logo

مقاله

‫آﺷﻨﺎیی ﻣﻘﺪﻣﺎتی ﺑﺎ ﻣﺎﺷﻴﻨﻜﺎری ‪CNC‬‬ (بخش اول)

 

قبل از پرداختن خاص به ماشین های ‪ CNC‬ابتدا می خواهیم ﯾک بررسی اجمالی در زمينه ماشين ابزار داشته باشيم‪.‬‬

‫ماشين ابزار ﯾکی از شاخه های مهندسی مکانيک ساخت و توليد می باشد که در صنعت بسيار مورد استفاده قرار می‬ ‫گيرد‪ .‬اﯾن شاخه از مکانیک برای ساخت ‪ ،‬توليد و فرم دادن قطعات با استفاده از ماشین های ابزار مـی باشـد کـه اﯾـن‬ ‫ماشين ھا در چند نوع از جمله ماشين تراش ‪ ،‬فرز‪،‬درﯾل ‪،‬سنگ زنی و ‪ ...‬می باشند امـروزه بـا توجه بـه توسـعه سـریع‬ صنعت و نياز به علوم و فنون در راستای اﯾن رشد مراکز علمی و تخصصی را وا داشته تا با اﯾن پيشرفت به نسلی جدﯾـد‬ ‫از اﯾن دستگاه ھا دست ﯾابند که به ماشينهای ابزار‪)CNC‬ماشين های کنترل عددی) معروفند که قابليت برنامه پذﯾری از‬ ‫طرﯾق کامپيوتر را دارند و دارای دقت بسیار بالایی می باشند‪.‬‬

 

‫فرم دادن قطعات توسط ماشین های ابزار‬

‫تغيير فرم از طرﯾق براده برداری به روشھاﯾی اطلاق میشود که بوسيله جدا کردن قطعات کوچکی بـه نـام بـراده بتـوان‬ ‫فرم قطعه کار را تامين كرد ماشين ھاﯾی که بدﯾن منظور به کار ميروند را معمول ماشينهای ابزار مینامند‪.‬‬

 برای براده برداری با ماشین های ابزار ‪٣‬حرکت؛ اصلی (برش) ‪ ،‬پيشروی و تنظيم بار مورد لزوم می باشد‪.‬‬

 

‫‪(١‬حرکت اصلی ﯾا برش‪:‬حرکتی که بوسيله آن براده برداری انجام می شود که بر حسب نوع ماشين توسط ابـزار ﯾـا‬ ‫قطعه کار انجام می شود مثال در صفحه کاری‪ ،‬اﯾن حرکت بصورت خطی و در سوراخکاری‪ ،‬تراشکاری و فرزکاری دورانی‬ ‫می باشد‪.‬‬

‫‪(٢‬حرکت پیشروی‪ :‬ادامه عمل براده برداری را امکان پذﯾر می کند‪.‬‬

‫‪(٣‬حرکت تنظيم بار‪:‬حرکتی که برای تنظيم ضخامت براده و عمق بار صورت می گيرد واﯾن عمل توسط ساپورتها‬ (عرضی‚طولی و فوقانی)انجام می شود‪.‬‬



‫جنس رنده های مورد استفاده در براده برداری‬

 

‫‪ (١‬فولاد ابزار غير آلياژی (‪(WS‬‬

‫اﯾن فولاد (فولاد کربنی)دارای ‪٠.٥‬تا ‪١.٥‬در صد کربن می باشد و تا درجه حرارتی معادل ‪ ٢٥٠‬درجه سانتيگراد سختی‬ ‫خود را حفظ می کنند‪.‬‬

‫‪ (٢‬فولاد ابزار آلیاژی(فولاد تند بر‪(SSH ،‬‬

‫اﯾن فولاد ها بر ‪ ٢‬نوع کم و پر آلياژ توليد مي شـوند در فـوالد هـای پـر آلياژ علاوه بر آهن و کربن با فلزات دﯾگـری مانند‬ ‫کرم‪،‬ولفرام‪،‬وانادﯾوم‪،‬موليبدن کبالت آلیاژ شده انــد ‪،‬تحمــل حرارتی اﯾــن فــولاد ھــا بــه ترتيــب تا حــدود ‪٣٠٠‬و‪٦٠٠‬درجــه‬ ‫سانتیگراد می باشد‪.‬‬

