CNC মেশিন কিভাবে কাজ করে

CNC মেশিনে সাধারনত একটি স্পেশাল কম্পিউটার ব্যাবহার করা হয়ে থাকে যাকে “কন্ট্রোলার” বলা হয়। এই কন্ট্রোলার CNC মেশিনের প্রায় সমস্তরকম কাজ যেমন পরিচালনা করে, সাথে সাথে মেশিনে ব্যাবহৃত সমস্ত প্রোগ্রামও মেমোরিতে স্টোর করে রাখে। এছাড়া CNC কন্ট্রোলারের সাথেই আরো দুটি ডিভাইস ব্যাবহার করা হয়, প্রথমটিকে প্রোগ্রামেবল লজিক কট্রোলার বা PLC বলা হয়। কখনো এই PLC, CNC সিস্টেমের মধ্যেই ইনবিল্ট থাকে আবার কখনো CNC কন্ট্রোলারের বাইরে আলাদা ডিভাইস হিসাবেও যুক্ত থাকে। এবং দ্বিতীয়টি হল সার্ভো ড্রাইভ, যা কিনা CNC মেশিনের অ্যাক্সিসগুলিকে চালানোর জন্য সার্ভো মোটরে প্রয়োজনীয় ভোল্টেজ পাঠিয়ে থাকে।

CNC কন্ট্রোলারের মেমোরিতে স্টোর করা প্রোগ্রাম অনুযায়ী CNC কন্ট্রোলার থেকেই সার্ভো ড্রাইভে কমান্ড দেওয়া হয় অ্যাক্সিসগুলিকে চালানোর জন্য, অর্থাৎ অ্যাক্সিসগুলির সাথে যুক্ত সার্ভো মোটরকে ঘোরানোর জন্য। এছাড়াও PLCর সাহায্যে বিভিন্ন আউটপুট ডিভাইস যেমন রিলে, সলিনয়েড ইত্যাদিতে প্রয়োজনীয় ভোল্টেজ পাঠানো হয়ে থাকে মেশিনের বিভিন্ন অপারেশান যেমন বিভিন্ন ইন্ডাকশান মোটর অন বা অফ করা, কুল্যান্ট চালু বা বন্ধ করা, অটোম্যাটিক টুল বা প্যালেট চেঞ্জ ইত্যাদি এবং অন্যান্য মিসসেলেনিয়াস ফাংশানকে (miscellaneous functions) সংঘটিত করার জন্য।

CNC কন্ট্রোলার থেকে কোন কমান্ড বের হবার পর এটা দেখা হয় যে ঐ কাজটি যেন অবশ্যই সঠিকভাবে সম্পন্ন হয়েছে এবং এই উদ্দেশ্যে CNC মেশিনে বিভিন্ন ধরনের “ফিড-ব্যাক ডিভাইস” (Feed Back Devices) ব্যাবহার করা হয়। অ্যাক্সিসগুলির অবস্থান সঠিকভাবে পরিমাপ করার জন্য CNC মেশিনে বিভিন্ন ধরনের কন্টিনিউয়াস ফিড-ব্যাক ডিভাইস যেমন লিনিয়ার স্কেল, এনকোডার, রিজল্ভার ইত্যাদি অ্যাক্সিসগুলির চালনাকারী সার্ভো মোটরের পজিশান ও ভেলোসিটি ফিডব্যাক হিসাবে ব্যাবহার করা হয়। এছাড়া বিভিন্ন ধরনের সেন্সর যেমন প্রক্সিমিটি সুইচ, লিমিট সুইচ, প্রেশার সুইচ, ফ্লোট সুইচ ইত্যাদি মেশিনের অন্যান্য অবস্থা যেমন মেশিনের দরজা বন্ধ আছে কিনা, কুল্যান্ট চালু হয়েছে কিনা ইত্যাদি মনিটর করার জন্য ফিড-ব্যাক ডিভাইস হিসাবে ব্যাবহার করা হয়। সুতরাং লক্ষ্য করলে দেখা যাবে, একটি CNC মেশিনের প্রতিটি অপারেশানকেই সর্বদা মনিটর করা হয় এবং সেগুলি সঠিকভাবে সম্পন্ন হয়েছে কিনা সেগুলির ইনফর্মেশান নির্দিষ্ট এবং আলাদা আলাদা ফিড-ব্যাক ডিভাইসের সাহায্যে CNC কন্ট্রোলারে পাঠানো হয়। তাই CNC সিস্টেমকে একটি “ক্লোজড-লুপ” সিস্টেম (Closed Loop system) বলা হয়। যদি কোন কারনে কমান্ড অনুসারে ফিড-ব্যাক ডিভাইস থেকে প্রয়োজনীয় সিগন্যাল CNC কন্ট্রোলারে না পৌছায়, তবে CNC কন্ট্রোলার ফিড-ব্যাকের ধরন অনুযায়ী বিভিন্ন ধরনের “ফল্ট-ম্যাসেজ” (Fault Message) জেনারেট করে থাকে।নিচে একটি CNC মেশিনিং সেন্টারের ব্লক ডায়াগ্রাম দেখানো হল।

