भूमिका

किसी अच्छे वर्कपिस निर्माण के लिए पहले जो चीजें आवश्यक होती हैं, वह है वर्कपिस के छोटे आयाम और सुंदर सरफेस फिनिश, हालांकि इस प्रकार का काम किसी परंपरागत मशीन की सहायता से करना बहुत असुविधाजनक होता है। यदि परंपरागत मशीन की सहायता से वह काम किया जा सके, तो उसके लिए एक्सपर्ट ऑपरेटर, अधिक समय और प्रत्येक कार्य के प्रत्येक चरण में वर्कपिस का माप लेने आदि की आवश्यकता होती है, या फिर वर्कपिस की मशीनिंग के बाद संतुष्टिजनक परिणाम प्राप्त नहीं हो पाता। इसी कारण से परंपरागत मशीन में उपयोग होने वाले विभिन्न प्रकार के कंट्रोल हैंड-ह्वील के स्थान पर ऑटोमेटेड मोशन कंट्रोल की आवश्यकता हुई है। NC या CNC मशीन की सहायता से ठीक वही काम किया जाता है, अर्थात मशीन को यहां ऑटोमेटेड मोशन कंट्रोल किया जाता है, और इसके परिणामस्वरूप आसानी से NC या CNC मशीन में मशीनिंग के बाद वर्कपिस के छोटे और सटीक आयाम और सुंदर सरफेस फिनिश प्राप्त किए जा सकते हैं।

हालांकि प्राथमिकतापूर्वक, NC मशीन की सहायता से केवल कुछ मूल मशीनिंग ऑपरेशन जैसे मिलिंग ऑपरेशन, टर्निंग ऑपरेशन आदि किए जाते थे। लेकिन आने वाले समय के साथ-साथ एक ही मशीन में विभिन्न प्रकार की सूक्ष्म और जटिल विनिर्माण की मांग के लिए मल्टी एक्सिस कंट्रोल मशीनिंग ऑपरेशन करने की आवश्यकता होती है। इसलिए, उस NC मशीन को एक अलग कंप्यूटर के साथ कनेक्ट करके सीएनसी मशीन तैयार की जाती है और इसके परिणामस्वरूप मशीनिंग ऑपरेशन के क्षेत्र में भी बहुत लचीलापन or flexibility प्राप्त होता है। हालांकि प्राथमिकतापूर्वक सीएनसी मशीन की सहायता से भी केवल कुछ मूल मशीनिंग ऑपरेशन किए जाते थे। लेकिन आने वाले काल में मांग के साथ ताल मिलिए एक ही सीएनसी मशीन में विभिन्न प्रकार की मशीनिंग ऑपरेशन जैसे मिलिंग, टर्निंग, ड्रिलिंग, बोरिंग, टैपिंग आदि करना संभव हो गया है। इसके अलावा, मशीनिंग ऑपरेशन की सुविधा के लिए और समय के सहायता से कुछ अतिरिक्त व्यवस्थाएं जैसे स्वचालित उपकरण या कटर परिवर्तन व्यवस्था या स्वचालित वर्कपीस परिवर्तन व्यवस्था या स्वचालित पैलेट चेंजर धीरे-धीरे सीएनसी मशीन के साथ कनेक्ट की जाती है। इसके अतिरिक्त, वर्तमान में मशीनिंग ऑपरेशन के अलावा भी विभिन्न प्रकार के ऑपरेशन जैसे लेजर कटिंग, 3D प्रिंटिंग इत्यादि को विभिन्न प्रकार के सीएनसी मशीन की सहायता से किया जा सकता है।

मशीनिंग ऑपरेशन क्या होता है?

