تحقیق در مورد دستگاههای cnc

بخشی از مقاله

دستگاههای cnc

cnc مخفف computer numerical control مي باشد در ايران اين ماشين ها CNC خالي خوانده ميشوند ولي نام آنها به فارسي ماشين هاي (دستگاه هاي ) کنترل عددي ترجمه مي شود.

نسل اول اين دستگاه ها NC ها بوده اند يعني کامپيوتر را نداشته است و دستگاه طبق منطقي خاص دستورات را درک مي کرده مثلا با استفاده از کارت هاي پانچ شده.

به عنوان مثال در دستگاه تراش براي دستور پيشروي بدين صورت عمل مي شود که قسمت ساپورت دستگاه را بوسيله دسته چرخان به جلو ميبريم در ماشين هاي NC اين کار توسط يک سري دستورات پانچ شده بر روي نوار پانچ صورت مي گرفت در دستگاه هاي CNC امروزين اينکار توسط يک کد صورت مي گيرد .
پس يک دستگاه CNC عملا همان همان دستگاه دستي ساده مي باشد که قابليت فرمان پذيري از طريق کد ها و منطق رياضياتي را دارد در اين دستگاه حضور کاربر (اپراتور) براي کار با دستگاه محدود به ايستادن اين فرد پشت بخش کنترل کننده دستگاه مي باشد و نوشتن برنامه هاي حرکتي آنهم فقط براي يکبار ، ديگر دستگاه اين عمل را بصورت خودکار هر چند بار که بخواهيم تکرار مي نمايدالبته بدون حضور کاربر.

بدنه اين دستگاه تقريبا شبيه دستگاه هاي دستي مي باشند يک CNC فرز عملا همان بدنه سخت افزاري فرز دستي را دارد همينطور براي CNC تراش و CNC سنگ و...

تنها تفاوت اضافه شدن بخش کنترل گر ميباشد (البته اين تفاوت بصورت عام مي باشد ولي به صورت خاص مطمئنا بخش الکترونيکي هم تغيير کرده است )
اما بخش کنترلگر ،اين بخش ،بخش اصلي يک دستگاه CNC مي باشد در صنعت اين بخش با نام کنترلر CONTROLER خوانده مي شود يک دستگاه CNC از هر نوع (تراش،فرز ،سنگ،ابزار تيز کن،تزريق ،پرس ،و...)بيشتربا نوع کنترلرش شناخته شده است مطمئنا آموزشي که به افراد داده ميشود در اصل براساس کنترلر اين دستگا ه ها مي باشد

کنترلر هاي مختلفي براي دستگاه هاي CNC موجود ميباشد مانند فانوک – هايدن هاين، زيمنس – C39 - 2P22 –C15 – فاگورو ميتسوبيشي و...
زيمنس و هايدن هاين از مارک هايي مي باشند که در ايران فراوان استفاده مي شوند اما تفاوت هاي اينها به چگونه است
منطق در يافت اطلاعات بصورت کد هائي مي باشد که با G شروع مي شوند به عنوان مثال کد G01 حرکت خطي است G02 و G03 حرکت دوراني مي باشند و G90 نوع مختصات را از نظر مطلق بودن يا نسبي بودن مشخص مي نمايد .

کدهاي عنوان شده کدهاي عمومي مي باشند و در کدهاي خاص با توجه به نوع کنترلر شايد شماره کد فرق تمايد به عنوان مثال G20 در زيمنس منظور انتخاب سيستم اندازه گيري متريک مي باشد ولي اين در هايدن هاين کد G70 اين کار را امجام ميدهد پس همانطور که گفته شد آموزش کدها بايد با توجه به نوع کنترلر صورت گيرد خدا را شکر که استاد بنده در دانشگاه کد نويسي را تحت زيمنس و مدل هاي بالاي اين مارک به ما ياد داد.
ولي واقعا بايد در دانشگاه چه چيزي را از اين دستگاهها بايد اموخت