 

উপরের ব্লক ডায়াগ্রামটিকে লক্ষ্য করলে দেখা যাবে CNC কন্ট্রোলার, যা কিনা একটি CNC মেশিনের মূল মস্তিস্ক PLCর সাথে সমন্বয় করে কাজ করে। অপারেটার প্যানেল, নিউম্যারিক্যাল কি-বোর্ড, মেশিন কন্ট্রোল প্যানেল ইত্যাদির সাহায্যে বিভিন্ন ধরনের “কমান্ড ইনফর্মেশান” যেমন CNC কন্ট্রোলারে পাঠানো হয়, সাথে সাথে “মনিটর” মেশিনের বর্তমান অবস্থা, প্রোগ্রাম ইনফর্মেশান, বিভিন্ন ম্যাসেজ ইত্যাদি ডিসপ্লে করে থাকে। অ্যাক্সিস বা স্পিন্ডলকে মুভমেন্টের জন্য সাধারনত “কমান্ড”, CNC কন্ট্রোলার থেকে সরাসরি অ্যাক্সিস ও স্পিন্ডল “সার্ভো ড্রাইভগুলিতে” পাঠানো হয় এবং সার্ভো ড্রাইভগুলি ওই কমান্ড অনুসারে প্রয়োজনীয় ভোল্টেজ “সার্ভো মোটরে” পাঠিয়ে থাকে। অ্যাক্সিস সার্ভো মোটর, কাপলিং দ্বারা যুক্ত “বল-স্ক্রূর” সাহায্যে মেশিনের অ্যাক্সিস বা “মেশিন বেড”কে প্রয়োজনীয় দূরত্ব পর্যন্ত মুভমেন্ট করায় এবং তার সাথে সাথে অ্যাক্সিসের “পজিশান ও ভেলোসিটি ইনফর্মেশান” সরাসরি যথাক্রমে CNC কন্ট্রোলার ও সার্ভো ড্রাইভে পাঠিয়ে থাকে। স্পিন্ডল সার্ভো মোটরের সাহায্যে “কাটিং টুলকে” ঘুরিয়ে এবং তার সাথে অ্যাক্সিসের রিলেটিভ মুভমেন্টের সাহায্যে ওয়ার্কপিস থেকে মেটেরিয়াল রিমুভ করা হয়। ডায়াগ্রামটিতে কিছু “ইনপুট ও আউটপুট এলিমেন্টস” PLCর সাথে সংযুক্ত রয়েছে, এগুলির মধ্যে ইনপুট এলিমেন্টগুলিকে ব্যাবহার করা হয় মূলত মেশিনের কোন অংশের বা পার্টের ফিজিক্যাল অবস্থা ইলেক্ট্রিক্যাল সিগন্যালের আকারে PLCর মধ্য দিয়ে CNC কন্ট্রোলারে জানানোর জন্য এবং আউটপুট এলিমেন্টসগুলিকে ব্যাবহার করা হয় মেশিনের কিছু ফিজিক্যাল অবস্থার পরিবর্তন করার জন্য। 

CNC মেশিন কি কি এলিমেন্টের সমন্বয়ে তৈরি?

