ، مزایای بسیاری نسبت به فن آوری سنتی دارد که در اینجا به برخی از آنها می پردازیم :

1. 1. دقت بالاتر: این روش نسبت به روش های دریل سنتی بسیار دقیق می باشد و مشکلات حاصل از خطای انسانی در این فرآیند بطور کامل حذف گردیده است.
   2. تکرارپذیری فرآیند : و یا به عبارتی اطمینان از اجرای یک فرآیند و حصول یک نتیجه در تکرار آن فرآیند بر روی قطعات متعدد، در تیراژهای بالا تولید و ساخت قطعاتی که در آینده نیاز به مونتاژ دارند ، بسیار مهم است. لذا با توجه به اینکه حفاری سوراخ CNC با کامپیوتر کنترل می شود و آن را بسیار دقیق و تمیز می کند. در نتیجه، تولیدکنندگان نیازی به نگرانی در مورد سازگاری با حفاری مشابه بر روی قطعات زیاد ندارند.
   3. تطابق پذیری بیشتر: این فرآیند با بسیاری از مواد از جمله پلاستیک، فلز و سایر مواد کامپوزیتی سازگار است.
   4. تنوع در عملیات : برخی از این ماشین ها دارای ویژگی هایی هستند که کیفیت و یا سرعت عملیات حفاری را بهبود میبخشند.

• برخی با استفاده از چند اسپیندل به شما امکان نصب چندین سر دریل را می دهند و سوراخ هایی را به طور همزمان بر روی قطعه کار و حتی در جهات مختلف ایجاد کنید.
• برخی با امکان تعویض اتوماتیک مته می توانند چندین حفره مختلف را ایجاد و یا قلاویز نمایند.

5. سرعت بالاتر : سرعت بسیار بالاتر باتوجه به حذف فرآیند انسانی سوراخکاری و اندازه گیری و نشانگذاری بر روی قطعه کار و در نتیجه افزایش سرعت و استفاده بهینه از پتانسیل های اسپیندل و دستگاه.

6. کاربرد در فرآیندهای رزوه کاری

 

کاربردهای دریل CNC

دریل  CNC کاربردهای گسترده ای دارد. در زیر چند مورد از کاربردهای صنعتی این فرآیند معرفی می شود:

ساخت ورق فلزی

این فرآیند برای حفاری در خودرو، هوافضا، و قطعات ساختمانی مناسب است – به عنوان مثال، داشبورد، موتور، و غیره.این فرآیند با سایر فرآیندهای ماشینکاری CNC، مانند فرز و تراشکاری همراه است.

تولید چوب

عملیات سوراخکاری بخش مهمی از تولید چوب است.با دستگاه، سازندگان چوب می توانند از اتوماسیون، دقت، دقت و تحمل بالا لذت ببرند.علاوه بر این، صنعت به زیبایی شناسی اهمیت می دهد، چیزی که فرآیند تضمین می کند.

ساخت قطعات و تجهیزات مورد نیاز در کامپیوتر

در صنعت هنگام ساخت قطعات و تجهیزات کامپیوتری از دریل CNC استفاده می شود.این قطعات نیاز به سوراخکاری فراوانی دارند. زیرا به طور عمده مونتاژ می شوند و دقت به دست آمده از فرآیند بسیار مهم است.

 

اجزاء ماشین CNC دریل

CNC دریل بر مبنای کنترل دیجیتال مبتنی بر رایانه ساخته شده است. لذا مشابه اکثر ماشین های CNC دیگر شامل اجزائی از جمله :

بدنه ماشین، اسپیندل جهت دریل، کنترلر CNC،کامپیوتر و رابط کاربری، مکانیزم حرکتی، منبع تغذیه، پمپ آب صابون و غیره می باشد.

بدنه ماشین ، در دستگاه های CNC دریل از اهمیت بسزایی برخوردار است.

این ماشین جهت دریل فلزات و متریال های سخت و قطور نیاز به تحمل فشارهای عمودی و یا جانبی زیادی دارد و در حین فرایند دریل نیز باید ساختاری پایدار و بدون تنش داشته باشد تا در کیفیت کار و سوراخکاری تاثیری نگذارد. از طرفی جابجایی دکلی سنگین ، با سرعتی بالا در راستای اجرای نقشه و در جابجایی بین نقاط مختلف سوراخکاری نیازمند سازه ای ایستا و صلب می باشد که تحمل این مسئله را داشته باشد.

