بخشی از مقاله
براي كنترل دقيق و اتوماتيك محورهاي پيشروي مقادير بايد داده شده توسط كنترل به ماشين با مقادير هست به دست آمده مقايسه ميشود. شكل مقابل يك مثال عددي را نشان مي دهد:
مقدار بايد: 15.00 mm
مقدار هست: 14.859
مقدار اختلاف 0.142 mm
حالا كامپيوتر چنين عمل ميكند:
اختلاف كوچكي موجود است بدين جهت مدار كنترل به موتور پيشروي فرمان مي‌دهد سرعت را كمي افزايش دهد تا به آرامي به وضعيت بايد برسد.
مدار كنترل تا رسيدن دور موتور به مقدار بايد داده شود سيگنال افزايش يا كاهش دور را ارسال ميكند.
اندازه گيري فاصله
يك ماشين NC براي هر محور كنترل يك سيستم اندازهگيري ويژ‌ه فاصله لازم دارد. دقت توليد به دقت اندازهگيري فاصله بستگي دارد. دو نوع روش اندازهگيري – مستقيم فاصله و – غير مستقيم فاصله وجود دارد.
درروش اندازهگيري مستقيم مقدار اندازهگيري با مقايسه مستقيم بدون واسطه طول مثلاَ از طريق شمارش خطوط شبكه خط تيره به دست مي‌آيد.
در اين روش مقدار جابه‌جايي مستقيماَ روي ميز اندازهگيري ميشود.
درروش ا ندازه‌گيري غير مستقيم طول به يك كميت فيزيكي ديگر ( مثلاَ چرخش) تبديل ميشود. اندازه زاويه چرخش بعداَ به پالسهاي الكتريكي تبديل مي شود. خطاي گام محور، لقي بين مهره و محور باعث به وجود آمدن خطا در نتيجه ا ندازه‌گيري ميشود. در اين روش مقدار جابه‌جايي مستقيماَ اندازهگيري ميشود.
اندازهگيري مستقيم فاصله ( افزايشي)
براي اندازهگيري مستقيم فاصله، مثال شكل 1 اصول حس نوري يك مقياس خطي را نشان مي‌دهد.
اشعه نوري بالايي از شيار صفحه كليد گذشته و به هنگام حركت مقياس شيشه‌اي شعاع نور توسط خطوط قطع مي‌گردد.
يك فوتو المنت نوري حساس قطع شدن اشعه نوري را حس و آن را جهت شمارش به كنترل منتقل ميكند. چنين اندازهگيري گام به گام با عنوان اندازهگيري گام به گام با عنوان اندازهگيري افزايشي ( Inkremental ) مشخص ميشود.
شكافهاي نوري زيري موقعيت نقطه مرجع را حس ميكند. غالباَ نقطه صفر ماشين با آن تعيين ميشود.
اندازهگيري مستقيم فاصله، مطلق
در مثال نشانداده شده بالا فاصله پيموده شده با شمردن تعداد گامها ( خطوط) تعيين ميشود. در صورت قطع ولتاژ شبكه مقادير عددي ذخيره شده در حافظه از بين مي‌رود. در چنين موردي بايد كل سيستم اندازهگيري مجدداَ به نقطه مرجع برگشته و اندازهگيري دوباره انجام شود. اين اشكال فرايند با اندازهگيري مستقيم فاصله قابل رفع است. اين سيستم اجازه مي‌دهد كه فوراَ براي هر وضعيت سپورت مقدار عددي موقعيت خوانده شود.
در مثال ساده شده ما، چهار اشعه نوري از طريق فوتوسل چهار رديف روي خط كش رمز را حس ميكند.
هر رديف خانه‌هاي روشن و تاريك دارد. خانه‌هاي روشن مربوط به عدد صفر است. خانه‌هاي تاريك بسته به رديف مربوطه نشاندهنده عددهاي مختلفي است.
با چهار اشعه نوري و به كمك سيستم اعداد دودويي مقادير عددي زير به دست مي‌آيد:
رديف 1: 1=20
رديف 2: 21= 2
رديف 3 : 4 = 22
رديف 4: 8 23 =
اين مقادير سپس در رديفها با هم جمع مي‌شوند. مثلاَ عدد 5 يك خانه سياه در رديف 1 ( 20 = 1 ) و يك خانه سياه در رديف 3 دارد، پس نتيجه گرفته ميشود:
ساير رديفها روي خط كش را مي‌توان براي دهگان، صدگان و … در نظر گرفت.