मशीनिंग ऑपरेशन एक तकनीकी प्रक्रिया है जिसमें किसी वस्तु को उसके आकार या आयाम के लिए या उसकी सतह को सुधारने के लिए कटिंग टूल का उपयोग करके उससे मेटल या किसी अन्य रूप में रसायनिक पदार्थ को हटाया जाता है। मशीनिंग ऑपरेशन में, वर्कपीस विशेष मशीन उपकरण में फिक्स किया जाता है और फिर कटिंग टूल को इसके पास स्थानांतरित करके उसे रूपांतरित किया जाता है। इस प्रक्रिया से वस्तु को आवश्यक आकार और आयाम प्राप्त करने के लिए या उसकी सतह को चमकदार बनाने के लिए मेटल या अन्य पदार्थ को हटाया जाता है। मशीनिंग ऑपरेशन के कुछ प्रमुख प्रकार हैं:

टर्निंग (Turning): इसमें कटिंग टूल वर्कपीस के चाक्र को घुमाते हुए उसकी सतह को रूपांतरित करता है। यह ऑपरेशन वर्कपीस के दूसरे पक्ष परिभाषित आकार या आयाम प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

मिलिंग (Milling): इसमें कटिंग टूल को मशीन के स्पिंडल में लगाकर वर्कपीस के साथ टेबल के साथ मूव कराके उसकी सतह को रूपांतरित किया जाता है। यह ऑपरेशन वर्कपीस की सतह को सतही धारा, नाल, स्लॉट, छांट आदि बनाने के लिए किया जाता है।

ड्रिलिंग (Drilling): इसमें कटिंग टूल का उपयोग वर्कपीस में छेदन करने के लिए किया जाता है। यह ऑपरेशन गहना, छोटी गोलाई, तापमान आदि के लिए चिढ़ बनाने के लिए किया जाता है।

बोरिंग (Boring): इसमें कटिंग टूल का उपयोग वर्कपीस में विस्तार छेदन करने के लिए किया जाता है। यह ऑपरेशन विस्तारित गोलाई, निचले छेदन, धातु के उत्तोलन आदि के लिए किया जाता है।

ग्राइंडिंग (Grinding): इसमें एक अच्छी सतह फिनिश देने के लिए कटिंग टूल का उपयोग किया जाता है। यह ऑपरेशन सतह की चमकदारता, नागजेयता, गहना आदि के लिए किया जाता है।

इन मशीनिंग ऑपरेशन्स का उपयोग विभिन्न उद्योगों में वस्तुओं के निर्माण में किया जाता है, जहां अक्षरशः उच्च स्तर की प्रेसिजन और सतही गुणवत्ता की आवश्यकता होती है। बेसिक मशीनिंग ऑपरेशन सामान्यतः दो तरह के होते हैं, ये दोनों हैं टर्निंग ऑपरेशन और मिलिंग ऑपरेशन। टर्निंग ऑपरेशन के क्षेत्र में वर्कपीस को मशीन के भीतर स्थित एक चक्र या क्लैंपिंग उपकरण के साथ लगाया जाता है और उसे हाई स्पीड में घुमाया जाता है। फिर कटिंग टूल को दोनों दिशाओं में मूव कराके उस वर्कपीस से मटेरियल को हटाया जाता है। विपरीत रूप में, मिलिंग ऑपरेशन के क्षेत्र में कटिंग टूल को मशीन के स्पिंडल में लगाया जाता है और उसे हाई स्पीड में घुमाया जाता है, और वर्कपीस को मशीन के भीतर टेबल के साथ लगाया जाता है जिससे कि वर्कपीस से मटेरियल को हटाया जा सके। अर्थात्, टर्निंग ऑपरेशन में कटिंग टूल फिक्स्ड रहता है और वर्कपीस घूर्णन्त अवस्था में रहता है और मिलिंग ऑपरेशन में कटिंग टूल घूर्णन्त अवस्था में रहता है और वर्कपीस फिक्स्ड रहता है। नीचे इन दोनों तरह के बेसिक मशीनिंग ऑपरेशन (टर्निंग और मिलिंग) की छवि दी गई है।