একটি CNC মেশিন ইলেক্ট্রিক্যাল ও মেকানিক্যাল বিভিন্ন ধরনের এলিমেন্টের সমন্বয়ে তৈরি হয়ে থাকে। ইলেক্ট্রিক্যাল এলিমেন্টগুলির মধ্যে মুখ্য এলিমেন্ট হল “CNC কন্ট্রোলার” যা কিনা একটি বিশেষ ধরনের কম্পিউটার এবং একে CNC মেশিনের মূল মস্তিস্ক হিসাবেও বিবেচনা করা যায় এবং মেশিনের কাজের ধরন এবং ক্ষমতা অনুযায়ী “CNC কন্ট্রোলার” বিভিন্ন ধরনের হয়। CNC মেশিনের পরবর্তী মুখ্য এলিমেন্ট হল “PLC” বা “PMC”, এটি একটি বিশেষ ধরনের প্রোগ্রাম যা কিনা মেশিনকে চালাতে সাহায্য করে এবং“সার্ভো ড্রাইভ ও মোটর” একসাথে একটি CNC মেশিনের বিভিন্ন অ্যাক্সিসগুলিকে সঠিকভাবে চালাতে সাহায্য করে। এছাড়াও একটি CNC মেশিনে বিভিন্ন ধরনের অ্যাকচুয়েটার ব্যাবহার করা হয় মেশিনের কিছু বিশেষ ধরনের কাজ সম্পন্ন করার জন্য ও তার সাথেই কিছু সেন্সরও ব্যাবহৃত হয়ে থাকে মেশিনের ওই কাজগুলি সঠিকভাবে সম্পন্ন হয়েছে কিনা তা মনিটরিং করার জন্য। CNC মেশিনের মেকানিক্যাল এলিমেন্ট বলতে বোঝায় মেশিনের গঠন ও মেশিনের অ্যাক্সিস ও স্পিন্ডলকে চালনা করার জন্য প্রয়োজনীয় এলিমেন্টস। এছাড়াও বেশিরভাগ CNC মেশিনেই হাইড্রোলিক সিস্টেম ও নিউম্যাটিক সিস্টেম ব্যাবহৃত হয়, বিভিন্ন অক্সিলারি ফাংশান সম্পন্ন করার জন্য। এছাড়া কিছু অ্যাডিশনাল অ্যাক্সেসরিজ কখনো কখনো CNC মেশিনের সাথেই আলাদাভাবে ব্যাবহৃত হয় মেশিনের উৎকর্ষতা বৃদ্ধির জন্য। পরিশেষে একটি CNC মেশিনে বিশেষ ভাবে লিখিত কিছু প্রোগ্রাম ব্যাবহৃত হয়, যা কিনা সাধারনত মেশিনে উৎপাদিত ওয়ার্কপিসের ধরনের উপরেই নির্ভর করে লেখা হয়।

 CNC মেশিনের মূল এলিমেন্টসগুলি কি কি?

CNC মেশিনের মূল এলিমেন্টসগুলিকে প্রধানত তিনটি ভাগে ভাগ করা যায়। এগুলি হল মেকানিক্যাল এলিমেন্টস, ইলেকট্রনিক্স ও ইলেকট্রিক্যাল এলিমেন্টস এবং হাইড্রোলিক ও নিউম্যাটিক এলিমেন্টস। একটি CNC মেশিনে মূল এলিমেন্টসগুলি ছাড়াও বিভিন্ন ধরনের অতিরিক্ত বা অ্যাডিশনাল অ্যাক্সেসরিজ (Additional accessories) থাকতে পারে। এই অ্যাডিশনাল অ্যাক্সেসরিজগুলি কিছু CNC মেশিনে থাকতেও পারে আবার নাও থাকতে পারে, এগুলি সাধারনত মেশিনের ধরনের উপর নির্ভর করে। এছাড়া CNC মেশিনের ওয়ার্কপিসের প্রোগ্রামিংকেও মেশিনের আরও একটি অংশ হিসাবে গণ্য করা যায়। CNC মেশিনের মেকানিক্যাল এলিমেন্টস বলতে সাধারনত মেশিন স্ট্রাকচার, গাইড ওয়েজ, বিয়ারিংস, মেকানিক্যাল পাওয়ার ট্রান্সমিশান সিস্টেম এবং স্পিন্ডল মেকানিজমকে বোঝায়। সেরকম ইলেকট্রনিক্স ও ইলেকট্রিক্যাল এলিমেন্টস বলতে CNC কন্ট্রোলার, সার্ভো মোটর এবং ড্রাইভ, ফীডব্যাক এলিমেন্টস, সেন্সরস এবং অ্যাকচুয়েটরস, প্রোগ্রামেবল লজিক কন্ট্রোলার বা PLC এবং  বিভিন্ন ইলেকট্রিক্যাল এলিমেন্টসকে বোঝায়। এছাড়া নিউম্যাটিক ও হাইড্রোলিক এলিমেন্টস বলতে হাইড্রোলিক পাম্প ও এলিমেন্টস,  নিউম্যাটিক পাম্প ও এলিমেন্টস এবং বিভিন্ন প্রকার ভাল্ব ও সিলিন্ডারকে বোঝায়। কিছু অ্যাডিশনাল অ্যাক্সেসরিজ যেমন রোটারি অ্যাক্সিস / টেবিল, অটোমেটিক টুল চেঞ্জার ইউনিট, অটোমেটিক প্যালেট চেঞ্জার ইউনিট, লুব্রিকেশন সিস্টেম, কুল্যান্ট সিস্টেম, চিপ কনভেয়ার সিস্টেম, FRL ইউনিট, ম্যানুয়াল পালস জেনারেটার ইউনিট, সুইচড মোড পাওয়ার সাপ্লাই বা SMPS, সার্ভো কন্ট্রোল্ড ভোল্টেজ স্টেবিলাইজার, ডাটা কমিউনিকেশান ডিভাইস, প্রোবিং সিস্টেম ইত্যাদিও CNC মেশিনের অঙ্গ বলা যায়। উপরে বর্নিত সবগুলি এলিমেন্টস এবং অ্যাক্সেসরিজ কোন একটি নির্দিষ্ট CNC মেশিনে থাকতেও পারে আবার নাও থাকতে পারে। যেমন উদাহরণস্বরূপ CNC মেশিনিং সেন্টারে টুল ম্যাগাজিন ও প্যালেট চেঞ্জিং ব্যাবস্থা থাকে, কিন্তু CNC টার্নিং সেন্টারে শুধুমাত্র টুল চেঞ্জিং এর জন্য টুল টারেট ব্যাবহার করা হয়। অর্থাৎ সামগ্রিকভাগে উপরোক্ত এলিমেন্টস এবং অ্যাক্সেসরিজগুলিকে বিভিন্ন CNC মেশিনে আলাদা আলাদা উদ্দেশ্যে ব্যাবহৃত হয়ে থাকে। 

