دانلود تحقیق آشنایی با ماشین هایCNC

نگاهی به ماشینهای کنترل عددی کامپیوتری  CNC

ماشینهای ابزار مدرن و رباتها دستگاههای خودکار پیشرفته ای هستند که از کامپیوتر بعنوان بخش اساسی کنترل کننده آنها استفاده می شود.

کامپیوترها در حال حاضر یکی از اجزاء اصلی برای اتوماتیک کردن دستگاهها هستند و می توانند دستگاههای مختلفی مانند ماشین های ابزار , جوش و برش با لیزر را کنترل کنند.

آنها می توانند خطوط تولید را براه اندازند یا کنترل یک کارخانه را در دست گیرند.

در مقایسه با ماشین ابزار معمولی , (Computer Numerical Control) CNC جانشین کارهای دستی اپراتور می شود.

در ماشینکاری معمولی با هدایت ابزار برنده در طول قطعه کار توسط یک چرخ دستی، قطعه کار براده برداری می شود که این چرخ دستی توسط اپراتور کنترل می گردد.

به عبارت دیگر برش محدوده جسم توسط یک اپراتور ماهر بوسیله کنترل چشمی انجام می گیرد.ولی در ماشین CNC کلیه عملیات لازم در یک برنامه گنجانده می شود که بتواند با حداقل نیاز به ورودهای بعدی نتیجه لازم را بگیرد .
در این سیستم کلیه دستورهای کنترل کننده , مانند اطلاعات مسیر و وظایف سوییچ ها در قالب کدهای عددی ریخته می شوند.

کامپیوتر این کدها را شناسایی و پردازش کرده و سپس آنها را به ماشین ارسال می نماید .

کامپیوتر می تواند در عرض چند ثانیه مجموعه ای از دستورها را به فرمانهای  قابل فهم ماشین تبدیل نماید.

در سیکل های زمانی بسیار کوتاه ، سیستم کنترل از نتایج عملکرد گزارش می گیرد (فید بک) و پس از مقایسه با مقادیر تنظیمی ، اصلاخات لازم را انجام می دهد.اطلاعات فوق الذکر را می توان در حافظه ماشین یا روی حافظه خارجی (دیسکتها) حفظ نمود.

برنامه نویس (Part Programmer)   باید برای نوشتن برنامه های ماشینکاری قطعات دارای اطلاعات و تجربیاتی در زمینه مکانیک , ابزاربرشی و قید و بستها باشد .

استفاده از اطلاعاتی نظیر قابلیت ماشینکاری (Machinability)  و فرآیند تولید  نیز از اهمیت قابل ملاحظه ای برخوردار می باشد .

به منظور تهیه برنامه های پیچیده تر تسلط بر مسائل جبر و مثلثات کارساز خواهد بود.

تفاوت سیستمهای NC و CNC :

 رشد فرآیند خودکار شدن تولید نیاز به ماشین هایی که با کامپیوتر کنترل می شوند را افزایش داد و منجر به توسعه ماشین های NC  تحت عنوان CNC  گردید.سیستمهای NC   از سخت افزار الکترونیکی بر پایه تکنولوژی مدارهای دیجیتالی استفاده می کردند.

CNC یک مینی کامپیوتر یا میکرو کامپیوتر را برای کنترل ماشین ابزار بکار می گیرد و تا حد امکان مدارهای سخت افزار اضافی را در واحد کنترل حذف می کند.   گرایش ازNC  بر پایه سخت افزار به CNC   مبتنی بر نرم افزار انعطاف پذیری سیستم را افزایش داد و امکان تصحیح برنامه ها را در حین استفاده فراهم ساخت.