कोई भी मेटल कटिंग ऑपरेशन क्षेत्र में, तीन मुख्य तत्वों का ध्यान देना आवश्यक होता है, वे हैं कटिंग स्पीड (cutting speed), फीड (feed) और डेप्थ ऑफ कट (depth of cut)। ऊपर दिए गए चित्र के अनुसार, कटिंग स्पीड होती है मिलिंग ऑपरेशन के लिए कटिंग टूल की घूर्णन गति और टर्निंग ऑपरेशन के लिए वर्कपीस की घूर्णन गति, इस स्पीड को सामान्यतः rpm में व्यक्त किया जाता है। डेप्थ ऑफ कट यह दर्शाती है कटिंग टूल के द्वारा, वर्कपीस की कटिंग सतह में कितना घुसेगा और फीड दर्शाती है कटिंग टूल और वर्कपीस के बीच लटरल स्थानांतरण की मात्रा। इसलिए यह समझा जा सकता है कि डेप्थ ऑफ कट और फीड को एक साथ सेट किया जाता है, जिससे कटिंग टूल या वर्कपीस के प्रत्येक घूमने पर कितनी मात्रा मेटल वर्कपीस से हटाई जा सकती है। वर्कपीस की कटिंग सतह के अच्छे फिनिश के लिए सामान्यतः कटिंग टूल या वर्कपीस की हाई स्पीड की आवश्यकता होती है और डाइमेंशनल एक्यूरेसी के लिए कटिंग टूल या वर्कपीस की अत्यंत सूक्ष्म पोजीशन और वेलोसिटी कंट्रोल की आवश्यकता होती है। इसे ठीक करने के लिए NC या CNC मशीन का उपयोग किया जाता है, अर्थात मेटल कटिंग ऑपरेशन के समय NC या CNC मशीन के विभिन्न एक्सिस को स्थिर और सबसमय प्रेसाइस पोजीशन और वेलोसिटी कंट्रोल किया जाता है।

न्यूमेरिकल कंट्रोल या एनसी (NC) मशीन क्या है?

जब किसी मशीन को पहले से संख्या, अक्षर और प्रतीकों द्वारा तैयार किया गया किसी निर्दिष्ट मशीनिंग प्रोग्राम और मूवमेंट इन्सट्रक्शन के माध्यम से चलाया जाता है, तब उस मशीन को न्यूमेरिकल कंट्रोल मशीन या एनसी मशीन कहते हैं। अर्थात, सीधे शब्दों में कहें तो एनसी मशीन एक प्रोग्राम प्राधान्यता आधारित ऑटोमेशन प्रक्रिया है जो संख्या, अक्षर और प्रतीकों द्वारा नियंत्रित होती है। एक मशीन को न्यूमेरिकली कंट्रोल्ड (Numerically Controlled) या एनसी कहा जाएगा यदि वह एक कोड के रूप में पठाये निर्देशाबाली अनुसार ऑटोमेटिक या सेमी-आटोमेटिक रूप से काम करती है। इस कोडेड रूप में पठाये निर्देशाबाली सामान्यतः "पंच टेप" (Punch Tape) की सहायता से दी जाती है। एनसी मशीन में सामान्यतः कोई निर्दिष्ट काम का हिस्सा या सम्पूर्ण काम के लिए परिकल्पितभाव से निर्देशाबाली का एक निर्दिष्ट प्रोग्राम गठन किया जाता है और मशीन उस प्रोग्राम के अनुसार निर्विघ्नतापूर्वक काम करती रहती है। जब उस मशीन में काम के परिवर्तन कराने की आवश्यकता होती है, तब निर्देशाबाली का प्रोग्राम भी परिवर्तित करना होता है। वर्तमान में एनसी मशीन का उपयोग बहुत सीमित है।

कंप्यूटर न्यूमेरिकल कंट्रोल या CNC मशीन क्या है?