دقت و استحکام این بخش تاثیری مستقیم بر روی تمامی فرآیندهای شکل گرفته در این ماشین و کیفیت قطعه کار نهایی دارد.

اسپیندل ها در این ساختار وظیفه اصلی سوراخکاری و دریل را بر عهده دارند ، لذا انتخاب اسپیندل، متناسب با نیاز دستگاه، از اهمیت بسازایی برخوردار است.

کنترلر CNC نقش رابط بین فرامین کامپیوتر و تک تک اجزا دستگاه ، از جمله موتورهای حرکتی (تعیین میزان شتاب ، سرعت حرکت و جابجایی، هدایت محورها در جهت و به میزان تعیین شده، سرعت اسپیندل) ، فرامین شیرهای برقی و پمپ آب صابون، دریافت فیدبک های دستگاه و غیره را برعهده دارد.

کامپیوتر و رابط کاربری، نقش دریافت نقشه کار از اپراتور دستگاه، تبدیل نقشه به کدهای قابل فهم کنترلر و رابط کاربریی جهت بررسی فرآیند دریل و همچنین مشاهده خطاها و اصلاح ایرادات طراحی و تنظیمات دستگاه را بر عهده دارد.

 

نحوه عملکرد ماشین CNC دریل

CNC دریل مکانیزمی شبیه به سایر عملیات ماشینکاری CNC ، مانند فرآیند ماشینکاری داخل تراش (Boring) دارد.

در زیر یک روش گام به گام در مورد نحوه انجام عملیات حفاری آورده شده است.

آماده سازی :

• ابتدا، نقشه دریلکاری را با توجه به قطعه کار و نیازهای کار، با استفاده از نرم افزارهای CAD مانند Autodesk Inventor یا SolidWorks طراحی می کنیم. فایل CAD به اپراتور دستگاه اطلاعات فنی در مورد اجزاء مانند تلرانس، ابعاد و غیره را می دهد.
• سپس اپراتور توسط نرم افزار CAM ضمن تعریف مشخصاتی از قبیل نوع مته ، سرعت محور ها و سرعت اسپیندل و… نقشه CAM را آماده می کند و از طریق فلش و یا هارد به کامپیوتر دستگاه منتقل می نماید.
• در کامپیوتر نقشه اجرا شده و تبدیل به G-Code (کدهای قابل فهم و مرحله به مرحله، جهت استفاده ماشین CNC) می گردد.
• با اتصال مته ها، دستگاه CNC دریل را آماده کنید.
• قطعه کار را روی دستگاه محکم نمائید.
• تنظیمات اولیه از قبیل معرفی نقطه صفر کار، به ماشین توسط اپراتور انجام می شود.

اجرا :

• در نهایت عملیات سوراخکاری را اجرا کنید (پس از زده شدن استارت دستگاه، فرآیند دریل آغاز می شود) و حال عملکرد دستگاه را تماشا کنید.
• در این مرحله برنامه ای در کامپیوتر، فرامین G-Code ایجاد شده را از طریق کابل LAN به کنترلر منتقل می نماید.
• سپس کنترلر فرامین را از طریق خروجی های متعددی که دارد به تک تک موتورها و ابزارهای کنترلی ارسال می نماید و از طریق ورودی های تعبیه شده بر روی برد خود ، بازخوردهای فرآیند را دریافت و به کامپیوتر منتقل می نماید.
• حال محورها، مته را به موقعیت مناسب منتقل کنید.
• با توجه به تنظیمات از پیش تعین شده. مته با سرعت چرخش، سرعت تغذیه و موقعیت مشخص شده، سوراخ‌هایی را با عمق و قطر مناسب برش می‌دهد.
• پس از اتمام کار، قطعه آماده را بررسی کنید. و احتمال خطا یا نقص را ارزیابی نمایید.
• در این مرحله، قطعه کار بصورت دستی توسط اپراتور و یا بصورت اتوماتیک با قطعه خام جدید جایگزین می شود.
• فرآیند مجدد استارت می خورد.

