دليل موجز لأساسيات آلات CNC

ما هي آلة CNC؟

A آلة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي هي أداة آلية تعمل بالتحكم الرقمي مع ميزة إضافية تتمثل في وجود كمبيوتر على متنها. ويشار إلى الكمبيوتر باسم وحدة التحكم في الآلة (MCU). يتم توفير البيانات الرقمية المطلوبة لإنتاج جزء ما إلى الآلة في شكل برنامج. يتم ترجمة البرنامج إلى الإشارات الكهربائية المناسبة لإدخالها إلى المحركات التي تعمل على تشغيل الآلة.

سرير إطار الآلة هو الهيكل الميكانيكي لآلة CNC، ويتكون أيضًا من نظام القيادة الرئيسي ونظام محرك التغذية والسرير ومنضدة العمل وأجهزة الحركة المساعدة والأنظمة الهيدروليكية والهوائية وأنظمة التشحيم وأجهزة التبريد وإزالة الرقائق وأنظمة الحماية وأجزاء أخرى. ولكن من أجل تلبية متطلبات التحكم العددي وإعطاء الأداء الكامل لأداة الآلة، فقد خضعت لتغييرات كبيرة في التصميم العام والمظهر وهيكل نظام النقل ونظام الأداة وأداء التشغيل. تشمل الأجزاء الميكانيكية لآلات CNC السرير والصندوق والعمود وقضيب التوجيه وطاولة العمل والمغزل وآلية التغذية وآلية تبادل الأدوات.

كيف تعمل آلة CNC؟

تستخدم آلات CNC أجهزة الكمبيوتر لتحقيق تقنية التحكم الرقمي بالبرامج. تستخدم هذه التقنية الكمبيوتر لتنفيذ وظيفة التحكم المنطقي التسلسلي لمسار حركة الجهاز وتشغيل الأجهزة الطرفية وفقًا لبرنامج التحكم المخزن مسبقًا. نظرًا لاستخدام الكمبيوتر لاستبدال جهاز التحكم الرقمي الأصلي المكون من دوائر منطقية للأجهزة، يمكن تحقيق التخزين والمعالجة والحساب والحكم المنطقي ووظائف التحكم الأخرى لتعليمات تشغيل الإدخال بواسطة برنامج الكمبيوتر، ويمكن نقل التعليمات الدقيقة الناتجة عن المعالجة. قم بقيادة المحرك أو المحركات الهيدروليكية إلى جهاز محرك السيرفو لتشغيل آلة CNC.

لتشغيل ماكينة CNC، يمكنك اتباع الخطوات التالية:

الخطوة 1. وفقًا للرسم وخطة العملية للجزء الميكانيكي، استخدم الكود المحدد وتنسيق البرنامج لبرمجة مسار حركة الأداة وعملية المعالجة ومعلمات العملية وكمية القطع في نموذج التعليمات الذي يمكن التعرف عليه بواسطة نظام CNC، أي كتابة برنامج المعالجة.

الخطوة 2. أدخل برنامج المعالجة المبرمج في جهاز CNC.

الخطوة 3. يقوم جهاز CNC بفك تشفير ومعالجة برنامج الإدخال (الرمز)، ويرسل إشارات التحكم المقابلة إلى جهاز محرك المؤازرة وجهاز التحكم في الوظيفة المساعدة لكل محور إحداثي للتحكم في حركة كل جزء من أداة الماكينة.

الخطوة 4. في عملية الحركة، يحتاج نظام CNC إلى اكتشاف موضع المحور الإحداثي لآلة CNC، وحالة مفتاح السفر، وما إلى ذلك في أي وقت، ومقارنته بمتطلبات البرنامج لتحديد الإجراء التالي حتى تتم معالجة جزء مؤهل.

الخطوة 5. يمكن للمشغل مراقبة وفحص ظروف المعالجة وحالة عمل آلة CNC في أي وقت. إذا لزم الأمر، فمن الضروري ضبط عمل آلة CNC وبرنامج المعالجة لضمان التشغيل الآمن والموثوق به لأداة الماكينة.

نظام الإحداثيات الديكارتية

يمكن إنتاج كل ما يمكن إنتاجه تقريبًا باستخدام آلة تصنيع تقليدية باستخدام آلة تصنيع تعمل بالتحكم الرقمي بالحاسوب، مع العديد من المزايا التي تتمتع بها. وتنقسم حركات آلة التصنيع المستخدمة في إنتاج منتج ما إلى نوعين أساسيين: حركات من نقطة إلى نقطة (حركات خطية مستقيمة) وحركات مسار مستمر (حركات محيطية).