توجه: در اندازهگيري مطلق فاصله، در هر وضعيت دلخواه مي‌توان وضعيت را فوراَ خواند.
دقت تكرار در ماشينهاي NC
در مورد دقت اندازهگيري قطعه كار سا خته شده بين دقت ورودي ( input sensitivity ) و دقت تكرار ( repeating accuracy ) تفاوتهايي وجود دارد.
دقت ورودي در اغلب ماشينهاي NC است. انحراف دقت اندازه قطعه كار ماشينكاري شده اصولاَ بيشتر است. اين امر دلايل مختلفي دارد:
1- لقي در ياتاقان و راهنماها
هر نقطه ياتاقان لقي مشخصي دارد. در شكل مقابل يك ماشين فرز عمودي نشانداده شده است كه كلگي فرز به واسطه نيروهاي براده برداري شديد از موقعيت مورد نظر جابه‌جا ميشود. همچنين در ماشينهاي NC گرانقيمت نيز لقي در يلتاقانهاي محور و در راهنماها غير قابل اجتناب است.
2- انبساط حرارتي
مواد آهني انبساط نسبتاَ كمي دارند. عليرغم اين واقعيت، در اندازهگيري دقيق تاثير منفي خود را اعمال ميكند.
مثلاَ بستر ماشين به طول 2 m از دماي صبح هنگام تا دماي موقع كار، دچار افزايش حرارتي تغيير طول به اندازه 0.12mm دارد.
توجه: فولاد به طول 1m در نتيجه گرم شدن به اندازه 1k يا حدود 0.01mm دچار افزايش طول ميشود.
توجه: انحراف دقت تكرار در ماشينهاي NC به واسطه لقي ياتاقان و انبساط حرارتي خيلي بزرگتر از دقت ورودي 0.001mm است.
3-2 نقاط صفر و جابه‌جايي نقاط صفر
به طور منطقي ثابت شده است كه علاوه بر نقاط مرجع سيستمهاي مختصات، نقاط ديگري هم در فضاي كاري ماشينهاي ابزار به عنوان مبنا بايد در نظر گرفت. براي فرزكاري سه سوراخ كشويي روي يك صفحه كه در شكل زير نشان داده شده است، بايد نقاط نسبي زير مورد توجه قرار گيرد.
نقطه صفر ماشين
MNP maschinennullpunkt= در ساختمان ماشين‌قرار دارد و توسط موقيعيت سيستم اندازهگيري تثبيت شده است. اين نقطه را نمي‌توان تغيير داد.
نقطه صفر قطعه كار
WNP(Werkstucknullpunkt) اين نقطه به طور اختياري توسط برنامه‌نويس قابل انتخاب بوده و در مثال روبرو در گوشه چپ پايين قطعه كار قرار گرفته است.
نقطه صفر برنامه
c= programmnullpunkt نقطه صفر برنامه فقط آغاز برنامه است. اين نقطه خارج از قطعه كار قرار مي‌گيرد، بدين ترتيب وسيله مثلاَ تعويض قطعه كار يا تعويض ابزار را بدون هيچ مانعي مي‌توان انجام داد.
در تراشكاري علاوه بر نقطه صفر ماشين نقاط مرجع ديگري نيز لازم است:
نقطه مانع
A= Anschlagpunkt
A نقطه‌اي روي محور دستگاه تراش است كه قطعه كار در اين نقطه روي قيد گيرنده ( مثلا سه نظام) قرار مي‌گيرد.
نقطه صفر سپورت، ابزارگير
f= schlittenbezugspunkt
اين نقطه مثلا نقطه مركز ابزارگير مي‌باشد. تصحيح ابعاد ابزار در راستاي x- و راستاي z- نسبت به اين نقطه نسبي اندازهگيري مي‌شوند.
نقطه مرجع
R= Referenzpunkt
سيستم اندازه گيري فاصله، فاصله طي شده را با توجه به نقطه مرجع تعيين ميكند.