• اصول اوليه از بدنه دستگاه و فرمت آنها
• اصول اوليه اي از کدها به عنوان مثال کدها چگونه عمل مي نمايند ساده ترين مثال باز هم کد G01 مي باشد
مثلا در خط فرمان دستگاه تراش تايپ مي شود

G01 X20 Z-30 F10 S100 M7
دستگاه ابزار را به اين نقطه ،با سرعت 10 با هر واخد از پيش تعيين شده با سرعت اسپيندل هزار و...مي برد
• آشنائي اوليه با منطق ها مثلا بايد انتخاب شود که سيستم اندازه گيري مطلق باشد يا نسبي و يا حتي قطبي متريک باشد يا نه کدهاي جانبي براي مشخص کردن سرعت و غيره

• چگونه زير گروه کاري انتخاب مي شود مثلا برنامه اي نوشته شود که دستگاه بايد به نقاط مختلف برود و بعد از انجام عمليات در ان محل يک عمل با يک گروه عمل خاص را تکرار کند مثلا براي اين کار يک زير برنامه نوشته ميشود که بايد هربار دستگاه در ان موقعيت آنها را انجام دهد
• معرفي M کدها که کارهاي جانبي مانند روشن کردن پمپ ماده خنک کننده و ..

• حل چند مثال از قطعات مختلف در تراش و فرزو حتي الامکان در يک دستگاه ديگر نظير سنگ يا پرس،مثال ها بايد به گونه اي باشد که کاربر به سادگي درکي از نحوه انجام کار بدست بياورد

فن آوري CNC
فن آوري سي ان سي از سال 1950 در امريکا توسعه يافته و پيشرفت نموده است.
معمولا استاندارد کليه ماشينهاي کنترل عددي بر اساس
ساختمان برنامه DIN 66 025

موقعيت سيستم مختصات DIN 66 217

ميباشد، البته بسياري از سازندگان براي کنترلهاي ساخت خود از زبانهاي اختصاصي و علائم خاص خود استفاده ميکنند.
استانداردها :
اندازه گيري براي برنامه نويسي ماشين DIN 406 T4

علائم فرمول کنترل DIN 19 221
نامگذاري و تقسيم بندي کنترل کننده هاDIN 19 255
فن آوري کنترل، اصلاحات و نامگذاريهاDIN 19 266

علائم تکنيک فرآيندها، علائم نمايش دستگاهها DIN 19 227
علائم اندازه گيري، کنترلDIN 19 228
تکنيک کنترل، اصلاحات DIN 19 237
علائم ماشين سازي DIN 24 900

علائم کاري، پردازش رقمي اطلاعاتDIN 40 700
علائم کاري، موتورها، راه اندازه ها، دستگاههاي قطع و وصل DIN 40 713
مدارک و اسناد قطع و وصل، کنترل و علائم گرافيکي پلانهاي کاريDIN 40 719
پردازش اطلاعات، اصلاحاتDIN 44 300
انتقال داده ها، اصلاحاتDIN 44 302

علائم اپراتوري بدون متن در ماشينکاري کنترل عدديDIN 55 003
کنترل عددي ماشينهاDIN 66 024
ساختمان برنامه ماشينهاي کنترل عدديDIN 66 025
CLDATA DIN 66 215
موقعيت سيستم مختصات DIN 66 217
زبان ورود داده هاDIN 66 246
ماشينهاي کنترل عددي، اصلاحاتDIN 66 257

برنامه نويسي براي ماشينهاي کنترل عددي

1- برنامه نويسي دستي :
در برنامه نويسي دستي، طرح کار مطابق نقشه قطعه کار تهيه ميشود. نقاط حرکت ابزار تعيين و محاسبه ميشود. و سپس برنامه بصورت دستي و از طريق زبان برنامه نويسي آن ماشين، نوشته ميشود و باز هم به صورت دستي اطلاعات وارد حافظه ماشين مي گردد. در مورد قطعات ساده بهتر است که مستقيما روي ماشين برنامهء براده برداري نوشته شود.
2- برنامه نويسي توسط رايانه :

برنامه نويسي توسط رايانه براي قطعات پيچيده که محاسبه نقاط حرکت ابزار امکان پذير نميباشد، بکار ميرود.
ابتدا قطعه مورد نظر توسط نرم افزارهاي طراحي، طراحي و ترسيم ميشود و سپس توسط نرم افزارهاي ساخت برنامه، نحوهء براده برداري تعيين و برنامهء قابل فهم براي ماشين کنترل عددي تهيه ميشود.