 CNC মেশিনের প্রকারভেদ

বর্তমানে কাজ এবং তার ধরন অনুসারে বিভিন্ন ধরনের CNC মেশিন তৈরি করা হয়। এগুলি হল CNC মেশিনিং সেন্টার, CNC টার্নিং মেশিন, CNC গ্রাইন্ডিং মেশিন, CNC লেজার কাটিং মেশিন, CNC প্লাজমা কাটিং মেশিন, CNC রাউটার এবং CNC থ্রি-ডি প্রিন্টার। তবে এগুলির মধ্যে বিভিন্ন ইন্ডাস্ট্রিতে মেটাল কাটিং মেশিন হিসাবে CNC মেশিনিং সেন্টার এবং CNC টার্নিং সেন্টার সবথেকে বেশী ব্যাবহার করা হয়। CNC মেশিনিং সেন্টার আবার দুরকমের হয়, এগুলি হল CNC ভার্টিক্যাল মেশিনিং সেন্টার এবং CNC হরাইজন্টাল মেশিনিং সেন্টার। ভার্টিক্যাল মেশিনিং সেন্টারে স্পিন্ডলের মুভমেন্ট ভার্টিক্যাল (vertical) বা উলম্বভাবে হয় এবং হরাইজন্টাল মেশিনিং সেন্টারে স্পিন্ডলের মুভমেন্ট আনুভূমিক বা হরাইজন্টাল (horizontal) হয়ে থাকে। বর্তমানে বেশীরভাগ CNC মেশিনিং সেন্টারে অটোমেটিক টুল চেঞ্জ এবং প্যালেট চেঞ্জিং ব্যাবস্থা থাকে। কখনো একই CNC মেশিনে মিলিং এবং টার্নিং দুই ধরনের অপারেশানই করা হয়ে থাকে, ঐ ধরনের CNC মেশিনকে টার্নমিল সেন্টার বলা হয়। আবার মেশিনের “নাম্বার অফ অ্যাক্সিস” (number of axis) অর্থাৎ একটি মেশিনে কতগুলি অ্যাক্সিস থাকবে তার উপর নির্ভর করেও CNC মেশিন বিভিন্ন ধরনের হয়, যেমন থ্রি-অ্যাক্সিস, ফোর-অ্যাক্সিস, ফাইভ-অ্যাক্সিস এবং মাল্টি-অ্যাক্সিস CNC মেশিন। সাধারনত মেশিনের নাম্বার অফ অ্যাক্সিসের উপর নির্ভর করেই CNC মেশিনের কন্ট্রোলার নির্বাচন করা হয়, অর্থাৎ কম অ্যাক্সিস যুক্ত মেশিনের ক্ষেত্রে “Basic CNC Controller” এবং ফাইভ-অ্যাক্সিস বা মাল্টি-অ্যাক্সিস যুক্ত মেশিনের ক্ষেত্রে “Advanced CNC Controller” ব্যাবহার করতে হয়, যদিও প্রায় সব ধরনের CNC মেশিনেরই বেসিক কর্মপদ্ধতি মোটামুটি একই রকেমের হয়ে থাকে। নিচে মেশিনিং ইন্ডাস্ট্রিতে ব্যাবহৃত বিভিন্ন ধরনের CNC মেশিনের ছবি দেওয়া হল।