‫‪(٣‬ فلزات سخت(‪(HM‬‬

‫فلزات سخت که به الماسه نيز معروفند از مخلوط پودر کاربید پاره ای فلزات مانند کاربید ولفرام‪٫‬تيتان‪٫‬تانتال‪٫‬موليبدن و‬ ‫ﯾا وانادﯾوم بهمراه پودر کبالت به عنوان چسب تولید می شوند‪٫‬از خصوصيات بارز الماسه ھا می توان سختی زﯾاد(بين کرنود‬ ‫والماس)مقاومت زﯾاد در مقابل ساﯾش و حرارت نام برد که در سـرعت هـای بـرش خيلـی زﯾـاد تـا ‪ ٩٠٠‬درجـه سـانتيگراد‬ ‫مقاوم بوده و سختی خود را از دست نمی دھند‪.‬‬

‫‪(۴‬ فلزات سرامیکی‬

‫اﯾن فلزات تا دماﯾی حدود‪١٢٠٠‬درجه سانتیگراد تحمل حرارتـی دارنـد کـه قسـمت عمـده اﯾـن فلزات را اکسید فلزات‬ ‫آلومينيوم ‪ ،‬سيليسيم و کرم به عنوان فلزات سخت و فلزات موليبدن‪،‬کبالت و نيکل بـه عنـوان فلزات چسباننده تشكيل‬ ‫ميدھند‪.‬‬

 

‫آشنایی با دستگاه های ‪CNC‬‬

‫‪ CNC‬مخفف حروف اول کلمات (‪ ( Control Computer Numerical‬به معنای کنتـرل عـددی کـامپيوتر مـی باشـد کـه در‬ ‫اﯾران اﯾن ماشينهای به اختصار‪ CNC‬خوانده می شود ‪ .‬دستگاههای‪ ، CNC‬دستگاه هایی هستند که حرکت كليه محورها‬ ‫و عمليات ماشين کاری آنها توسط کامپیوتر کنترل می شود بدﯾن معنا که کلیه داده ها و اطلاعات با استفاده از كامپيوتر‬ ‫و امکانات حافظه ای آن ابتدا پردازش و سپس توسـط رﯾـز پردازنده ها (‪( Microprocessor‬بـه علائم الکترﯾکـی(‪(pulse‬‬ ‫تبدﯾل و به موتور محورھای محرکه منتقل می شوند‪.‬‬‫نسل اول اﯾن ماشينھا ‪ NC‬بودند بدﯾن مفهوم که فاقد کامپيوتر بوده و دستگاه طبق منطقی خاص‪ ،‬از جملـه نـوار ﯾـا‬ کارتهای‬ ‫پانچ شده کار می کرده است ‪.‬‬

‫به طور مثال برای حرکت سوپرت دستگاه های معمولی اﯾن امر توسط اپراتور بـا چرخاندن ورنیه سوپرت صـورت‬ مي گيرد ولی در سیستم های ‪ NC‬اﯾن امر توسط کارت مخصوصی که در دستگاه جا گذاری می شد انجام می گرفت‬ و اکنون اﯾن عمل در اکنون اﯾن عمل در دستگاههای ‪ CNC‬توسط کدھای مخصوصی (‪ G‬کد و ‪ M‬کد ) که در برنامـه‬ ‫نوشته می شود صورت می گیرد‪.‬‬ بدنه سخت افزاری دستگاھھای ‪ CNC‬تفاوتھای چندانی با بدنـه دسـتگاھھای معمـولی نـدارد آنچـه اﯾـن دو را از هـم‬ متفاوت سازد باشد اصلی ترﯾن بخش ﯾک دستگاه ‪ ، CNC‬کنترلر آن می باشـد کـه معمـوال دستگاهها از هـر نـوعی‬( تراش ‪ ،‬فرز ‪ ،‬سنگ و ‪ (.....‬که باشند با نوع کنترل شان شناخته می شوند و آموزش های اپراتوری و خدمات پس از‬ ‫فروش آن عموماً بر پاﯾه سيستم کنترل استوار می باشد‪.‬‬