एकशब्द में कहें तो कंप्यूटर न्यूमेरिकल कंट्रोल या CNC मशीन पूर्व मेंकेर न्यूमेरिकल कंट्रोल या एनसी मशीन के मॉडर्न संस्करण है, जिसमें मशीन को कंट्रोल करने के लिए या चलाने के लिए "निर्देशाबली युक्त पंच टेप" की बजाय विभिन्न "माइक्रोप्रोसेसर युक्त CNC कंट्रोलर, सर्वो ड्राइव और प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर या पीएलसी" का उपयोग किया जाता है। यह CNC कंट्रोलर, सर्वो ड्राइव और पीएलसी सामान्यतया संयुक्त रूप से काम करते हैं और मशीन के विभिन्न एक्सिस की स्थिति, उनकी स्पीड और मशीन के विभिन्न एक्सिलरेशन फंक्शन जैसे ऑटोमैटिक टूल चेंज, ऑटोमैटिक पैलेट चेंज इत्यादि को सही कर्मसाधन करते हैं। इसके अलावा, एनसी मशीन की तुलना में CNC मशीन में कटिंग टूल और वर्क को संयुक्त रूप से मॉनिटर किया जाता है और विभिन्न कार्यों के लिए अलग-अलग प्रोग्रामों को उसी CNC कंट्रोलर में स्टोर किया जाता है और आवश्यकता अनुसार उस प्रोग्राम को सहजता से बदला जा सकता है। फलस्वरूप CNC मशीन में NC मशीन की तुलना में बहुत अधिक फ्लेक्सिबिलिटी प्राप्त होती है। आगे चरण-चरण में एक CNC मशीन में क्या क्या होता है और यह कैसे काम करता है विस्तार से चर्चा की गई है। नीचे एक CNC मशीनिंग सेंटर और टर्निंग सेंटर की तस्वीर दी गई है।

CNC और NC मशीनों के बीच का अंतर

संक्षेप में कहा जाए तो CNC और NC मशीन के बीच में कई पार्थक्य होते हैं। उदाहरण के लिए, NC मशीन को साधारणतः निर्देशाबाली युक्त मैग्नेटिक टेप या पंच टेप की सहायता से चलाया जाता है, लेकिन CNC मशीन को चलाने की निर्देशाबाली कंप्यूटर मेमोरी में स्टोर किया जाता है, इसलिए NC मशीन की सहायता से साधारणतः एक ही मशीन में प्रायः एक ही प्रकार का रिपीटिटिव वर्क किया जाता है, लेकिन CNC मशीन की सहायता से एक ही मशीन में विभिन्न प्रकार का काम किया जा सकता है। इसके अलावा CNC मशीन में उत्पन्न वर्कपीस की डायमेंशनल अक्यूरेसी और सरफेस फिनिश भी NC मशीन की तुलना में अत्यंत सूक्ष्म होती है। ऑटोमेटिक टूल चेंज, ऑटोमेटिक पैलेट चेंज आदि कुछ अतिरिक्त व्यवस्थाएं सिर्फ CNC मशीन में ही पायी जाती हैं। और सबसे अंत में, कॉम्प्लेक्स मशीनिंग ऑपरेशन केवल CNC मशीन की सहायता से ही किया जा सकता है।

CNC मशीन उपयोग की विशेषताएं क्या-क्या हैं?

CNC मशीन के उपयोग से निम्नलिखित विशेषताएं प्राप्त की जा सकती हैं:

• विभिन्न वर्कपीस को एक ही मशीन पर पूरा करना।

• अनेक मशीनों के कार्यों को एक ही मशीन में करना।

• निर्दिष्ट साइकिल टाइम में किसी कार्य को पूरा करना, इससे काफी समय की बचत होती है।

• मशीन ऑपरेटर के कौशल या कुशलता पर निर्भर नहीं होना।

• वर्कपीस की अत्यंत सूक्ष्म आयामिक अक्यूरेसी प्राप्त की जा सकती है।

• मशीनिंग के परिणामस्वरूप कम स्क्रैप उत्पन्न होता है।

• ऑपरेटर की सुरक्षा में बहुत अधिक सुरक्षा होती है।

• उत्पादन की खर्च कम होती है।

CNC मशीन उपयोग की असुविधाएं क्या-क्या हैं?

हालांकि वर्तमान में विभिन्न मशीनिंग ऑपरेशन के लिए अधिकांशतः CNC मशीन का उपयोग किया जा रहा है, लेकिन CNC मशीन के उपयोग करने के क्षेत्र में निम्नलिखित कुछ असुविधाएं भी देखी जा सकती हैं:

• कनवेंशनल मशीन की तुलना में CNC मशीन कीमत सामान्यतः अधिक होती है।

• CNC मशीन के उपयोग से कम श्रमिकों की आवश्यकता होती है, जिससे अनएम्प्लॉयमेंट उत्पन्न होती है।

• CNC मशीन को चलाने के लिए कम कुशलता की आवश्यकता होती है, इससे कुशल श्रमिक की कमी होती है।