در مثال زير نمونه اي از يک پروسه طراحي و توليد را مشاهده ميکنيد:

تصوير بزرگ تصوير بزرگ تصوير بزرگ

تصوير بزرگ تصوير بزرگ تصوير بزرگ تصوير بزرگ



تصوير بزرگ تصوير بزرگ تصوير بزرگ تصوير بزرگ
تاثيرات تکنولوژي C.N.C
الف – توسعه فن آوري :
بکار گيري کنترل هاي مکانيکي و نيمه مکانيکي در مسير توليد و در جايي که مقرون به صرفه باشد. مثلا در صنايع خودرو سازي،
با توجه به پيشرفته شدن کنترلهاي امروزي براحتي ميتوان محاسبات سنگين عددي را با کمال اطمينان به آنها سپرد. محاسباتي نظير جبران ابزار ، نقاط تداخل دايره و مخروط، وغيره .

ب – تغيير تجربه هاي شخصي :در گذشته مهارت فردي و نحوه بکار گيري ابزار توسط کارگر ماهر و فني بسيار مورد نياز بود، اکنون بيشتر کارهاي تکراري و خسته کننده را رايانه کنترل ميکند و ماشين قابل برنامه ريزي انجام ميدهد.
ج – تاثيرات اجتمائي:

متاسفانه بدترين قسمت اين فرآيند ، يقينا بيکار شدن نيروهاي غير متخصص و نياز به آموزش مهارتهاي فني و دانشگاهي است. اما صورت بهتر قضيه اينست که وقت آزاد بيشتري در اختيار انسان قرار ميگيرد، چون انجام کارها به عهده ماشين ميباشد.
نحوه راه اندازي يک سيستم کنترل عددي :
سيستم D.N.C

Direct Numerical Control
انتقال مستقيم برنامه از رايانه مرکزي
يک رايانه مرکزي کنترل کليه اجزاي سيستم را به عهده دارد، ميتواند به طور همزمان خط توليد اتوماتيک خودرو را با چندين نوع ماشين کنترل عددي و ربات کنترل کند.

CAD : Computer Aided Design
طراحي به کمک رايانه
ابتدا در مرحله طراحي نوع رفتار و عملکرد ماشينها تعريف ميشود يا اينکه شکل قطعه مورد نظر حجم سازي ميشود و تبديل به زبان فابل فهم ماشين ميگردد.
CAM : Computer Aided Manu factoring

توليد توسط رايانه

اکنون برنامه ساخته شده و قابل فهم ماشينهاي کنترل عددي به حافظه آنها انتقال داده و اجرا ميشود.
CIM : Computer Integrated Manu factoring
توليدکامل توسط رايانه
منظور از سيستم رايانه اي پيشرفته براي توليد و سازماندهي کارگاه توليد است CIM
سيستم مختصات :
در ماشينهاي C.N.C معمولا سه محور بر اساس مختصات کارتزين وجود دارد، که
محور X = محور افقي
محور Y = راستاي عمق قطعه کار

محور Z = راستاي عمودي
با اين سه محور يک ميتوان هر موقعيت هر نقطه از قطعه را در فضا و با توجه به ابعاد حرکتي ماشين تعريف کرد.
اگر در راستاي حرکتي هر محور ، محور ديگري تعريف نماييم و جهت چرخشي نيز براي هر محور در نظر بگيريم آنگاه داراي 9 محور با امکان حرکتي فراوان خواهيم بود .