تاریخچه ماشینهای CNC :

® 1642ماشین حساب چرخ دنده ای پاسکال

® 1804 ماشین بافندگی ژاکارد با کارت پانچ

® 1946 اولین کامپیوتر دیجیتال ENIAC برای ارتش آمریکا

® 1947  اختراع ترانزیستور

® 1949-1952اعلام نیاز نیروی هوائی ایالات متحده وساخت اولین ماشین فرز با کنترل اتوماتیک(عددی) توسط شرکت Parsons با همکاری فنی و تحقیقاتی MIT 

® 1949-1952اعلام نیاز نیروی هوائی ایالات متحده وساخت اولین ماشین فرز با کنترل اتوماتیک(عددی) توسط شرکت Parsons با همکاری فنی و تحقیقاتی MIT ® 1958ابداع زبان برنامه نویسی APT ® 1959توسعه IC ® 1972اولین ماشین کنترل عددی با مینی کامپیوترCNC ® 1975ساخت کنترلر فانوک سیستم 5 و 6 ® 1977-1982 ساخت کنترلر Sinumerik System 7 با میکروپروسسور 4بیتی ® 1982 ساخت کنترلر Sinumerik System 8 با میکروپروسسور 16بیتی ® 1981 ساخت کنترلر Sinumerik System 3 ® 1985 ساخت کنترلر Sinumerik 810- سری 800 آنالوگ ® 1986 ساخت کنترلر Sinumerik 850 ® 1988 ساخت کنترلر Sinumerik 880 ® 1995-1996ساخت کنترلر 810 / 840 سری دیجیتال ابداع کنترل عددی در سال 1952 فصل جدیدی را در امر اتوماسیون گشود.

بعد از جنگ جهانی دوم نیروی هوایی آمریکا احساس کرد نیاز به تولید قطعات پیچیده و دقیق هواپیما دارد که ساخت آنها با ماشینهای ابزار معمولی مشکل است .

اولین قدمها در راه توسعه یک ماشین ابزار مناسب در کمپانی Parsons در ایالت میشیگان برداشته شد(1947) و در آزمایشگاه سرو مکانیزم انستیتو تکنولوژی ماساچوست MIT کامل شد (1949) .

در سال 1952 ساخت یک فرز با کنترل اتوماتیک سه محور انجام پذیرفت.سیستم کنترلر NC بر اساس اصول کامپیوترهای دیجیتالی می باشد که در آن زمان یک تکنولوژی پیشرفته محسوب می شد.

توسعه منطقی NC کنترلهای عددی کامپیوتری CNC بود که در آن یک کامپیوتر بعنوان بخش اصلی سیستم کنترلر انجام وظیفه می کند.

رباتهای صنعتی همزمان با سیستمهای CNC توسعه یافتند و اولین ربات تجارتی در سال 1961 ساخته شد اما تا اواخر دهه 70 نقش مهمی را در تولید بازی نکردند.

مزایا , معایب و کاربردهای CNC : مزایا: 1- توانائی ماشینکاری قطعات پیچیده (انعطاف پذیری ) 2- دقت بالا 3- تکرارپذیری 4- عدم نیاز به ماشینکار با تجربه 5- خطر کمتر برای اپراتور 6- سرعت بالا در ماشینکاری و به تبع آن کاهش زمان تولید 7- کاهش ضایعات 8- کاهش امکان خطای انسانی 9- کاهش هزینه ساخت قید وبست 10-کاهش زمان تنظیم اولیه ماشین 11-کاهش زمان اندازه گیری و کنترل 12-افزایش قابل توجه راندمان تولید II.

معایب: 1- قیمت نسبتا زیاد 2- تعمیر و نگهداری پیچیده تر و پرهزینه تر 3- هزینه پرسنلی بیشتر III.

موارد کاربرد ماشین CNC 1- تولید قطعات متنوع در تیراژ نسبتا زیاد 2- ساخت قطعات پیچیده هر چند تیراژ کمی داشته باشند(قالبها) 3- اگر تعداد قطعات بیش از 100000 در سال باشد (قطعات خودرو)،استفاده از ماشینهای مخصوص (Special Purpose Machines) صحیح تر است.

CNC چیست؟

CNCکنترل رقمی رایانه‌ای یا سی‌ان‌سی به تنظیمات ماشین‌ابزار صنعتی از طریق هدایت رایانه‌ای گفته می‌شود.سی‌ان‌سی (CNC) کوتاه‌شدهٔ ‎Computer(ized) Numerical(ly) Control(led) است.