 

نکاتی در زمینه CNC دریل :

• انتخاب سر مته مناسب : یکی از عیوب رایج در حفاری ها با CNC دریل میتواند ناشی از انتخاب سری مته نامناسب باسد. این انتخاب باید با توجه به جنس و ساختار ورق ودستورالعمل حفاری مدنظر صورت پذیرد.
• تراشه های حاصل از حفاری باید در حین و پس از فرآیند دریل، شکسته شوند یا از سطح کار برداشته و یا کنار زده شوند. درغیر اینصورت ممکن است باعث شکستن مته و یا پایین آمدن کیفیت حفاری و سوراخکاری گردند.

** برش مته در سوراخی انجام می شود که فضای باریکی است، براده های برش باید از طریق شیار مته تخلیه شوند. بنابراین شکل یا اشکال براده تاثیر زیادی بر عملکرد ابزار حفاری خواهد داشت. اشکال رایج تراشه از جمله تراشه های پوسته ای، تراشه لوله ای، تراشه مارپیچی، تراشه های فن شکل، تراشه های پودر مانند و غیره.کنترل تراشه یک عامل کلیدی در ماشین کاری حفاری است، زمانی که اشکال تراشه نامناسب باشد، مشکلاتی ایجاد می شود:

1) تراشه های نازک، شیار لبه برش را مسدود می کنند و بر دقت سوراخ کاری تأثیر می گذارند. عمر بیت را کاهش می دهند و حتی ابزار را می شکنند، مانند تراشه های پودر مانند.

 

2) تراشه های برش طولانی در اطراف بیت مانع از عملیات می شود،که باعث می شود بیت بشکند یا مانع از ورود مایع برش به سوراخ شود، مانند تراشه های مارپیچی.

جهت جلوگیری از این مسئله می توان از روش های مختلفی استفاده کرد. ازجمله برداشت خوراک چند مرحله ای در دریل کردن ، نصب تراشه شکن یا استفاده از مته های دارای بیت شکن تراشه.

 

• تنظیم سرعت اسپیندل و سرعت پیشروی که باید باتوجه به جنس قطعه کار و مته تنظیم گردد.

 

انواع دستگاه CNC دریل

انواع مختلفی از دستگاه های دریل برای این فرآیند استفاده می شود و مانند هر ابزار CNC دیگری، هر کدام ویژگی ها و ظرفیت های خود را دارند. در اینجا ماشین های رایجی که می توانید استفاده کنید و کاربردهای اساسی و خاص آنها معرفی گردیده است.

 

1. CNC پرس مته عمودی (Upright CNC Drill Press)

پرس مته عمود

 

CNC پرس مته عمودی ، بیشترین کاربرد را در سوراخکاری قطعات سنگین و بزرگ دارد. نسخه دستی آن نیز وجود دارد. در این نوع دریل موقعیت مته نسبت به میزکار ثابت است و اپراتور باید قطعه کار را با سر دریل تنظیم کند.

2. CNC پرس مته با بازوی شعاعی (Radial Arm CNC Drill Press)

سی ان سی پرس مته با بازوی شعاعی

 

این دستگاه دارای یک اسپیندل متحرک است که با جابجایی نسبت به قطعه کار ثابت، باعث تطبیق پذیری بیشتر می گردد. در این نوع ماشین اسپیندل بر روی بازوی شعاعی نصب می شود. و قادر به جابجای در امتداد آن است. از طرفی بازوی شعاعی نیز قادر به چرخش بدور محور ستون ماشین می باشد. لذا قادر به انجام چندین عملیات دریل در یک برنامه و در نقاط مختلف قطعه کار می باشد.

3. ماشین CNC دریل سری (Gang drilling machine)

ماشین سی ان سی دریل گنگ یا سری

 

این پرس دارای چندین هد (اسپیندل) است. در این دستگاه چندین هد (اسپیندل) بر روی یک بازوی دستگاه نصب می شود. این امر، امکان انجام چندین عملیات دریلکاری را به طور همزمان فراهم می کند.

 

4. دستگاه CNC دریل مولتی اسپسندل یا اسپیندل های چند سر ( Multiple Spindle Drilling Machine )

دستگاه سی ان سی دریل مولتی اسپیندل

 

دستگاه های دریل اسپیندل چند سر دارای چندین سری مته است که بر روی یک اسپیندل قرار میگیرد. آنها برای عملیات متوالی بر روی یک قطعه کار که نیاز به سورخکاری های متعدد و در فواصل معمولا نزدیک دارد مناسب هستند.