 

‫اجزای اصلی ماشینهای ‪CNC‬‬

‫‪ -١‬برنامه ماشين‬

‫‪ -٢‬واحد کنترل ماشين‬

‫‪ -٣‬نرم افزار ماشين‬

‫‪ -۴‬موتورھا‬

‫‪ -۵‬اجزای مکانیکی‬

‫‪ -۶‬سيستم اندازه گيری‬

 

‫برنامه ماشين( واحد ورودی )

‫برنامه شامل مجموعه ھای از اعداد‪ ،‬حروف و نشانه های است که به ماشین می گوﯾد چه عملی را باﯾد انجام دهد‬‫‪ .‬مجموعــه اﯾــن اعــداد حــروف وعالئــم کــه بــه صــورت کدھای رمز بنــدی شــده مــی باشــند توســط واحــد کنترل‬ ‫ماشين ( ‪ ( MCU‬تقسيم می شوند اﯾن برنامه عالوه بر اطلاعات مسير قطعه کار شامل اطلاعات تکنولوژی کیفی‬(مقـــادﯾر سرعت و پیشروی ) و اطلاعـات کمکـــی ( مثـــل و خـاموش کـــردن ســـه نظـام ‪ ،‬قطع و وصل‬ ‫جرﯾان سیال خنک کننده ) نيز می باشد ‪.‬‬برنامه میتواند علاوه بر تاﯾپ مستقيم از طرﯾق صفحه کليد دستگاه ( ‪ ( MDI‬از طرﯾق ‪ Flash‬و کامپیوتر بـه ماشين‬ ‫ارسال شود.

 

‫واحد کنترل ماشين ‪:‬‬

‫سيستم کنترل‬

‫سيستم کنترل در ماشینهای کنترل عددی عبارت است از سیستمی که می تواند ﯾک ﯾا چند محور را در حین کار‬ ‫کنترل کرده و در موقعيت مکانی خاص و مورد نظر قرار دھد و از بخشهای موتور‪ ،‬دراﯾو ‪ ،‬کارتهای الکترونیکی ‪ ،‬مانيتور‬‫‪ ،‬تابلوی فرمان و سيستم اندازه گيری شامل سنسورهای اپتیکی (خط کش و انکودر ) تشکيل شده است‪.‬‬واحد کنترل ‪ CNC‬که بر روی ماشين ھای ابزار به منظور اتوماسيون اسـتفاده مـی شـود دارای سـه سیستم کنتـرل‬ جهت کنترل واحد ورودی ‪ ،‬واحد پردازشگر و کنترل واحد خروجی می باشد ‪.‬‬‫اجزای واحد کنترل عبارتند از ‪ :‬نوار خوان ‪ ،‬ميكرو پروسسور ‪ ، CPU ،‬حافظه ‪ ، RAM‬حافظه ‪Buffers ، ROM‬‬ و‫‪ ، PLC‬تقوﯾت کننده تابلوهای کنترل و ‪....‬‬ 

‫واحد کنترل ماشين در دو نوع مدار باز (‪ ( open loop‬و مدار بسته ( ‪ ( closed loop‬وجود دارد ‪.‬‬

 

‫واحد کنترل مدار باز ‪Open loop‬‬

‫در اﯾن نوع کنترل ‪ ،‬عمليات کنتـرل بـه صـورت خطـی انجام مـی شـود و تنهـا ورودی سيستم باعث تغيير در مقدار‬ خروجی مي گردد ‪ .‬به عبارتی ميزان جابجايي ھر محور توسط واحد کنترل تعيين مـی شـود ‪ .‬امـا اطلاعات از خروجی‬ ‫سيستم ( محرکه ) در مورد وضعيت ھر محـور بـه واحـد کنتـرل ارسال نمی گردد ‪ .‬در نتيجـه اگـر خطـاﯾی در ميـزان‬ ‫جابجائی محورها رخ دهد سيستم قادر به کشف و جبران آن نخواهد بود امروزه از سيستم های کنترل مدار باز تنھا در‬ ‫ماشينهای ‪ CNC‬آموزشی استفاده می شود که نیاز به دقت باالﯾی در محصول نمی باشد ‪.‬‬

