یکی از پایه‌های اصلی صنعت مدرن، دستگاه کنترل عددی کامپیوتری یا همان به اختصار CNC است که به نوعی اولین استفاده از آن به دهه 1940 بازمی‌گردد که اولین ماشین‌های کنترل عددی یا همان دستگاه‌های NC ظهور کردند. البته، ماشین‌های تراشکاری قبل از تولید دستگاهای CNC و NC در کارخانه‌ها حضور داشتند و مورد استفاده قرار می‌گرفتند. در واقع، ماشینی که برای جایگزینی تکنیک‌های دستی و افزایش دقت و سرعت در کارخانجات و صنایع استفاده می‌شد، در سال 1751 اختراع شد؛ البته مدتی طول کشید تا بتواند به عنوان یک عضو مهم و حیاتی جایگاه خود را در صنایع پیدا کند.
تکنیک‌های ماشین‌کاری که منجر به تولید دستگاه‌های CNC شد، در حقیقت شروع صنعتی‌سازی دستگاه‌های اولیه را رقم زد. کاربرد امروزی دستگاه‌های CNC بسیار گسترده‌تر از روزهای ابتدایی حضور این دستگاه‌ها در صنایع است؛ در واقع دستگاه‌های CNC امروزه شامل وارد کردن فایل‌های سه بعدی به یک کامپیوتر است که برنامه‌ای را اجرا می‌کند که به وسیله آن حرکت ابزارها را در مرکز ماشین‌کاری کنترل می‌کند؛ البته جالب است بدانید که تمام این فرآیند، از محور و سرعت چرخش ابزارهای برش گرفته تا رسیدن به ابعاد مورد نظر قطعه، کاملاً به صورت خودکار و اتوماتیک توسط دستگاه CNC انجام می‌شود.
دستگاه CNC چیست؟
CNC مخفف عبارت کنترل عددی کامپیوتری است و این ماشین‌ها نقش مهمی در صنعت تولید دارند. این ماشین‌های پیچیده توسط یک کامپیوتر کنترل می‌شوند و سطحی از کارایی، دقت، سرعت و سازگاری را ارائه می‌دهند که دست‌یابی به آن از طریق یک فرآیند دستی و سنتی در صنایع غیرممکن است. عملیاتی که سال‌ها پیش غیرممکن بود، اکنون به لطف ماشین‌کاری CNC نه تنها ممکن بلکه آسان شده است. همانطور که می‌دانید دستگاه‌های CNC می‌توانند قطعات مختلفی را بسته ب نیاز آن صنعت بسازند، همچنین انواع مختلفی از دستگاه‌های CNC نیز برای انجام این کار استفاده می‌شود. هر دستگاه از نظر عملکرد تولید، نحوه کار و نوع محصولی که می‌تواند تولید کند، متفاوت با دیگری است، همین امر موجب می‌شود که هر دستگاه CNC در جایگاه مختص خود به کار گرفته شود.
به عبارتی دستگاه CNC سیستمی است که چندین ابزار (از جمله مته، ماشین تراش و ابزار محرک) را ترکیب می‌کند؛ این آپشن‌ها همه در محفظه‌ای تعبیه شده‌اند که دستگاه می‌تواند در زمان مورد نیاز هر یک از آن‌ها را انتخاب و از آن‌ها در جای مناسب استفاده کند؛ البته می‌توان به تعریف ساده‌تر اینگونه گفت که دستگاه‌های CNC به منظور ساخت قطعات سه بعدی طراحی شده‌اند. لازم به ذکر است که ساده‌ترین دستگاه‌های CNC در یک یا دو محور حرکت می‌کنند؛ از سوی دیگر، سیستم‌های پیشرفته‌تر دارای حرکت بر طبق محورهای X و Y هستند و نکته جالب‌تر اینکه می‌توانند به صورت طولی در راستای محور Z حرکت کنند. البته بسیاری از آن‌ها قادر به حرکت چرخشی و حتی چرخاندن قطعات به طور خودکار هستند، بنابراین می‌توان مواد را از هر طرف بدون دخالت هیچ دستی، برش داد.
روزهای نخست کار با دستگاه CNC
اگرچه ایده تولید دستگاه‌های CNC و کاربردهایی که می‌تواند ارائه دهد، برای مدتی وجود داشت، اما مفهوم دستگاه‌های کنترل عددی تا سال 1949 توسعه نیافته بود. جان تی پارسونز، پیشگام محاسبات اولیه، این مفهوم را به عنوان بخشی از پروژه تحقیقاتی نیروی هوایی که در موسسه فناوری ماساچوست انجام شد، توسعه داد؛ جایی که یک ماشین محرک آزمایشی در آزمایشگاه Servomechanisms با هدف استفاده از محورهای موتوری برای تولید پره‌های هلیکوپتر و پوسته‌های سفت‌تر برای هواپیما ساخته شد.
