دانلود مقاله ماشین ابزار

مقدمه :

کنترل های عددی CNC]  در بسیاری از کارگاه ها وکارخانجات معمول شده اند چرا که بسیاری از مسائل ساخت وتولید را آسان نموده اند به بیان دیگر، یک دستگاه با کنترل عددی دستگاهی است که توسط یک کد ساختار یافته در مسیر وهدفی که برنامه برایش تعیین کرده است حرکت می کند که لازمه آن برنامه ریزی قبلی و طبقه بندی اطلاعات وداده های مورد نیاز دستگاه می باشد، هر شخصی می تواند برای دستگاه برنامه بنویسد دستگاهها به صورت دستی یا اتصال به کامپیوتر برنامه ریزی وهدایت می شوند .

برنامه ریزی دستگاه به روش دستی وبرنامه نویسی به کمک کامپیوتر نام دارد.

گاهی اوقات برنامه ها توسط صفحه کلید کنترل کننده و به صورت دستی به دستگاه وارد می شود.

این نوع برنامه نویسی را ورود دستی اطلاعات می نامند.

پیشرفت میکروالکترونها و میکروکامپیوترها باعث شد تا کامپیوترها در کنترل عددی دستگاه ها بکار گرفته شوند .

کامپیوترها باعث شد تا کامپیوترها در کنترل عددی دستگاهها بکار گرفته شوند.

کامپیوترهای جاینوار خوان رادر دستگاههای NC ابتدایی گرفته در موقع به جای خواندن واجرای برنامه از روی نوارهای سوراخ شده، برنامه توسط کامپیوتر دستگاه اجرا می شود.

این دستگاهها به نام دستگاههای کنترل شونده عددی توسط کامپیوتر CNC نامیده می شوند.

کنترل عددی توسط کامپیوتر CNC شامل مراحل ساختی می شود که در آن ماشین برداده برداری فرمانهای لازم برای انجام کارهای مختلف برروی یک قطعه کار را توسط برنامه کامپیوتر نوشته شده توسط اپراتور از کامپیوتر دریافت می کند وبدان فرامین عمل می کند.

کنترل مننده موجود در این سیستمها در حقیقت سه وظیفه اصلی زیر رابر عهده دارند:

کنترل جهت دوران ابزار برده داری قطعه کار

 کنترل سرعت دوران ابزار برده داری قطعه کار

 کنترل مدت زمان دوران ابزار برده داری قطعه کار

لازم به ذکر است که در بعضی از ماشین های CNC قطعه کار ثابت بوده وابزار برده برداری دوران می نماید به این ماشینها فرز وعملیات انجام گرفته را  Milling گویند ودر بعضی دیگر از ماشین های برده برداری ابزار براده ثابت بوده وقطعه کار دوران می نماید.

به این ماشین ها تراش وعملیات انجام گرفته را  Tuming می گویند.

فن آوری کنترل عدد [ NC] یکی از پیشرفتهای اساسی در صنعت تولید در 50سال گذشته بوده است توسط این فن آوری نه تنها در دیگر زمینه های علمی وصنعتی پیشرفت سریعی حاصل شده بلکه استفاده ازاین فن آوری باعث بالا بردن کمیت وکیفیت قطعات تولیدی نیز گردیده است.

تاریخچه و مسیر تکاملی  N C :  پایه های ساخت وتولید توسط ماشین های NC از زمان انقلاب صنعتی بنا گردید.

درآنزمان کوششهای اولیه برای ساخت قطعات توسط ماشین های N   C  به قطعات اتومبیل از قبیل محور با بادامک ، پولی وتسمه محدود بود.

این کوششها بیشتر جنبه نمایشی داشت وبه دلیل قیمت بالای این گونه ماشینها از جنبه اقتصادی مقرون به صرفه نبود.

در زمان جنگ جهانی دوم به صنعت N   C توجه بیشتری گردید زیرا در آن موقعیت زمانی خاص هم کیفیت وهم کمیت قطعات تولیدی برای جنگ افزارها اهمیت بسیار زیادی پیدا کرده بود.