تم ابتكار نظام الإحداثيات الديكارتية أو المستطيلة من قبل عالم الرياضيات والفيلسوف الفرنسي رينيه ديكارت. باستخدام هذا النظام، يمكن وصف أي نقطة محددة بمصطلحات رياضية من أي نقطة أخرى على طول ثلاثة محاور عمودية. يناسب هذا المفهوم أدوات الآلة تمامًا لأن بنائها يعتمد عمومًا على ثلاثة محاور للحركة (X وY وZ) بالإضافة إلى محور الدوران. في آلة الطحن الرأسية البسيطة، يكون المحور X هو الحركة الأفقية (يمينًا أو يسارًا) للطاولة، والمحور Y هو حركة الطاولة المتقاطعة (باتجاه العمود أو بعيدًا عنه)، والمحور Z هو الحركة الرأسية للركبة أو المغزل. تعتمد أنظمة CNC بشكل كبير على استخدام الإحداثيات المستطيلة لأن المبرمج يمكنه تحديد موقع كل نقطة في المهمة بدقة. عند تحديد نقاط على قطعة عمل، يتم استخدام خطين متقاطعين مستقيمين، أحدهما رأسي والآخر أفقي. يجب أن تكون هذه الخطوط في زاوية قائمة على بعضها البعض، وتسمى النقطة التي تتقاطع فيها بالأصل أو نقطة الصفر (الشكل 3).

الشكل 1 الخطوط المتقاطعة تشكل زوايا قائمة وتشكل نقطة الصفر.

الشكل 2: مستويات الإحداثيات ثلاثية الأبعاد (المحور) المستخدمة في CNC.

تظهر المستويات الإحداثية ثلاثية الأبعاد في الشكل 3. تكون المستويات (المحور) X وY أفقية وتمثل حركات طاولة الآلة الأفقية. ويمثل المستوى أو المحور Z حركة الأداة الرأسية. تشير علامتا الجمع (+) والطرح (-) إلى الاتجاه من نقطة الصفر (الأصل) على طول محور الحركة. يتم ترقيم الأرباع الأربعة التي تتشكل عند تقاطع المحور XY في اتجاه عكس اتجاه عقارب الساعة (الشكل 2). ستكون جميع المواضع الموجودة في الربع الأول موجبة (X+) وموجبة (Y+). في الربع الثاني، ستكون جميع المواضع سالبة X (X-) وموجبة (Y+). في الربع الثالث، ستكون جميع المواضع سالبة X (X-) وسلبية (Y-). في الربع الرابع، ستكون جميع المواضع موجبة X (X+) وسلبية Y (Y-).

الشكل 3 يتم استخدام الأرباع المتكونة عند تقاطع المحورين X وY لتحديد النقاط بدقة من نقطة الصفر X/Y أو نقطة الأصل.

في الشكل 3، ستكون النقطة A على بعد وحدتين إلى يمين المحور Y ووحدتين فوق المحور X. افترض أن كل وحدة تساوي 2. سيكون موقع النقطة A هو X + 2 وY + 1.000. بالنسبة للنقطة B، سيكون الموقع هو X + 2.000 وY - 2.000. في برمجة CNC، ليس من الضروري الإشارة إلى قيم الموجب (+) حيث يتم افتراضها. ومع ذلك، يجب الإشارة إلى قيم السالب (-). على سبيل المثال، سيتم الإشارة إلى موقعي كل من A وB على النحو التالي:

أ X2.000 Y2.000

ب × 1.000 و-2.000

يتم توصيل نظام كمبيوتر بالماكينة يتكون من أجهزة استشعار ومحركات كهربائية. يتحكم البرنامج في حركات محاور الماكينة.

ما هي أكثر أنواع آلات CNC شيوعًا؟

صُممت أدوات الماكينة المبكرة بحيث يقف المشغل أمام الماكينة أثناء تشغيل أدوات التحكم. لم يعد هذا التصميم ضروريًا، حيث لم يعد المشغل في ماكينات التحكم الرقمي بالكمبيوتر يتحكم في حركات أدوات الماكينة. في أدوات الماكينة التقليدية، كان يتم قضاء حوالي 20 بالمائة فقط من الوقت في إزالة المواد. ومع إضافة أدوات التحكم الإلكترونية، زاد الوقت الفعلي المستغرق في إزالة المعدن إلى 80 بالمائة وحتى أعلى. كما قلل أيضًا من مقدار الوقت المطلوب لإحضار أداة القطع إلى كل موضع تصنيع.

هناك 10 أنواع من آلات CNC الأكثر شيوعًا والتي توجد في مجموعة متنوعة من الصناعات.

1. ماكينات الطحن CNC (مطاحن CNC)

2. آلات CNC Router (التوجيه باستخدام الحاسب الآلي)

3. ماكينات الليزر CNC (آلات القطع بالليزر، آلات النقش بالليزر، آلات اللحام بالليزر)

4. آلات مخرطة CNC (CNC مخارط)

5. آلات الحفر ذات التحكم الرقمي (CNC)

6. آلات الحفر CNC

7. ماكينات الطحن ذات التحكم الرقمي (CNC)

8. آلات التفريغ الكهربائي (EDM)

9. آلات القطع بالبلازما CNC (نك البلازما القواطع)

10. 3D طابعات