اشتباهاتی که هنگام طراحی برای دستگاه CNC باید از آن اجتناب کنید

امروزه دستگاه سی‌ان‌سی بسیار پرکاربرد و پرطرف‌دار است. فرایند سی‌ان‌سی یک فرایند ساخت همه‌کاره و قابل‌اعتماد است و با طیف وسیعی از فلزات سازگار است.

بسیاری از مهندسان و طراحان محصول با فرایند ماشین‌کاری CNC آشنا هستند. آن‌ها حتی ممکن است قطعات را به طور اختصاصی برای دستگاه CNC طراحی کنند. با این حال گاهی حتی باتجربه‌ترین افراد حرفه‌ای در این زمینه نیز به‌درستی عمل نمی‌کنند. دستگاه‌های CNC دارای مزایا و معایب منحصربه‌فردی هستند و طراحان باید برای ساخت بهترین قطعات ممکن کار با جنبه‌های مثبت و منفی این تجهیزات را بیاموزند. عدم انجام این کار می‌تواند منجر به تولید یک قطعه ناکارآمد شود.

چندین قانون کلی و اصلی برای طراحی قطعات برای ماشین‌کاری CNC باید رعایت شود. ممکن است این سؤال برای شما پیش بیاید که رایج‌ترین اشتباهات طراحی برای دستگاه CNC چیست؟ مهم‌ترین اشتباه طراحی برای برش‌کاری که موجب نقص در قطعه تولیدی می‌شود چیست؟ در صورت آگاهی از این اشتباهات، اجتناب از آن‌ها آسان است. در این راهنما، نحوه طراحی قطعات برای ماشین‌کاری CNC شرح داده شده است. این راهنما نشان می‌دهد که چگونه باید در طراحی قطعات CNC کار کنید و چه اشتباهاتی را نباید انجام دهید. موارد ذکر شده پیش رو، از رایج‌ترین اشتباهات طراحی برای دستگاه CNC هستند که طراحان هنگام ساخت قطعات مرتکب می‌شوند.

اشتباهات طراحی برای دستگاه CNC

فرایند برش در دستگاه CNC یک فرایند کامپیوتری است و دستگاه می‌تواند با توجه به کدها و فرمان‌های وارد شده، دستورات را به‌کرات و بدون نیاز به حضور کارور انجام دهد. اما عنصر انسانی هنوز در این فرایند یک عنصر حیاتی است و این تجهیزات بدون طرح‌های اولیه قادر به انجام فرایند نیستند.

تولید یک قطعه ناکارآمد به‌صورت عمده یا از نقص دستگاه نشئت می‌گیرد یا از ایرادات طرح وارد شده به دستگاه. این مشکل، چه به علت ایراد دستگاه باشد چه اشتباه طراحی برای برش‌کاری قابل‌حل است. این راهنما، اشتباهات طراحی برای دستگاه CNC، را که افراد در طول طراحی قطعات مرتکب می‌شوند، از پیچیدگی بیش از حد طراحی تا ایجاد قطعات ساختاری شکننده، بیان می‌کند.

پیچیدگی بیش از حد طرح

یکی از مهلک‌ترین اشتباهات طراحی برای دستگاه CNC، پیچیدگی بیش از حد در طراحی است. دستگاه‌های CNC ابزار ساخت بسیار مؤثری هستند، آن‌ها در هنگام تولید اشکال ساده از کارآیی و اطمینان بالایی برخوردار هستند. عدم ساده‌سازی کافی یک قطعه می‌تواند باعث افزایش مدت‌زمان تولید شود؛ زمانی که عامل اصلی هزینه نهایی تولید شما است. عدم رعایت این نکته حتی می‌تواند احتمال خرابی قطعه را نیز افزایش دهد.

در روند تولید قطعات 3 محوره، قطعه کار باید در حالی که دستگاه در حال برش زدن یک طرف از ماده است، در جای خود ثابت نگه داشته شود. اگر طرف دیگر نیز نیاز به ماشین‌کاری داشته باشد، عملیات باید متوقف شود و قطعه کار بچرخد. انجام این فرایند جدا از زمان‌بر بودن، نیاز به تنظیمات متعدد دستگاه دارد. با این حال طراحی هوشمندانه قطعات اغلب می‌تواند این مشکل را از بین ببرد.

در اغلب مراحل فرایند تولید، می‌توان از راه‌های ساده استفاده کرد. طراحان گاهی فکر می‌کنند ماشین‌کاری یک قطعه با تمام جزئیات موردنیاز به‌صورت یک‌تکه، ساده‌تر، سریع‌تر و ارزان‌تر است.

در حقیقت، تقسیم یک قسمت کار به چند جز و سپس سرهم کردن آن‌ها ساده‌تر است. ویژگی‌های بیش از حد پیچیده که به ماشین‌کاری دقیق و زمان‌بر نیاز دارند باید در صورت امکان ساده شوند.

افزودن متن ماشینی

برش‌دهنده‌های CNC می‌توانند متن، نمادها یا آرم‌ها را روی صفحه ماده مصرفی حک کنند. این تکنولوژی دقت بالایی را در این باره، تضمین می‌کند و نتایج معمولاً از نظر بصری رضایت‌بخش است. با این حال، واردکردن این دستورات به ماشین CNC می‌تواند موجب اتلاف زمان و صرف هزینه زیادی شود.

یکی از اشتباهات طراحی برای دستگاه CNC، واردکردن این دستورات هم‌زمان با سایر دستورات لازم برای فرایند تولید است. بهتر است شما برای درج آرم یا متن در یک بخش، یک ابزار برش جداگانه در دسترس داشته باشید. به‌طور مثال می‌توان این فرایند را پس از تولید به‌وسیله دستگاه‌های برش لیزری انجام داد.