در آن زمان تولیدات صنعتی از نظر کیفیت بسیار عالی بودند ولیکن از نظر کمیت جوابگوی مسائل جنگ جهانی نبودو به نحوی که هر چه کمیت زیادتر می شد کالای تولیدی از نظر کیفیت افت شدیدی پیدا می کرد.

و این امر قطعا به خاطر عوامل انسانی وخستگی های ناشی از کار زیادتر بود.

بنابراین لازم گردید که تکنولوژی جدیدی بوجود آید که در آن از خطاهای انسانی وخستگی ناشی از کار زیاد خبری نباشد وبه عبارت دیگر به جای آن که انسان برماشین فرمان دهد وماشین را تنظیم نماید کامپیوتر برماشین فرمان دهد.

دراین زمان بود که شاخه جنوبی نبروی هوائی ایالات متحده آمریکا برآن شد تابااین مشکل مقابله نماید.

برای این منظور این شاخه از ارتش آمریکا، کمپانیهای متعددی رابرای ساخت و توسعه ماشین های کنترل عددی به همکاری دعوت کرد.

هدف ازاین کار برآورده شدن احتیاجات چهار گانه زیر بود:

بهبود دقت وقیمت قطعات تولیدی

 تثبیت قیمت توسط تولید قطعات

 ساخت قطعات پیچیده یا به عبارت دیگر انجام کارهای غیر ممکن

همچنین فن‌آوری N   C برای ساخت قطعاتی با سایزها واشکال مختلف وقطعاتی که با یک سری از مراحل مشابه ساخته می شوند نیز بکار گرفته می شوند.

اولین قرار داد در این زمینه با شرکت پارسون میشیگان منعتقد شد.

دراین قرارداد شرکت پارسون موظف به طراحی نوعی سیستم کنترل عددی گردید.

که این سیستم بتواند اسپندل ماشین تراش را جهت دهی نماید.

تاریخ این قرارداد 15ژوئن 1949 میلادی بود در سال 1951 آزمایشگاه سرومکانیزم موسسه فن آوری ماسا چوست [M.I.T] از طرف شرکت پارسون موظف به ساخت یک سیستم سرومکانیزم برای ابزار ماشین گردید.

در آن زمان M.I.T برروی نوعی کامپیوتر نیز مشغول به کار بود.

بنابراین تمام گسترش NC برعهده M.I.T قرار گرفت.

در سال 1952 اولین ماشین کنترلی عددی سه محوره که توسط کارت پانج فرمان داده می شد به وسیله بخش سرومکانیزم دانشگاه M.I.T ساخته شد.

در سال 1954 این ماشین در نعرض دید عموم قرار گرفت.

در سال 1960 تکنولوژی کنترل عددی  NC به طور گسترده ای با استقبال عمومی مردم مواجه گردید ودر دیگر نقاط جهان نیز محققان و پژوهشگران شروع به تولید انواع ماشین های NC نمودند.

اکثر این ماشین های اولیه احتیاج به کددهی برروی نوارهای کاغذی داشتند.

این کددهی توسط ایجاد سوراخهایی به وسیله دستگاه پانچ برروی نوارهای کاغذی صورت می گرفت.

این روش کددهی ادامه داشت تا این که ایده کد دهی وکنترل عددی توسط کامپیوتر CNC مطرح گردید دراین ایده یک  کامپیوتر وظیفه کنترل ماشین وابزار را برعهده می گرفت.

در اوائل استفاده از CNC کنترلرهای مربوطه توانائی ذخیره حجم بزرگی از اطلاعات را نداشتندوفقط برنامه هایی با اندازه محدود توسط این گونه CNC ها اجرا می گردید .

در سالهای 1955 تا 1960 دانشگاه M.I.T نوعی برنامه کامپیوتری به نام APT ابداع نمود که در صنایع هوا فضا ازآن استفاده می گردید ودر حقیقت این اولین نمونه از نرم افزارهای امروزی قابل اجرا برروی ماشین های CNC بود.

دراین برنامه از لغات انگلیسی برای توصیف شکل وحرکت ابزار استفاده می گردید.

یکی از مزیت های مهم CNC ارتباطی است که این ماشین بین قسمت طراحی مهندسی وقسمت ساخت برقرار می نماید.

