راهنمای مقدماتی کار دستگاه سی‌ان‌سی خراطی

راهنمای مقدماتی کار با زبان دستگاه
سی‌ان‌سی خراطی چوتاشی مدل CH1050
این مقاله برای آشنایی اولیه اپراتور با مفهوم محورها، نقطه صفر، چند فرمان اصلی جی‌کد و نکات مهم راه‌اندازی و ایمنی تهیه شده است. هدف این آموزش، ساده‌کردن مفاهیم اصلی است تا کاربر بتواند بهتر مسیر حرکت ابزار و منطق اجرای برنامه را درک کند.
در دستگاه CNC خراطی، قطعه کار می‌چرخد و ابزار با حرکت در محورهای مختلف، شکل نهایی قطعه را ایجاد می‌کند. برای اینکه دستگاه بداند ابزار باید به کجا برود، از عددها و فرمان‌هایی استفاده می‌شود که در قالب برنامه یا همان G-code نوشته می‌شوند.
این راهنما در سه بخش تنظیم شده است:

1. شناخت دستگاه، محورها و نقاط مرجع
2. آشنایی با فرمان‌های اصلی برنامه
3. راه‌اندازی، کنترل برنامه و نکات ایمنی

بخش اول: شناخت دستگاه، محورها و نقاط مرجع دستگاه دو محور چگونه کار می‌کند؟
دستگاه سی‌ان‌سی خراطی چوتاشی مدل CH1050 یک دستگاه دو محور است. در این دستگاه، قطعه کار روی محور دوران بسته می‌شود و می‌چرخد. ابزار با حرکت در دو محور X و Z به قطعه نزدیک می‌شود و روی طول آن حرکت می‌کند تا فرم موردنظر ساخته شود.
به زبان ساده:

• قطعه کار می‌چرخد؛
• ابزار روی دو محور حرکت می‌کند؛
• ترکیب دوران قطعه و حرکت ابزار، شکل نهایی را می‌سازد.

معرفی محورهای X و Z
در این دستگاه:

• محور Z ابزار را در طول قطعه، به سمت چپ و راست حرکت می‌دهد.
• محور X ابزار را به قطعه نزدیک یا از قطعه دور می‌کند.

نکته مهم این است که قطعه کار حول راستای محور Z می‌چرخد. بنابراین وقتی از محور Z صحبت می‌کنیم، منظور حرکت ابزار در طول قطعه است، نه حرکت چرخشی.
جهت مثبت و منفی محورهای دستگاه
برای تشخیص جهت حرکت محورها، اپراتور باید روبه‌روی دستگاه قرار بگیرد. در این حالت:

• چهارنظام یا نیش دستگاه در سمت چپ اپراتور قرار دارد.
• مرغک در سمت راست اپراتور قرار دارد.

جهت محور Z
محور Z ابزار را در طول قطعه جابه‌جا می‌کند:

• حرکت به سمت مرغک برابر با Z+ یا جهت مثبت محور Z است.
• حرکت به سمت چهارنظام یا نیش دستگاه برابر با Z- یا جهت منفی محور Z است.

یعنی:

• Z+ = حرکت به سمت راست دستگاه و سمت مرغک
• Z- = حرکت به سمت چپ دستگاه و سمت چهارنظام

جهت محور X
محور X ابزار را به قطعه نزدیک یا از آن دور می‌کند:

• حرکت ابزار به سمت قطعه و مرکز دوران برابر با X- است.
• حرکت ابزار از قطعه دور و به سمت اپراتور برابر با X+ است.