در این نوع دستگاه دریل می توانید همزمان چندین هد دریل را متصل کرده و قطعه کار را سوراخ کنید. این نوع دستگاه، یکی از رایج ترین ماشین ها در کارگاه بسیاری از ارائه دهندگان خدمات ماشینکاری CNC می باشد.

 

5. پرس میکرو دریل ( Micro Drill Press )

سی ان سی میکرو دریل

در زیر می توانید ویدئویی از کارکرد ماشین CNC میکرو دریل را مشاهده فرمائید. در صورت تمایل می توانید، سورس اصلی این ویدئو را در یوتیوب و از طریق این لینک مشاهده نمایید.

 

عملکرد سی ان سی میکرو دریل

 

پرس های میکرو دریل دقت بالایی دارند. بر روی آنها مته هایی کوچک سوار می شود. که در نتیجه برای سوراخ کردن قطعاتی که نیاز به تلورانس و دقت بالایی دارند مناسب هستند.

6. ماشین دریل با بهره گیری از ابزار تارت ( Turret-type Drilling Machine )

ماشین سی ان سی دریل با بهره گیری از ابزار تارت

 

 

در این ماشین ها ابزار تارت به عنوان مخزنی جهت قرارگیری و تعویض ابزارهای مختلف دریل استفاده می شود.

این نوع دستگاه دریل دارای یک تارت با چندین هد دریل می باشد. در نتیجه، برای عملیات حفاری که نیاز به تغییر مداوم ابزار بر روی قطعه کار وجود دارد، مناسب هستند.

در ابزار تارت از دو مکانیزم برای اتصال ابزار استفاده می گردد : VDI و BMT

مقایسه مکانیزم های اتصال در ابزار تارت (VDI در مقابل BMT)

 

• در مکانیسم VDI اتصال هولدر به طبلک تارت توسط یک شفت دندانه دار می باشد و قفل شدن هولدر بصورت فشاری است. باز و بسته شدن هولدر توسط یک پیچ آلن صورت می گیرد. این سیستم به ما اجازه تعویض ابزار را با سرعتی زیاد میدهد. این ساختار عملکردی بهینه در سرعت های بالا و عملکردهای نسبتا ضعیف را دارا می باشد و لذا در بسیاری از صنایع استفاده می گردد.
• در زمان استفاده از دستگاه های سنگین تراش از مکانیسم BMT استفاده می شود. چرا که مستحکم تر و ایمن تر است و قدرت بالایی در ماشینکاری ارائه می نماید. در این مکانیسم هولدر توسط 4 پیچ و 4 پین در جای خود ثابت می گردد. و ابزار بصورت فیکس و ثابت مورد استفاده قرار میگیرد. لذا در دستگاههایی که نیاز به تعویض ابزار زیاد وجود دارد و عملکردی سریع دارند مورد استفاده قرار نمی گیرد.

 

سوالات متداول

چه نوع مته ای برای سوراخ های عمیق استفاده می شود؟

متداول ترین مته برای ایجاد سوراخ های عمیق، مته شیار سهموی Parabola Flute Drill  (پیچش فوقالعاده طولانی) است. این به دلیل دهانه بزرگتر شیار آن است که به تخلیه تراشه کمک می کند.

 

تفاوت بین فرز CNC و CNC دریل در چیست؟

حفاری سوراخ CNC شامل برش عمودی قطعه کار است. در حالی که فرز به شما امکان می دهد به صورت افقی، مورب و عمودی برش دهید.

 

رزوه کاری در دریل چیست؟

از رزوه برای ایجاد سوراخ هایی برای عبور پیچ استفاده می شود.ماشینکاری رزوه یا رزوه کاری شامل فرایند ترکیبی سوراخکاری و رزوه زنی می باشد.

 

نتیجه :

CNC دریل فرآیند سوراخکاری و حفاری بر روی سطح قطعه یا محصول می باشد. بخصوص در زمانی است که نیاز به دقت، سرعت و تکرار پذیری زیاد وجود داشته باشد. این نوع ماشینکاری معمولا در محصولاتی بکار می رود که نیاز به مونتاژ داشته باشند.

 

منابع :

یک

دو

سه