به این ترتیب که مهندس طراح پس از استخراج کدهای لازم برای ساخت قطعه این کدها رادر اختیار قسمت ساخت قرار می دهد واز آنجا به بعددیگر وظیفه قسمت ساخت آن است که با وارد نمودن کدهای کامپیوتری در نرم افزار مربوطه ساخت قطعه را برعهده گیرد ومهندس طراح دیگر خودرا درگیر قسمت ساخت نمی نماید.

امروزه کنترلرهای کامپیوتری ماشین های کنترل عددی CNC به قدری پیشرفت کرده اند که توسط وارد نمودن کدهای مربوط به قطعه خاص می توان شکل قطعه ای که قرار است ساخته شود را قبل از این که عملیاتی توسط ماشین صورت گیرد برروی صفحه نمایشگرانها مشاهده نمود.

از مزایای فهم ماشین های کنترل عددی CNC  نسبت به ماشین های کنترل عددی معمولی NC می توان موارد زیر را ذکر نمود:

قابلیت برنامه نویسی وذخیره برنامه در ماشین های CNC

 قابلیت ویرایش راحت تر برنامه در ماشین های CNC

 قابلیت انعطاف بیشتر ماشین های CNC در مواجه شدن با قطعات پیچیده

 توسط ماشین های CNC می توان قسمت های جداگانه ازیک قطعه سه بعدی را که برنامه آن به کامپیوتر داده است را به صورت زیر برنامه استخراج نمود.

 قابلیت ارتباط کامپیوتر موجود در ماشین های CNC بادیگر کامپیوترها توسط یک دستگاه مودم وانتقال کدها از مکانی به مکان دیگر.

 کاهش هزینه ها واقتصادی کردن محصولات

معایب ماشین های کنترل عددی کامپیوتر CNC نسبت به ماشین های کنترل عددی معمولی NC را می توان به شرح زیر بیان داشت:

قیمت این ماشین ها نسبت به ماشین های N C بالاتر است.

 کاربااین ماشینها احتیاج به دانش بالاتری نسبت به کار با ماشین های NC دارد.

بالا بودن هزینه های تعمیر ونگهداری

 نیاز به سرمایه کلان اولیه برای خرید

 هزینه اپراتوری بالا نسبت به دستگاههای سنتی

 تربیت وتعلیم مجدد پرسنل

قسمتهای اصلی ماشین های C NC:

 تمام ماشین های کنترل عددی از سه قسمت زیر تشکیل شده اند:

ماشین ابزار: این قسمت وظیفه عملیات برروی قطعه از قبیل براده برداری، سوراخکاری وغیره را برعهده دارد.

 موتور ومکانیزهای تغذیه برگشتی [ Feed Back] : این قسمت از اهمیت خاصی برخوردار است زیرا پل ارتباطی بین ماشین ابزار واصلی ترین قسمت ماشین های  C NC یعنی کنترلر می باشد.

در حقیقت دراین قسمت عملیات خاص برروی قطعه ای انجام می گیرد یا قطع می گردد.

 قلب ماشین های کنترل عددی یا کنترلر [ Mcu] : این قسمت در حقیقت اصلی ترین قسمت ماشین های کنترل عددی می باشد صدور وقطع کلیه فرمان های ماشین کنترل عددی دراین قسمت صورت می گیرد.

برای کنترلرهای ماشین های کنترلر عددی به لحاظ تنوع این نوع ماشینها استانداردها مختلفی وجود دارد.

ولیکن لازم است در حالت کلی تمام کنترلرهای ماشین های کنترل عددی از استاندارد شناخته شده ای پیروی کند.

قبل از تصمیم گیری برای استفاده ازیک دستگاه NC باید مسائل اقتصاد ونیازهای جانبی دیگر در مقایسه با مزایا وصعف این دستگاهها سنجیده تر شوند واین ارزیابی در انتخاب صحیح یک دستگاه مناسب که مرتبط باکار تخصصی باشد بسیار ارزشمند است.

نکته: N c یک مفهوم عمومی برای کنترل های عددی است وبه دستگاههایی اطلاق می شود که با نوارهای سوراخ شده کار می کنند CNC به کنترل عددی توسط کامپیوتر اطلاق می شود.