یعنی:

• X- = نزدیک‌شدن ابزار به قطعه
• X+ = دورشدن ابزار از قطعه و حرکت به سمت اپراتور

نقطه صفر یا مبنای اندازه‌گیری چیست؟
دستگاه CNC برای اینکه بداند ابزار در چه موقعیتی قرار دارد، به یک مبنا نیاز دارد. این مبنا را نقطه صفر می‌گویند.
تمام عددهایی که در برنامه برای محورهای X و Z نوشته می‌شوند، نسبت به همین نقطه صفر سنجیده می‌شوند.
به زبان ساده، نقطه صفر مانند ابتدای یک خط‌کش است. اگر ابتدای خط‌کش مشخص نباشد، اندازه‌گیری درست انجام نمی‌شود.
نقطه صفر محور X
در دستگاه سی‌ان‌سی خراطی چوتاشی، صفر محور X همیشه روی مرکز دوران قطعه قرار دارد.
مرکز دوران همان خط فرضی‌ای است که قطعه کار حول آن می‌چرخد. این خط معمولاً با مرکز نیش دستگاه و نوک مرغک هم‌راستا است.
بنابراین:
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
X0
یعنی ابزار روی خط مرکزی دوران قطعه قرار بگیرد.
تمام عددهای محور X نسبت به همین مرکز سنجیده می‌شوند.
محور X در این دستگاه شعاعی است
در دستگاه CH1050، تمام برنامه‌ها و آموزش‌ها بر اساس شعاع قطعه کار نوشته می‌شوند. کنترل دستگاه نیز محور X را به‌صورت شعاعی دریافت و اجرا می‌کند.
یعنی عدد محور X فاصله ابزار تا مرکز دوران را نشان می‌دهد، نه قطر نهایی قطعه.
برای مثال:
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
X20
یعنی نوک ابزار ۲۰ میلی‌متر از مرکز دوران فاصله داشته باشد. در این وضعیت، قطر قطعه در آن ناحیه تقریباً ۴۰ میلی‌متر خواهد بود.
رابطه ساده آن به این صورت است:

• قطر = ۲ × مقدار X
• مقدار X = قطر موردنظر ÷ ۲

مثال:

• اگر قطر نهایی قطعه ۴۰ میلی‌متر باشد، باید در برنامه X20 نوشته شود.
• اگر قطر نهایی قطعه ۶۰ میلی‌متر باشد، باید در برنامه X30 نوشته شود.

این نکته بسیار مهم است، چون اگر کاربر به‌اشتباه عدد قطر را مستقیماً به‌جای X وارد کند، ابزار بیش از مقدار لازم حرکت خواهد کرد.
نقطه صفر محور Z
صفر محور Z می‌تواند با توجه به روش کار اپراتور در یکی از دو محل زیر قرار بگیرد:

• سر بلوک چوب
• ته بلوک چوب

هر سمتی که به‌عنوان مبنا انتخاب شود، همان نقطه در برنامه با Z0 شناخته می‌شود.
پس:
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
Z0
یعنی ابزار روی مبنای انتخاب‌شده برای محور Z قرار دارد.
مهم‌ترین نکته این است که صفر محور Z در برنامه و صفر محور Z روی دستگاه، دقیقاً یکی باشند.
تفاوت صفر دستگاه و صفر قطعه
اپراتور باید تفاوت این دو را بداند:

• صفر دستگاه: مبنای ثابت خود دستگاه است.
• صفر قطعه: مبنایی است که اپراتور برای اجرای برنامه روی قطعه انتخاب می‌کند.

صفر دستگاه معمولاً به ساختار خود دستگاه مربوط است، اما صفر قطعه با توجه به نحوه بستن چوب و روش برنامه‌نویسی تعیین می‌شود.
به زبان ساده:

• صفر دستگاه، مرجع دستگاه است؛
• صفر قطعه، مرجع اجرای برنامه است.

رفرنس‌کردن دستگاه پس از روشن‌شدن
در دستگاه سی‌ان‌سی خراطی چوتاشی از استپ‌موتور و کنترلر Mach3 استفاده شده است. به همین دلیل بهتر است پس از هر بار روشن‌شدن دستگاه، وضعیت رفرنس محورهای X و Z بررسی شود و پیش از تنظیم صفر قطعه، دستگاه رفرنس شود.
رفرنس‌کردن باعث می‌شود:

• کنترلر موقعیت محورهای دستگاه را بهتر تشخیص دهد؛
• محدوده حرکت محورها دقیق‌تر کنترل شود؛
• احتمال حرکت اشتباه کمتر شود؛
• تنظیم صفر قطعه مطمئن‌تر انجام شود.