با این حال توجه داشته باشید، اگر متن یا آرم به‌طور کامل، مجبور به تراش‌کاری CNC باشد، بهتر است. انجام فرایند متن حکاکی شده بسیار آسان‌تر و سریع‌تر از متن برجسته است. در محیط نرم‌افزاری CAD، ممکن است به‌نظر برسد تفاوت عملی کمی بین متن حکاکی و برجسته وجود دارد. اما برای ایجاد یک متن برجسته، دستگاه مجبور به برش سطحی بخش زیادی از صفحه کار است. این فرایند خواستار زمان بیشتری نسبت به حکاکی است.

طراحی قطعه با دیواره‌های نازک

با توجه به اینکه ضخامت‌های دیواره یکی از جنبه‌های موردبحث در طراحی قطعات CNC است، ممکن است تصور کنید طراحی بیش از حد نازک دیواره‌های قطعه منجر به ایجاد مشکل نمی‌شود، اما اشتباه می‌کنید. یک از مهم‌ترین دلایل خرابی قطعه، عدم ضخامت مناسب دیواره است.

یکی از عوامل مؤثر در این اشتباه رایج تمایل طبیعی طراحان برای به حداقل رساندن مصرف مواد است. درست است که در کل، می‌توان گفت این یک غریزه خوب در طراحی است چرا که موجب استفاده حداکثری از مواد و کاهش هزینه‌های تولید قطعه می‌شود. اما این یک اشتباه طراحی برای برش‌کاری است؛ کاستن بیش از حد از ضخامت دیواره قطعات، می‌تواند منجر به تاب‌خوردگی و کاهش استحکام قطعه تولیدی شود.

برخی از سردرگمی‌ها در مورد ضخامت دیواره ناشی از تغییر در مواد مورداستفاده برای ماشین‌کاری CNC است. طراحی دیواره قطعه با ضخامت حدود 0.8 میلی‌متر برای ماشین‌کاری در آلومینیوم مناسب است اما در متریالی مانند ترموپلاستیک ABS احتمال خرابی را بالا می‌برد؛ بنابراین شناخت و درک موادی که در نهایت برای تولید قطعه استفاده می‌شود، حتی در مراحل اولیه طراحی بسیار حیاتی است.

حفره‌های خیلی عمیق

یکی دیگر از اشتباهات طراحی برای دستگاه CNC که طراحان مرتکب می‌شوند مربوط به ایجاد سوراخ در قطعات است. هنگام طراحی سوراخ‌ها و فضاهای خالی در رایانه، به‌راحتی می‌توان عملیات مکانیکی را فراموش کرد. اما طراحان باید توجه داشته باشند که ابزارهای برش دارای محدودیت طولی هستند. این ویژگی، عمقی را که می‌توان از این تکنولوژی برای ایجاد این حفره‌ها استفاده کرد، محدود می‌کند.

بنابراین طراحان باید در مرحله طراحی با محدودیت‌ها و امکانات تجهیزات ماشین‌کاری آشنا باشند. به‌طور کلی نباید از ابزارهای برش برای ایجاد حفره‌های عمیق‌تر از 4 برابر ضخامت نازل استفاده کرد. بهتر است برای ایجاد حفره‌های عمیق از دستگاه‌‍‌های برش تخصصی استفاده کرد.

تغییر فرایند

دیگر اشتباه طراحی برای برش‌کاری، در طول چرخه تولید یک محصول، عدم برنامه‌ریزی دقیق برای جا‌به‌جایی بین قابلیت‌های یک دستگاه است. ممکن است از قابلیت‌های مختلف تولید در دستگاه‌های CNC، برای تولید در حوزه‌های متفاوتی استفاده شود. به طور مثال، از چاپ سه‌بعدی ممکن است برای تولید نمونه‌های اولیه مفهومی استفاده شود و از برش کامل، برای تولید یک قطعه فلزی.

در صورت نیاز به نمونه اولیه چاپ سه‌بعدی، لازم است برخی از تنظیمات دستگاه CNC تغییر کند، اما توجه داشته باشید محدودیت‌های مکانیکی دستگاه‌های CNC ثابت و غیرقابل‌تغییر است.

در کل باید روند طراحی به‌گونه‌ای برنامه‌ریزی شود که تغییر تنظیمات دستگاه به حداقل برسد.

سخن نهایی

برای بهترین بهره‌وری از دستگاه‌های سی‌ان‌سی باید نکات زیادی را رعایت کرد. توجه به این نکات، باعث افزایش کیفیت نهایی کار، افزایش سرعت و کاهش هزینه تولید می‌شود. برنامه‌ریزی درست فرایند تولید، ترسیم با دقت الگوها در نرم‌افزار کد، استفاده از طراحان و کاروران حرفه‌ای و ... همه‌وهمه نقش به‌سزایی در تولید یک قطعه عاری از نقص دارند.

در کل، برای اجتناب از اشتباهات طراحی برای دستگاه CNC، طراحان باید پیش از طراحی، ویژگی‌های مواد اولیه و دستگاه مورداستفاده را بررسی کنند تا بتوانند بهترین طرح و برنامه‌ریزی را برای تولید یک قطعه با کیفیت در بازه زمانی مدنظر ارائه دهند. استفاده از یک برنامه و طراحی بدون نقص، موجب کاهش تولید قطعات ضایعاتی و کاهش زمان تولید می‌شود. همچنین آسیب‌های احتمالی به دستگاه نیز کاهش می‌یابد که در نهایت تمامی موارد مذکور موجب کاهش هزینه‌های تولید می‌شود.