 

‫واحد کنترل مدار بسته ‪Close loop‬‬

‫در کنترل مدار بسته عمليات کنترل به صورت ﯾک حلقه بسته انجام شده و عـالوه بـر ورودی ‪ ،‬خروجی نيـز از طرﯾـق‬ ‫قسمتی به نام فيدبک در تغيير مقدار خروجی موثر خواهد بود ‪ .‬در اﯾن سيستم كنترل اطلاعات موقعيت هـر محـور از‬ ‫طرﯾق فيدبک به واحد کنترل ارسال می شود و پس از بررسی و مقاﯾسه با ميزان صحيح ‪ ،‬چنـان چـه بيـاز بـه اصـالح‬ ‫داشته باشد توسط واحد کنترل تصحيح و به سيستم ارسال ميگردد ‪ .‬سيستمهای کنترل مـدار بستـه کـه سـرعت و‬ ‫موقعيت را کنترل میکند سرو مکانیزم نـام دارد و بـه موتورھـاﯾی کـه در اﯾـن سيستم بـه کـار ميرونـد سـرو موتـور‬ ‫می گوﯾند ‪ .‬کنترل مدار بسته از دقت بالاتری برخوردار می باشد ‪.‬‬ ‫برنامه ‪ NC‬پس از رمز گشاﯾی و تبدﯾل به زبان ماشين در حافظه ذخیره می شود ‪ ،‬محاسبات الزم انجام می پـذﯾرد و‬ ‫سپس به شکل اطلاعـات مسير و اطلاعـات فنـی بـه سيگنالها خروجی قطـع و وصـل تبـدﯾل و بـه موتورھـا فرمـان‬ ‫می دهد ‪ .‬موتورها حرکت چرخشی را به پیچهای ساچمه ای منتقل کرده و پیچهای ساچمه ای حرکت دورانی را به‬ حرکت خطی تبدﯾل می کنند ‪ .‬در نھاﯾت حرکت خطی از طرﯾـق کشـوﯾی و راهنما هـا تحـت کنتـرل سيسـتم انـدازه‬ ‫گيری به ابزار منتقل می شود ‪.



‫سيستم کنترل‬

‫در دنيا کمپانی های مختلفی کنترلر می سازند و روی دستگاههای ‪ CNC‬قرار می دهند که از آن جمله می توان کنترل هـای‬ ‫زﯾمنس ‪ ، ،‬فانوک ‪ ،‬ھاﯾدن ھاﯾن‪ ،‬میتسوبیشی‪ ،‬فاگور‪ ،‬فيدﯾا‪ ،‬انگل ھارد‪ ،‬هاسـت‪ ،‬تسـال و‪ .....‬را نام بـرد کـه در اﯾـران‬ سه نوع کنترل های زﯾمنس ‪ ،‬فانوک ‪ ،‬ھاﯾدن ھاﯾن مورد توجه بيشتر صـنعت گـران و صـناﯾع‬ مختلف می باشد ‪ .‬و طبعاً تعداد دستگاههای ‪ CNC‬موجود و فعال با کنترل های فوق الذکر‬ ‫بيشتر از دﯾگر کنترل ها است‪.‬‬ الزم به ﯾاد آوری است افراد ﯾا شرکت هایی که میخواهند در امر آموزش ‪ ،‬تعميرات و ﯾا واردات‬ ‫لوازم ﯾدکی کنترل ها صرف وقت و ھزﯾنه کنند به امر فوق توجه کافی داشته باشند ‪.‬‬ با پيشرفت و توسعه دستگاههای ‪ NC‬تلاشهای زﯾـادی برای ارتقاء قابلیت های آنها صورت‬ ‫گرفت که با ورود کامپیوتر ‪ ،‬در تکنولوژی ساخت سيستم ھای ‪ NC‬تحولی شگرف بـه وجـود‬ ‫آمد و اولين ماشين ‪ CNC‬در سال ‪ ١٩٧٢‬ساخته شد ‪ .‬در ذﯾـل بـه چنـد تفاوت اساسی‬ ‫دستگاه های ‪ NC‬و ‪ CNC‬اشاره مي گردد ‪.‬‬