جابه‌جايي نقطه صفر
طول رنده تراشكاري بسته شده بر روي سپورت كه درشكل 2 صفحه 20 نشانداده شده مثالي براي جابه‌جايي نقطه صفر است. نقطه صفر سپورت f براساس منحني برنامه‌نويسي شده حركت ميكند و منحني واقعي براده برداري، مسير نوك رنده تراشكاري است كه بر مبناي طول ابزار بسته شده نسبت به نقطه f جابه جا شده است.
مثال نمونه در شكل مقابل يك برنامه ساده شده را با استفاده از جابه جايي نقطه صفر نشان مي‌دهد.
روي ميز يك ماشين بورينگ براي ماشينكاري اقتصادي دو قطعه كار بسته ميشود. درحاليكه يك قطعه كار ماشينكاري ميشود قطعه كار ديگر را مي‌توان اندازهگيري كرد.
برنامه براي يك قطعه كار فقط يكبار تهيه ميشود. براي ماشينكاري قطعه كار دوم فقط جابه‌جايي نقطه صفر( 1 wnp به 2 wnp) به كنترل داده ميشود. و اين مقدار جابه‌جايي توسط كنترل اضافه يا كم ميشود.
يك جابه‌جايي ديگر نقطه صفر نيز در شروع ماشينكاري از نقطه صفر ماشين به نقطه صفر قطعه كار 1 لازم است.
توجه:
جابه‌جايي نقطه صفر سيستم مختصات را در نقطه آغاز مناسب جديدي مثلاَ نقطه صفر قطعه كار قرار مي‌دهد. اين كار به جهت ساده تر شدن برنامه‌نويسي و اجتناب از محاسبات زايد انجام مي شود.
اندازهگيري با مختصات براي ماشينكاري NC-
در برنامه نويسي همواره اين خطر وجود دارد كه از اندازه‌ها به طور نادرست و يا غير دقيق استفاده شود. براي اجتناب از اين خطا و ساده شدن اندازهگيري تا حد ممكن از روش اندازه‌گذاري NC استفاده ميشود.
براي اندازهگيري با سيستم مختصات سه روش اندازهگيري طبق DIN 406 انجام مي‌گيرد.
- اندازه‌گذاري مطلق
- اندازه‌گذاري افزايشي ( گام به گام) و
- اندازه‌گذاري به كمك جدول.
اندازه‌ها در اين روش با توجه به نقطه صفر داده ميشود كه در نقشه شكل مقابل همان نقطه صفر قطعه كار مي‌باشد. در برنامه‌نويسي، اندازه‌هاي داده شده هر نقطه كار به وضوح قابل خواندن است. مختصات مركز سوراخها در شكل مقابل چنين است:
Y X
7 12 P1
19.5 32.3 P2
11.5 48 P3
اندازه‌گذاري افزايشي
بعضي مواقع بيان اندازه به صورت رشد و افزايش اندازه نسبت به وضعيت قبل داده ميشود. در روش توليد سنتي مثلاَ در باردهي و تنظيم دستي، سعي ميشود از اندازه‌گذاري زنجيري استفاده نشود، تا خطاهاي تنظيم روي هم جمع نشود. در نتيجه دقت بالاي كنترل عددي فقط انحراف دقت كمتري به وجود مي‌ايد.
در اندازه‌گذاري افزايشي راستا و جهت مورد نظر داده ميشود. بنابراين مثلاَ براي تعيين فاصله از نقطه p3 به نقطه p2 روي محور x- ها مقدار عددي 15.8- منظور ميشود.
اندازه‌گذاري افزايش غالباَ به عنوان ا ندازه‌گذاري نسبي هم مشخص ميشود.
توجه : در اندازه‌گذاري افزايشي اندازه‌گذاري از موقعيت داده شده قبلي انجام مي شود.
مزايا:
1- كنترل نهايي اعداد اندازه به راحتي امكانپذير است. مجموع اعداد اندازه روي يك محور از نقطه مبدا( نقطه صفر) تا انتهاي خط اندازه با اعداد از انتهاي خط اندازه تا مبدا روي همان محور بايد صفر باشد. اين كار براي محورهاي ديگر نيز صادق است.
معايب:
كنترل موقعيت لحظه‌اي ابزار در حين اجراي برنامه خيلي دشوار است. بدين جهت غالباَ با اعداد مطلق برنامه نويسي ميشود.