پس همه CNC ها یک N C نیز هستند ولی بالعکس خیر.

مراحل تولید بدون استفاده از سیستم  C AM :  مراحل مربوط به این حالت را می توان به شرح زیر بیان نمود:

ایجاد طرح اولیه قطعه

 تصمیم گیری در مورد نیاز برای تولید قطعه

 انتخاب ابزار مورد نیاز

 تصمیم گیری در مورد ترتیب زمانی عملیات مختلف روی قطعه

 انجام عملیات ریاضی برای وارد نمودن مختصات هندسی قطعه به کامپیوتر

 محاسبات مربوط به سرعت اسپنیدل ونرخ براده برداری {تغذیه} ابزار براده برداری.

 نوشیتن برنامه کامپیوتری

 تهیه شده مقدماتی ولیست قطعات

 وارد نمودن برنامه کامپیوتری داخل مشاین واقعی وبا شبیه سازی ماشین مجازی نظیر نرم افزار CNC « مورد دوم از لحاظ ایمنی توصیه می گردد» 

مراحل تولید با استفاده از سیستم C AM : مراحل مربوط به این حالت را می توان به شرح زیر بیان نمود: استفاده از CAD برای ترسیم سه بعدی قطعه کار در داخل کامپیوتر تصمیم گیری در مورد نوع ماشین مورد نیاز برای تولید قطعه انتخاب ابزار مورد نیاز استفاده ازیک نرم افزار CAM برای استخراج کدهای مورد نیاز CNC از قطعه سه بعدی کشیده شده در محیط CAD به انضمام تهیه مقدماتی ولیست قطعات .

نگارش برنامه با استفاده از کدهای استخراجی در بند 4 در داخل شبیه سازی ماشین CNC نظیر برنامه CNCez ومشاهده چگونگی مراحل ساخت قطعه در صورت رضایت بخش بودن بند 5 وارد کردن برنامه در داخل ماشین واقعی اجرای برنامه برروی ماشین واقعی وتولید قطعه کاربرد در صنعت: گسترش صنایع هوا فضا، باعث بکارگیری گسترده N C هاشد واستفاده از CNC ها به علت گسترده شده این صنایع بود.

بطوری که هم اکنون این دستگاهها در اکثر کارخانجات تولید یوماشینکاری به چشم می خورند.

صنایع هوافضا، تسلیحات دفاعی، خودروسازی ، الکترونیک وابزار سازی تحت پوشش دستگاههای CNC قرار گرفته اند.

پیشرفت میکروالکترنیها باعث کاهش هزینه های ساخت قطعات CNC شده است وبه همین دلیل این دستگاهها به کارگاههای ابزار سازی، ریخته گری، قالب سازی، وصنایع مشابه راه پیدا کرده اند.

هر چند دستگاههای CNC به عنوان ابزار سازی، قالب سازی ، فرم دهی، اندازه گیری های دقیق ومتداول شده اند اما قادرند سیستمهای کنترل دهی عددی مشابه خودرا نیز کنترل کنند.

فصل دوم: انتخاب ابزار وروش تولید انتخاب روش تولید: انتخاب روش تولید، تعیین کننده CNC مورد نیاز واین که از CNC تاچه حد باید کامل باشد است.

یک برنامه نویس باید قبل از نوشتن یک برنامه از مطالب زیر آگاهی داشته باشد: چه نوع دستگاهی مورد نیاز است چه اجزائی بایددر CNC مورد نیاز وجود داشته باشد.

چه نوع عملیات ماشین کاری مورد نیاز است چه نوع ابزار برشی مورد نیاز است وغیره انتخاب یک دستگاه باید مبتنی برعوامل زیر باشد: مهارت برنامه نویس در چه حد است؟

چه نوع دستگاهی سودمندتر است؟

چند نمونه از قطعه باید ساخته شود؟

یا برای کاهش زمان تولید استفاده از دستگاه مدرن پیچیده مقرون به صرف است برای تولید یک قطعه که پیچیدگی هائی هم دارد اولویت انجام کدام عملیات بالاتر است.

ماشین با محور «اسپدل» افقی یا عمودی ارجح تر است.

برگه وضعیت یا برگه تنظیم تولید: پس از این که مراحل رشد تولید