همچنین در سیستم‌های استپ‌موتوری، در بعضی شرایط ممکن است استپ از دست برود یا موقعیت واقعی محور با موقعیت نمایش‌داده‌شده یکسان نباشد. به همین دلیل بهتر است در شرایط زیر نیز رفرنس دوباره بررسی شود:

• پس از خاموش و روشن‌شدن دستگاه
• پس از توقف اضطراری
• پس از برخورد ابزار یا گیرکردن محور
• پس از شنیدن صدای غیرعادی
• پس از جابه‌جایی دستی محور
• زمانی که موقعیت نرم‌افزار با موقعیت واقعی یکسان نیست

نکته مهم این است که:

• اول دستگاه رفرنس می‌شود؛
• بعد صفر قطعه تنظیم می‌شود.

حرکت محورها در این دستگاه مطلق است
در این دستگاه، آموزش‌ها و برنامه‌ها بر اساس حرکت مطلق نوشته می‌شوند. یعنی هر عددی که برای X یا Z نوشته می‌شود، محل نهایی ابزار را نسبت به صفر قطعه نشان می‌دهد.
بنابراین نیازی نیست اپراتور تازه‌کار در این راهنما وارد بحث حرکت افزایشی شود. تمام مثال‌های این مقاله فقط بر اساس موقعیت مطلق نوشته شده‌اند.
شناخت محدوده حرکتی دستگاه
در دستگاه چوتاشی، محدوده حرکت محورهای X و Z توسط چهار عدد لیمیت‌سوئیچ کنترل می‌شود.
به‌صورت معمول:

• دو لیمیت‌سوئیچ ابتدا و انتهای حرکت محور X را کنترل می‌کنند؛
• دو لیمیت‌سوئیچ ابتدا و انتهای حرکت محور Z را کنترل می‌کنند.

اما اپراتور باید توجه داشته باشد که لیمیت‌سوئیچ فقط آخرین لایه حفاظت است و جای دقت کاربر را نمی‌گیرد.
اپراتور باید قبل از اجرای برنامه مطمئن شود که:

• مسیر حرکت ابزار خارج از محدوده مجاز نیست؛
• ابزار یا ابزارگیر با قطعه، چهارنظام، نیش دستگاه یا مرغک برخورد نمی‌کند؛
• حرکت‌های سریع G0 باعث برخورد نمی‌شوند؛
• مانعی در مسیر محور وجود ندارد.

نکته مهم:
لیمیت‌سوئیچ الزاماً از همه برخوردها جلوگیری نمی‌کند. تشخیص برخورد احتمالی ابزار با قطعه یا اجزای دستگاه همچنان بر عهده اپراتور است. بخش دوم: آشنایی با فرمان‌های اصلی برنامه جی‌کد چیست؟
جی‌کد همان زبان ساده‌ای است که دستگاه CNC از روی آن متوجه می‌شود:

• ابزار به کجا حرکت کند؛
• با چه سرعتی حرکت کند؛
• موتور با چه دوری بچرخد؛
• برنامه در کجا تمام شود.