به عملكرد مختلف ا ندازه گذاري مطلق و اندازه‌گذاري افزايشي توجه كنيد.
در ماشينهاي NC- معمولاَ از اندازه‌گذاري مطلق استفاده ميشود. تغيير حالت به اندازه گذاري افزايشي توسط داده‌هاي ويژ‌ه اي انجام مي گيرد.
در مثال نشانداده شده عملكرد مختلف دستگاه در اندازه‌گذاري مطلق و افزايشي نشانداده شده است: X-20.
در صورت استفاده اشتباه از اين اندازه گذاريها تصادف شديد بين ابزار و قطعه كار روي مي دهد.
ساختمان برنامه
ساختمان يك جمله
برنامه اصلي
اغلب كنترلها به طور گسترد‌ه‌اي از علايم DIN 66 025 به عنوان زبان دستوري استفاده مي‌كنند. بدين ترتيب يك برنامه اصلي از ترتيب يك سري جمله تشكيل شده است. يك جمله از كلمات زيادي تشكيل ميشود.
يك كلمه از تركيب يك حرف و يك رقم ساخته ميشود.
هر جمله‌اي داراي اين اطلاعات است:
1- اطلاعات فني برنامه
2- اطلاعات هندسي و
3- اطلاعات فني
1- اطلاعات فني برنامه براي كار روي برنامه جهت كنترل لازم است. اين كار توسط علايم خاص داده ميشود( به جدول ر.ك).
شماره جمله براي آدرس مشخصه جمله به كار مي‌رود كه از آدرس N و يك شماره تشكيل مي شود. در ترتيب پشت سرهم شماره جمله‌ها غالباَ از پرسشهاي دهگاني استفاده ميشود. بدين وسيله مي توان در صورت نياز به راحتي جملات ديگري در وسط برنامه جاي داد:
NO11 NO12
N 010
N 020
N 030
N 040
2- اطلاعات هندسي از شرايط مسير و اطلاعات مسير( مختصات) تشكيل شده است. كلمه شرايط مسير از حرف G ( انگليسي : رفتن = go) و يك عدد مشخصه دو مكاني درست مي شود. دو تابع مهم G- در زير نشانداده شده است.
اكثر توابع G- براي جملات بعدي مؤثر هستند. در صورت عدم تغيير در نحوه حركت از يك جمله به جمله بعدي لازم نيست اين توابع در هر سطري مجدداَ نوشته شود. بدين جهت اصطلااح مدال ( modal ) در مورد اين توابع به كار مي رود، كه با كلمه Mode نيز ارتباط دارد( مد: شكل و فرمي كه براي مدتي نسبتاَ طولاني به كار مي‌رود.)
جدول صفحه بعد حاوي مهمترين توابع شرايط مسير مي‌باشد. توابع G- مشخص شده با * طبق استاندارد به طور مدال موثراست. اين توابع تا زماني كه ديگر توابع G- برنامه نويسي نشود موثر هستند.
از نقشه و از برنامه تا قطعه كار
نقشه قطعه كار كه حاوي اطلاعاتي كلي درباره اندازه كلي و جنس قطعه كار است پايه برنامه ماشينكاري است.
با در نظر داشتن ابزارهاي موجود، سرعتهاي براده برداري، ابعاد قطعه كار و غيره ماشينكاري قطعه كار در مراحل جداگانه و مختلفي طراحي و تعيين ميشود.
تغيير طرح ماشينكاري از فرم محصول به يك فرم قابل فهم براي كنترل ماشين ابزار توسط تركيبات لازم اعداد و حروف كه منجر به ايجاد برنامه اصلي مي‌گردد امكانپذير است. اين تغيير زبان مرحله اصلي برنامه نويسي است.
اين روش كار پايه ساير نمايش كاري است. حالا برنامه اصلي به دست آمده به كمك كليدها به كنترل وارد ميشود.
وارد كردن از طريق نوارهاي سوراخدار، نوارهاي مغناطيسي يا فراخواني از حافظه مركزي هم انجام مي‌گيرد.
توابع اضافي با حرف M ( تابع M- ) و عدد مشخصه دو مكاني مشخص مي شود. اين توابع اصولاَ تا زماني كه قسمت آدرسهاي T , S , F آورده نشود شامل اطلاعات فني است.