پيچيده ترين قطعات مانند پره توربين را ميتوان براحتي با 5 محور حرکتي فرز کاري کرد.
دقت عملياتي :

حرکت محور هاي ماشين هاي C.N.C بر خلاف ديگر ماشين آلات صنعتي که بر اساس حرکت پيچ و محور با گام مشخص بود، بصورت بال اسکرول ميباشد که حرکتي بسيار نرم و بسيار دقيق را حاصل مينمايد.
بر اين اساس به راحتي ميتوان به يک ماشين C.N.C فرمان حرکت معادل 0.001 ميليمتر داد و انتظار حرکت دقيق هم داشت. معمولا ماشينهاي براده برداري C.N.C دقتي معادل 0.001 ميليمتر دارند، اما ماشينهاي دقيقتر و حساس تري نيز وجود دارد که دقت بيشتري دارند.
زبان ماشين :
زبان قابل فهم براي اکثر ماشينهاي کنترل عددي ، G - CODE ميباشد. فرمانهاي کمکي ديگري نيز وجود دارد که با M - C

ODE تعريف ميشود .

ماشينهاي C.N.C

در کارخانجات صنعتي دستگاههايي وجود دارد که بصورت رايانه اي قابل برنامه ريزي ميباشند و به آنها ماشينهاي C.N.C اطلاق مي شود. (1)
ماشينهاي C.N.C داراي طيف وسيعي است ، که ماشينهاي تراش، فرز، اسپارک اوروژن، واير کات، سنتر عمودي و غيره از اين دست ميباشند .

ساخته شدن ماشينهاي C.N.C تحولي در صنعت ايجاد کرد و سرعت و دقت ساخته شدن قطعات را بسيار افزايش داد، تا جايي که اکنون کارخانجات اتومبيل سازي ژاپن مراحل طراحي و توليد يک خودروي نمونه را تا يک ماه کاهش داده اند ، يا کارخانجات قالب سازي تايواني زمان توليد قالب سفارش داده شده را بسيار کوتاه کرده اند، موردي را خود شاهد بودم : زمان توليد قالبي را کارخانه ايراني 8 ماه اعلام کرده بود و براي ساخت همان قالب ، مهندسان تايواني زمان 45 روز را ارائه داده بودند.

در ايران طيف وسيعي از ماشينهاي کنترل عددي وجود دارد که اعم آنها ساخت المان ميباشد، همچنين کنترل هاي عددي متفاوتي نيز وجود دارد.
بنا بر حدسيات و مشاهدات، تعداد ماشينهاي کنترل عددي در ايران از آلمان بيشتر است، اعم اين ماشين آلات نيز در اختيار شرکتهاي دولتي و نظامي ميباشد. با توجه به اينکه در ايران نيز ماشينهاي کنترل عددي ساخته يا به عبارت صحيحتر مونتاژ ميشود، و با توجه به قيمت مناسب آنها، اينگونه ماشينها به تدريج جاي خود را در صنايع و کارخانجات کوچک باز ميکنند. گروه ماشين سازي تبريز از جمله کارخانجات سازنده ماشينهاي کنترل عددي ميباشد.

ماشينهاي کنترل عددي با توجه به نياز و تقاضاي بازار و صد البته بضاعت علمي فعلي بشر ساخته ميشود. طيف حرکتي آنها نيز با توجه به نوع عملکرد و نوع ماشين، از 2.5 تا 9 محور حرکتي ساخته ميشود. اما نوع عملکرد کلي و فرمان پذيري آنها تقريبا مشابه همديگر ميباشد. زبان برنامه نويسي همه ماشينهاي کنترل عددي بصورت

G - Coding است که البته بعضي از کنترل هاي فرمانگير داراي زبانهاي خاص خود هستند. در ماشينهاي مختلف نيز تعاريف متفاوتي براي کدها در نظر گرفته ميشود.

سابق بر اين، نوشتن برنامه هاي ماشينهاي کنترل عددي محدود به نوشتن برنامه دستي و محاسبه مختصات نقاط حرکت بود، اما اکنون با بودن نرم افزارهاي بسيار قوي حجم سازي صنعتي و برنامه سازي (2)، امکان طراحي و ساخت قطعات بسيار پيچيده صنعتي نيز فراهم آمده است.