 

‫تفاوتهای اساسی ماشینهای ‪ NC‬و ‪CNC‬‬

‫‪ -١‬خواندن برنامه‬

‫در ماشینهای ‪ NC‬برنامه بـه صــورت خط به خط خوانده و اجرا می شود و در نتيجـه اگــر‬ ‫اشتباهی در خطوط جلوتر وجود داشته باشد واحد کنترل قادر به تشخیص آن می باشد‪.‬‬

‫‪ -٢‬تست نمودن برنامه‬

‫در بسیاری از ماشینهای ‪ CNC‬می توان برنامه را بصورت آزماﯾشی اجرا نمود و مسیر حرکت ابزار را به صورت گرافیکی در‬ ‫روی مانیتور دستگاه و ﯾا ‪ PC‬مشاهده کرد و چنانچه نیاز به اصلاح داشته باشد برنامه را اصلاح نمود ‪.‬‬

‫‪ -٣‬برنامه نوﯾسی پارامترﯾک‬

‫عمليات تکراری مانند سيكل ها را به راحتی با اﯾن نوع برنامه می تـوان نوشـت و نيـز برنامـه نوﯾسـی پارامترﯾـک قطعـات‬ ‫پيچيده و سطوح هندسی را ممکن و راحت مي سازد و علاوه بر اﯾن نوشتن برنامه قطعات فوق را توسط زبـان ‪ APT‬و نـرم‬ ‫افزار ‪ CAD/CAM‬ميسر مي سازد ‪.‬‬

‫‪ -۴‬اصالح برنامه‬

‫چون در ماشینهای ‪ CNC‬برنامه به صورت نرم افزاری است هـر گونـه تغيير و اصلاح بـه راحتـی ممکن است ‪ .‬همچنين‬ ‫می توان تغییرات را ذخیره نموده و نيز برنامه های نوشته شده را به راحتی به هم متصل نمود ‪.‬‬

‫‪ -۵‬جبران شعاع ابزار‬

‫جبران شعاع ابزار برای مسیرهای شیبدار و منحنی به راحتی انجام مـی شـود ‪ .‬و حجـم محاسبات را بـه طـور قابـل‬ ‫توجهی از بين مي برد ‪ .‬اﯾن مزﯾت از مھم ترﯾن تفاوتهاي بين ماشين ‪ NC‬و‪ CNC‬میباشد ‪ ،‬ماشينهای ‪ NC‬بـه دلیـل اﯾنکـه‬ ‫برنامه را خط به خط می خوانند قادر به جبران شعاع ابزار نيستند ‪.‬‬

‫‪ -۶‬سادگی ارتباط با مجموعه ھای دﯾگر‬

‫در ماشینهای ‪ CNC‬به راحتی می توان برنامه ماشين کاری را از طرﯾق ‪ DNC‬و از راه دور به ماشين ھا منتقـل کـرده و‬ نيز ربات به راحتی به اﯾن ماشينھا متصل می شود و می تواند در سيستم های توليد ﯾکپارچه ‪ COMIC‬قرار گيرد ‪ .‬به طور‬ ‫کلـی استفاده از ‪ CNC‬بـــه طـــور مجـــزا صـــحيح نمـــی باشـــد و اﯾـــن ماشـــينھا بھتـــر اســـت در سيســـتم ھـای‬ FMS‪(Flexible Manufacturing Systems‬) ‪ CIMS(Computer Integrated Manufacturing Systems)‬ مورد استفاده‬ ‫قرار گيرند ‪



کلیه حقوق وبسایت متعلق به شرکت نونگار است

کلیه حقوق وبسایت متعلق به شرکت نونگار است