هر برنامه از چند خط تشکیل می‌شود و هر خط یک دستور یا چند دستور کوتاه دارد.
چند فرمان اصلی که اپراتور باید بشناسد
در این راهنما با چند دستور پرکاربرد کار داریم:

• G0 : حرکت سریع و آزاد ابزار
• G1 : حرکت با سرعت مشخص برای کار روی قطعه
• F : سرعت حرکت ابزار
• S : دور چرخش قطعه
• G97 : فرمان مربوط به کارکرد دور موتور در این برنامه
• M3 : روشن‌شدن چرخش موتور
• M5 : توقف موتور
• M30 : پایان برنامه

دستور G0
دستور G0 برای حرکت سریع ابزار استفاده می‌شود. این حرکت معمولاً زمانی به کار می‌رود که ابزار بخواهد بدون براده‌برداری، از یک نقطه به نقطه دیگر برود.
مثال:
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
G0 X30 Z0
یعنی ابزار با حرکت سریع به موقعیت X30 و Z0 برود.
از G0 معمولاً برای نزدیک‌شدن اولیه، عقب‌کشیدن ابزار و رفتن به موقعیت امن استفاده می‌شود.
دستور G1
دستور G1 برای حرکتی استفاده می‌شود که قرار است با سرعت مشخص انجام شود. این دستور معمولاً در زمان براده‌برداری به کار می‌رود.
مثال:
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
G1 X20 F100
یعنی ابزار با سرعت تعیین‌شده به موقعیت X20 حرکت کند.
اگر سپس بنویسیم:
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
G1 Z100 F150
ابزار با سرعت مشخص‌شده در طول قطعه حرکت می‌کند.
معنی F
دستور F سرعت حرکت ابزار را مشخص می‌کند. این سرعت مربوط به جابه‌جایی ابزار روی محورهای X و Z است.
مثال:
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
G1 Z100 F150
یعنی ابزار تا موقعیت Z100 با سرعت ۱۵۰ حرکت کند.
معنی S
دستور S دور موتور یا همان سرعت چرخش قطعه را مشخص می‌کند.
مثال:
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
S1500
یعنی موتور با دور ۱۵۰۰ بچرخد.
تفاوت F و S
اپراتور باید تفاوت این دو را کاملاً بداند:

• F = سرعت حرکت ابزار
• S = دور چرخش قطعه

مثال:
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
G97 S1500
M3
G1 Z100 F200
در این مثال:

• قطعه با دور 1500 می‌چرخد؛
• ابزار با سرعت 200 حرکت می‌کند.

اشتباه‌گرفتن F و S می‌تواند باعث اجرای نادرست برنامه شود.
دستور G97
در این راهنمای مقدماتی، G97 به‌عنوان فرمان شروع کار مرتبط با دور موتور در برنامه استفاده می‌شود. این دستور معمولاً همراه با مقدار S می‌آید تا دور چرخش موردنظر برای برنامه مشخص شود.
مثال:
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
G97 S1500
یعنی برنامه با دور تعیین‌شده برای موتور تنظیم شود.
دستور M3
دستور M3 برای روشن‌کردن چرخش موتور استفاده می‌شود.
مثال:
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
M3
یعنی موتور شروع به چرخیدن کند.
دستور M5
دستور M5 برای توقف موتور استفاده می‌شود.
مثال:
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
M5
یعنی چرخش موتور متوقف شود.
دستور M30
دستور M30 پایان برنامه را مشخص می‌کند.
مثال:
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
M30
یعنی برنامه تمام شود.
یک برنامه ساده نمونه
نمونه زیر فقط برای آموزش منطق کلی برنامه است:
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
G0 X30 Z0
G97 S1500
M3
G1 X20 F100
G1 Z100 F150
G0 X30
M5
M30
توضیح خط به خط برنامه
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
G0 X30 Z0
ابزار با حرکت سریع به موقعیت شروع می‌رود.
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
G97 S1500
دور موتور برای برنامه تعیین می‌شود.
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
M3
موتور شروع به چرخش می‌کند.
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
G1 X20 F100
ابزار با سرعت کنترل‌شده به قطعه نزدیک می‌شود.
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
G1 Z100 F150
ابزار در طول قطعه حرکت می‌کند و عملیات براده‌برداری انجام می‌شود.
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
G0 X30
ابزار با حرکت سریع از قطعه دور می‌شود.
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
M5
موتور خاموش می‌شود.
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
M30
برنامه پایان می‌یابد.
یک نکته مهم درباره نوشتن مختصات
در این دستگاه، چون محور X شعاعی است، همه عددهای X باید بر اساس شعاع نوشته شوند.
برای مثال اگر قطر نهایی موردنظر ۵۰ میلی‌متر باشد، نباید X50 بنویسیم. عدد درست برابر است با:
content_copy textnote_addویرایش با Canvas
X25
چون شعاع قطعه ۲۵ میلی‌متر است. بخش سوم: راه‌اندازی، کنترل برنامه و نکات ایمنی انتخاب دور مناسب قطعه
قطعه‌های بزرگ، سنگین، چهارگوش یا نامتعادل نباید با دور زیاد شروع به چرخش کنند. هرچه قطر و وزن قطعه بیشتر باشد، حساسیت انتخاب دور هم بیشتر می‌شود.
اپراتور باید قبل از روشن‌کردن موتور بررسی کند که:

• قطعه ترک نداشته باشد؛
• قطعه محکم بسته شده باشد؛
• قطعه تا حد ممکن بالانس باشد؛
• قطعه با ابزار یا اجزای دستگاه برخورد نداشته باشد؛
• دور انتخاب‌شده برای اندازه و شرایط قطعه مناسب باشد.

قاعده ساده این است که قطعه خام و نامتعادل را با دور کمتر شروع کنیم.
توجه به مقدار باربرداری
ابزار نباید در یک مرحله بیش از حد وارد چوب شود. بهتر است براده‌برداری در چند مرحله انجام شود تا فشار ناگهانی به ابزار و قطعه وارد نشود.
باربرداری زیاد ممکن است باعث این موارد شود:

• لرزش قطعه
• فشار زیاد به ابزار
• افت کیفیت سطح کار
• شکستن یا کندشدن ابزار
• جابه‌جایی قطعه
• از دست رفتن ابعاد درست

به همین دلیل، بهتر است اپراتور به‌ویژه در مراحل اول، با عمق بار کمتر کار کند و به‌تدریج به اندازه نهایی برسد.
توجه به طول و شکل واقعی ابزار
دستگاه فقط عددها را می‌خواند، اما برخورد در عمل با نوک واقعی ابزار، بدنه ابزار یا ابزارگیر اتفاق می‌افتد.
بنابراین اپراتور باید همیشه این موارد را در نظر بگیرد:

• طول بیرون‌زدگی ابزار
• شکل نوک ابزار
• پهنای تیغه
• فاصله ابزارگیر تا قطعه
• احتمال برخورد با چهارنظام، نیش دستگاه یا مرغک

بعد از تعویض ابزار، بهتر است محل واقعی نوک ابزار دوباره بررسی شود.
اجرای آزمایشی برنامه
هر برنامه جدید بهتر است قبل از تماس واقعی ابزار با قطعه، یک بار آزمایش شود.
یک روش ساده این است که ابزار را در فاصله‌ای امن نگه داریم و برنامه را بدون براده‌برداری اجرا کنیم تا فقط مسیر حرکتی بررسی شود.
در اجرای آزمایشی باید این موارد کنترل شوند:

• جهت درست حرکت محورهای X و Z
• نقطه شروع و پایان
• مسیر حرکت‌های سریع G0
• فاصله ابزار از قطعه
• فاصله ابزار از مرغک و چهارنظام
• روشن و خاموش‌شدن درست موتور
• پایان صحیح برنامه

اولین اجرای واقعی نیز بهتر است با دقت زیاد و در شرایط کنترل‌شده انجام شود.
توقف اضطراری
اپراتور باید همیشه محل کلید توقف اضطراری را بداند و آماده استفاده از آن باشد.
مواردی که ممکن است نیاز به توقف اضطراری داشته باشند:

• حرکت ابزار در جهت اشتباه
• احتمال برخورد
• شل‌شدن قطعه
• صدای غیرعادی
• لرزش شدید
• شکستن ابزار
• رفتار غیرمنتظره دستگاه