به‌وسیلهٔ سی‌ان‌سی می‌توان به سرعت قطعاتی با اندازه‌های دقیق از فلز یا چوب درست کرد.

شکل این قطعات از پیش توسط یک برنامه که در سیستم کم (CAM) تولید شده مشخص می‌گردد.

معمولاً برای این منظور هنوز از استاندارد EIA-274-D استفاده می‌شود که کد جی (G) هم نامیده می‌شود.

روش سی‌ان‌سی در دهه ۴۰ میلادی پدید آمد و ادامه‌دهنده روش دستگاه‌های ان‌سی (کنترل رقمی) بود.

از ان‌سی در جنگ جهانی دوم برای تولید جنگ‌افزار و پیچ‌ها استفاده زیادی می‌شد.

کارکرد CNC چگونه است؟

مخفف computer numerical control می باشد در ایران این ماشین ها CNC خالی خوانده میشوند ولی نام آنها به فارسی ماشین های (دستگاه های ) کنترل عددی ترجمه می شود.نسل اول این دستگاه ها NC ها بوده اند یعنی کامپیوتر را نداشته است و دستگاه طبق منطقی خاص دستورات را درک می کرده مثلا با استفاده از کارت های پانچ شده.

به عنوان مثال در دستگاه تراش برای دستور پیشروی بدین صورت عمل می شود که قسمت ساپورت دستگاه را بوسیله دسته چرخان به جلو میبریم در ماشین های NC این کار توسط یک سری دستورات پانچ شده بر روی نوار پانچ صورت می گرفت در دستگاه های CNC امروزین اینکار توسط یک کد صورت می گیرد .

پس یک دستگاه CNC عملا همان همان دستگاه دستی ساده می باشد که قابلیت فرمان پذیری از طریق کد ها و منطق ریاضیاتی را دارد در این دستگاه حضور کاربر (اپراتور) برای کار با دستگاه محدود به ایستادن این فرد پشت بخش کنترل کننده دستگاه می باشد و نوشتن برنامه های حرکتی آنهم فقط برای یکبار ، دیگر دستگاه این عمل را بصورت خودکار هر چند بار که بخواهیم تکرار می نمایدالبته بدون حضور کاربر.

بدنه این دستگاه تقریبا شبیه دستگاه های دستی می باشند یک CNC فرز عملا همان بدنه سخت افزاری فرز دستی را دارد همینطور برای CNC تراش و CNC سنگ و...

تنها تفاوت اضافه شدن بخش کنترل گر میباشد (البته این تفاوت بصورت عام می باشد ولی به صورت خاص مطمئنا بخش الکترونیکی هم تغییر کرده است ).

اما بخش کنترلگر ،این بخش ،بخش اصلی یک دستگاه CNC می باشد در صنعت این بخش با نام کنترلر CONTROLER خوانده می شود یک دستگاه CNC از هر نوع (تراش،فرز ،سنگ،ابزار تیز کن،تزریق ،پرس ،و...)بیشتربا نوع کنترلرش شناخته شده است مطمئنا آموزشی که به افراد داده میشود در اصل براساس کنترلر این دستگا ه ها می باشد کنترلر های مختلفی برای دستگاه های CNC موجود میباشد مانند فانوک – هایدن هاین، زیمنس – C39 - 2P22 –C15 – فاگورو میتسوبیشی و...زیمنس و هایدن هاین از مارک هایی می باشند که در ایران فراوان استفاده می شوند اما تفاوت های اینها به چگونه است .

منطق در یافت اطلاعات بصورت کد هائی می باشد که با G شروع می شوند به عنوان مثال کد G01 حرکت خطی است G02 و G03 حرکت دورانی می باشند و G90 نوع مختصات را از نظر مطلق بودن یا نسبی بودن مشخص می نماید .

کدهای عنوان شده کدهای عمومی می باشند و در کدهای خاص با توجه به نوع کنترلر شاید شماره کد فرق تماید به عنوان مثال G20 در زیمنس منظور انتخاب سیستم اندازه گیری متریک می باشد ولی این در هایدن هاین کد G70 این کار را امجام میدهد پس همانطور که گفته شد آموزش کدها باید با توجه به نوع کنترلر صورت گیرد خدا را شکر که استاد بنده در دانشگاه کد نویسی را تحت زیمنس و مدل های بالای این مارک به ما یاد داد.