شرکت پارسونز در میشیگان، حتی قبل از همکاری MIT، روی اولین سیستم خود کار کرده بود؛ در واقع پارسونز توانست از یک ضرب کننده IBM 602A برای محاسبه مختصات ایرفویل استفاده کند.
در گذر زمان ایده ماشین‌های کنترل عددی بیشتر از پیش توسعه یافت و در سال 1952، ریچارد کگ با همکاری MIT، یک دستگاه فرز کنتور عمودی 28 اینچی را معرفی کرد. معرفی تجاری آن با ثبت اختراع برای “دستگاه کنترل شده با ماشین ابزار موقعیت یابی” همراه بود؛ نمونه اولیه، اگرچه با استفاده از نوار کاغذی هشت ستونی، یک نوارخوان و یک سیستم کنترل الکترونیکی لوله خلاء کار می‌کرد، اما به نقطه عطف دستگاه‌های CNC و پیشرفت‌های آینده این علم تبدیل شد.
ماشین‌های CNC اولیه که از نوار پانچ استفاده می‌کردند در دهه‌های 1940 و 1950 معمولاً در مخابرات‌ها و به منظور ذخیره‌سازی داده‌ها استفاده می‌شدند؛ زمانی که این دستگاه‌ها به جای فناوری‌های محاسباتی آنالوگ جایگزین شدند. از دهه 1960 تا 1970، فناوری‌های دیجیتال ظهور کردند و فرآیند تولید را خودکار و کارآمدتر کردند.
پارسونز برای کارهای اولیه‌اش که به عبارتی آغاز ایده‌های اولیه تولید دستگاه‌های CNC بود، جایزه گرفت. او در سال 1968 اولین جایزه یادبود جوزف ماری ژاکارد را از انجمن کنترل عددی دریافت کرد. انجمن مهندسین تولید در سال 1975 نیز لوح افتخاری به او اعطا کرد که پارسونز را «پدر انقلاب صنعتی دوم» نامید.
پیشرفت امروزه کارخانه‌های تولیدکننده CNC
سیستم‌های کنترل حرکت تمام خودکار، که تولیدکنندگان دستگاه‌های CNC امروزه استفاده می‌کنند هنوز بر اساس سه جزء اصلی پیشینیان خود هستند. آن‌ها به یک تابع فرمان نیاز دارند و در کنار آن نیازمند یک سیستم محرک مانند موتور، سیلندر، سوپاپ، یا کلاچ هستند؛ همچنین به سیستمی که بازخورد ارائه می‌کند مانند یک رمزگذار نیز نیازمند هستند. در ماشین‌های اولیه‌ی NC، یک سطح کنترل روی یک میله سربی سوار می‌شد. موتور برای کار با دستگاه می‌چرخید، اما اگر کابل بازخورد می‌شکست، کنترل جریان سیال از عهده خارج می‌شد.
ماشین‌های مدرن CNC به صورت الکترونیکی کنترل می‌شوند؛ آن‌ها می‌توانند تقریباً بر روی انواع مختلف مواد از جمله فلز، چوب، پلاستیک، فایبرگلاس یا فوم و … کار کنند.
امروزه علاوه بر کاربرد دستگاه‌های CNC برای برش، اشکال دیگری از ماشین‌های CNC با کارایی متفاوت نیز توسعه داده شده‌اند. البته مفهوم کلی این دستگاه‌های CNC در کل یکسان می‌باشد؛ از جمله ماشین‌های CNC دیگر می‌توانیم به ماشین‌های پرتو الکترونی، ماشین‌های تخلیه الکتریکی و ماشین‌های فوتوشیمیایی اشاره کنیم. این دستگاه‌ها بر اساس نوع مواد و کاربرد خود در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین از دیگر دستگاه‌های CNC رایج در صنایع می‌توان به برش لیزری، جت آب و پلاسما اشاره کرد.
اهمیت رشد امروزی دستگاه‌های CNC
امروزه با پیشرفت تصاعدی نیاز جامعه و مردم و اهمیت افزایش سرعت در صنایع نقش و جایگاه ماشین‌سازان سنتی به سرعت در حال کم‌رنگ شدن است. در قرن بیست و یکم، تقاضا برای متخصصان CNC همواره رو به رشد بوده است؛ از همین رو سازمان‌هایی در تمامی کشورهای صنعتی و نیمه صنعتی مانند موسسه تجارت فنی، آموزش‌هایی را برای آماده‌سازی افراد علاقه‌مند به مهارت‌های مورد نیاز کار با دستگاه‌های CNC ارائه می‌دهند. در بسیاری از صنایع، چشم‌انداز شغلی رو به رشدی در این حوزه به چشم می‌خورد. همچنین برخی از سازمان‌های آماری پیش‌بینی کرده‌‌اند که مشاغل فناوری مانند بهره‌برداری از تجهیزات CNC و کار با این دستگاه‌ها تا 40 درصد از موقعیت‌های شغلی آینده را تشکیل خواهند داد.