بعد از فشردن توقف اضطراری، نباید بدون بررسی دوباره کار را ادامه داد. ابتدا باید علت مشکل پیدا شود و سپس وضعیت محور، ابزار و قطعه بررسی شود.
ادامه برنامه پس از توقف
اگر برنامه در میانه کار متوقف شود، شروع دوباره آن از هر خطی همیشه ایمن نیست. ممکن است بعضی از فرمان‌های مهم قبلاً اجرا نشده باشند یا وضعیت فعلی دستگاه با ابتدای برنامه یکسان نباشد.
برای ادامه کار باید این موارد بررسی شوند:

• موقعیت فعلی ابزار
• صفر قطعه
• دور موتور
• مسیر بعدی حرکت
• روشن یا خاموش‌بودن موتور
• نبود خطر برخورد

برای اپراتور تازه‌کار بهتر است ادامه برنامه پس از توقف با احتیاط زیاد انجام شود و بدون اطمینان کامل، برنامه از وسط اجرا نشود.
نوشتن توضیح داخل برنامه
برای خواناترشدن برنامه می‌توان در کنار خط‌ها توضیح کوتاه نوشت، البته فقط اگر کنترلر از این روش پشتیبانی کند.
مثال:
content_copy gcodenote_addویرایش با Canvas
G0 X30 (دور شدن ابزار از قطعه)
G0 Z0 (رفتن به ابتدای قطعه)
G1 X20 F100 (نزدیک شدن به چوب)
G1 Z100 F150 (براده برداری طولی)
این توضیح‌ها کمک می‌کنند اپراتور بهتر مفهوم هر خط را بفهمد.
چک‌لیست قبل از استارت
قبل از اجرای هر برنامه، بهتر است اپراتور این موارد را بررسی کند:

• دستگاه در صورت نیاز رفرنس شده باشد.
• قطعه محکم بسته شده باشد.
• ابزار محکم در جای خود قرار گرفته باشد.
• صفر محور X درست روی مرکز دوران تنظیم شده باشد.
• صفر محور Z مطابق برنامه روی سر یا ته بلوک تنظیم شده باشد.
• اپراتور بداند محور X در این دستگاه شعاعی است.
• جهت مثبت و منفی محورهای X و Z مشخص باشد.
• دور موتور مناسب انتخاب شده باشد.
• سرعت حرکت ابزار مناسب انتخاب شده باشد.
• مسیرهای G0 ایمن باشند.
• ابزار با مرغک، چهارنظام یا قطعه برخورد نداشته باشد.
• کلید توقف اضطراری در دسترس باشد.

جمع‌بندی نهایی برای کار با دستگاه سی‌ان‌سی خراطی چوتاشی مدل CH1050، اپراتور باید چند اصل اصلی را به‌خوبی بداند:

• محور Z ابزار را در طول قطعه به چپ و راست حرکت می‌دهد.
• محور X ابزار را به قطعه نزدیک یا از آن دور می‌کند.
• Z+ به سمت مرغک و Z- به سمت چهارنظام است.
• X- به سمت قطعه و X+ به سمت اپراتور است.
• صفر محور X روی مرکز دوران قرار دارد.
• صفر محور Z می‌تواند در سر یا ته بلوک چوب انتخاب شود.
• در این دستگاه، عددهای محور X بر اساس شعاع نوشته می‌شوند.
• دستگاه با استپ‌موتور و کنترلر Mach3 کار می‌کند، بنابراین رفرنس‌کردن پس از روشن‌شدن اهمیت زیادی دارد.
• محدوده حرکت محورها با چهار لیمیت‌سوئیچ کنترل می‌شود، اما دقت نهایی همچنان بر عهده اپراتور است.
• فرمان‌های اصلی مانند G0، G1، F، S، G97، M3، M5 و M30 پایه درک برنامه هستند.
• اجرای آزمایشی برنامه و رعایت نکات ایمنی قبل از استارت ضروری است.