در دانشگاه چه چیزی را از این دستگاهها باید اموخت ·اصول اولیه از بدنه دستگاه و فرمت آنها ·اصول اولیه ای از کدها به عنوان مثال کدها چگونه عمل می نمایند ساده ترین مثال باز هم کد G01 می باشد مثلا در خط فرمان دستگاه تراش تایپ می شود G01 X20 Z-30 F10 S100 M7 دستگاه ابزار را به این نقطه ،با سرعت 10 با هر واخد از پیش تعیین شده با سرعت اسپیندل هزار و...می برد ·آشنائی اولیه با منطق ها مثلا باید انتخاب شود که سیستم اندازه گیری مطلق باشد یا نسبی و یا حتی قطبی متریک باشد یا نه کدهای جانبی برای مشخص کردن سرعت و غیره ·چگونه زیر گروه کاری انتخاب می شود مثلا برنامه ای نوشته شود که دستگاه باید به نقاط مختلف برود و بعد از انجام عملیات در ان محل یک عمل با یک گروه عمل خاص را تکرار کند مثلا برای این کار یک زیر برنامه نوشته میشود که باید هربار دستگاه در ان موقعیت آنها را انجام دهد.

حل چند مثال از قطعات مختلف در تراش و فرزو حتی الامکان در یک دستگاه دیگر نظیر سنگ یا پرس،مثال ها باید به گونه ای باشد که کاربر به سادگی درکی از نحوه انجام کار بدست بیاورد.

جیگ و فیکسچرهای ماشینهای کنترل عددی کامپیوتری(CNC) برای براده برداری سطوح مختلف قطعه توسط یک ماشین کنترل عددی کامپیوتری CNC فقط لازم به یکبار عمل مبنا گیری می باشد؛ در صورتیکه در یک ماشین ابزار سنتی برای هر عملیات نیاز به یکبار مبنا گیری داریم؛ و با استفاده از یک فیکسچر؛ دقت ماشینکاری وابسته به فیکسچر است.

ولی در ماشین ابزار CNC دقت لازم را ماشین ابزار تامین می کند نه فیکسچر.

رایج ترین نگهدارنده هایی که در ماشین های ابزار CNC بکار میروند؛ روبندهای انگشتی (در ماشینهای فرز) است.

چون از آن در انواع کارها می توان استفاده کرد و نیز ارزان هستند و این روبندها معمولا دستی هستند و از روبندهای مکانیزه به ندرت استفاده می شود.

البته چنانچه از ماشینهای CNC در خطوط تولید اتوماتیک استفاده شود به کار گیری روبندهای مکانیزه اجتناب ناپذیرخواهد بود.

در ماشینهای تراش CNC معمولا ازسه نظام ها؛ مرغکهای هیدرولیک؛ کولت و برای کارهای خاص باید فیکسچر مخصوص قطعه را طراحی کرد.از دیگر تجهیزات نگهدارنده که در ماشینهای CNC به کار می روند صفحات و پایه های سوراخ دار؛ پایه فیکسچر های یونیور سال و بکار گیری پالت های چند خانه با روش تعویض دستی یا اتوماتیک می باشند.

تکنولوژی CAD/CAM در خدمت ساخت قطعات صنعتی و صنایع قالبسازی‌ کنترل عددی توسط کامپیوتر CNC شامل مراحل ساختی می‌شود که در آن ماشین براده برداری (فرز یا تراش‌) فرمانهای‌لازم جهت انجام کارهای مختلف بر روی یک قطعه کار را توسط برنامه کامپیوتری نوشته شده توسط شخص عملگر از کامپیوتر دریافت می‌کند و به آن فرامین عمل می‌کند.

[1] از آنجا که فرامین مورد نظر جهت عمل نمودن قسمت مکانیکی دستگاه از اهمیت بالایی برخوردار است