نورث كارولاينا
(التحكم الرقمي، ويشار إليه بـ CNC)، يشير إلى استخدام المعلومات الرقمية المنفصلة للتحكم في تشغيل الأجهزة الميكانيكية، والتي لا يمكن برمجتها إلا من قبل المشغل نفسه
CNC
تطبيقات تكنولوجيا CNC
لقد تطورت تكنولوجيا CNC بسرعة، مما أدى إلى تحسين إنتاجية معالجة القوالب بشكل كبير. من بينها، وحدة المعالجة المركزية الأسرع هي جوهر تطوير تكنولوجيا CNC. لا يقتصر تحسين وحدة المعالجة المركزية على تحسين سرعة الحوسبة فحسب، بل تتضمن السرعة نفسها أيضًا تحسين جوانب أخرى من تقنية CNC. نظرًا لأن تقنية CNC شهدت مثل هذه التغييرات الكبيرة في السنوات الأخيرة، فإن الأمر يستحق مراجعة التطبيق الحالي لتقنية CNC في صناعة تصنيع القوالب.
تم تحسين وقت معالجة الكتل وأداء CNC الآخر بشكل ملحوظ نظرًا لزيادة سرعة معالجة وحدة المعالجة المركزية وتطبيق الشركات المصنعة للحاسب الآلي (CNC) وحدات المعالجة المركزية (CPU) عالية السرعة على أنظمة CNC شديدة التكامل. تحقق الأنظمة الأسرع والأكثر حساسية ما هو أكثر من مجرد سرعات معالجة أعلى للبرامج. في الواقع، النظام الذي يمكنه معالجة برامج معالجة الأجزاء بسرعة عالية نسبيًا قد يكون أيضًا مثل نظام معالجة منخفض السرعة- أثناء التشغيل، لأنه حتى نظام CNC الذي يعمل بكامل طاقته به بعض المشكلات المحتملة التي قد تصبح عنق الزجاجة مما يحد من سرعة المعالجة. تدرك معظم محلات القوالب الآن أن -التصنيع عالي السرعة يتطلب أكثر من مجرد أوقات معالجة قصيرة. في كثير من النواحي، الوضع مشابه لقيادة سيارة السباق. هل تفوز أسرع سيارة بالسباق؟ حتى مراقب السباق العادي يعلم أن هناك عوامل كثيرة غير السرعة تؤثر على نتيجة السباق. أولاً، إن معرفة السائق بالمسار أمر مهم: يجب أن يعرف أماكن المنعطفات الحادة حتى يتمكن من إبطاء السرعة بشكل مناسب واجتياز المنعطفات بأمان وكفاءة. في عملية تصنيع القوالب بمعدلات تغذية عالية، يمكن لتقنية مراقبة المسار المعلقة لـ CNC الحصول على معلومات حول حدوث منحنيات حادة مقدمًا، والتي تلعب دورًا مشابهًا. وبالمثل، فإن حساسية السائق لتصرفات السائقين الآخرين والعوامل غير المؤكدة تشبه عدد ردود الفعل المؤازرة في CNC. تشتمل ردود الفعل المؤازرة في CNC بشكل أساسي على تعليقات الموقع وردود الفعل على السرعة والتعليقات الحالية. عندما يقود السائق حول المسار، فإن اتساق الإجراء، وما إذا كان يمكنه الفرامل وزيادة السرعة بمهارة، وما إلى ذلك، له تأثير مهم جدًا على أداء السائق على-الموقع-. وبالمثل، يستخدم التسريع/التباطؤ-شكل الجرس ومراقبة المسار المراد معالجته في نظام CNC التسريع/التباطؤ البطيء بدلاً من التغيرات المفاجئة في السرعة لضمان تسريع سلس لأداة الآلة.
أبعد من ذلك، هناك أوجه تشابه أخرى بين سيارات السباق وأنظمة CNC. تشبه قوة محرك سيارة السباق وحدة القيادة والمحرك في CNC، ويمكن مقارنة وزن سيارة السباق بوزن الأجزاء المتحركة في أداة الآلة، كما أن صلابة وقوة سيارة السباق تشبه قوة وصلابة أداة الآلة. إن قدرة CNC على تصحيح أخطاء مسار محددة تشبه إلى حد كبير قدرة السائق على التحكم في السيارة داخل المسار.
هناك تشابه آخر مع أجهزة التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC) الحالية وهو أن سيارات السباق التي ليست الأسرع غالبًا ما تتطلب برامج تشغيل جيدة-. في الماضي، لم يكن بإمكان سوى-آلات CNC المتطورة تحقيق دقة معالجة عالية أثناء القطع بسرعات عالية. واليوم، قد تتمكن أيضًا وظائف أجهزة CNC ذات النطاق المتوسط-والمنخفضة-من إكمال العمل بشكل مرضي. على الرغم من أن -آلات CNC المتطورة تتمتع بأفضل أداء متاح حاليًا، فمن الممكن أيضًا أن تتمتع -آلات CNC ذات الإمكانات المنخفضة التي تستخدمها بنفس خصائص المعالجة مثل -آلات CNC المتطورة في نفس مجموعة المنتجات. في الماضي، كان العامل الذي يحد من الحد الأقصى لمعدل التغذية لمعالجة القالب هو CNC، أما اليوم فهو الهيكل الميكانيكي للأداة الآلية. لن يؤدي استخدام CNC الأفضل إلى تحسين الأداء عندما تكون أداة الآلة في حدود أدائها بالفعل.
الميزات الجوهرية لأنظمة CNC
فيما يلي بعض ميزات CNC الأساسية المستخدمة حاليًا في معالجة القوالب:
1. غير -الخط العقلاني B-الخط (NURBS) استيفاء المنحنيات والأسطح
تستخدم هذه التقنية الاستيفاء على طول المنحنى بدلاً من ملاءمة المنحنى بسلسلة من الخطوط المستقيمة القصيرة. أصبح تطبيق هذه التكنولوجيا شائعًا جدًا. توفر العديد من برامج CAM المستخدمة حاليًا في صناعة القوالب خيارًا لإنشاء برامج جزئية بتنسيق الاستيفاء NURBS. وفي الوقت نفسه، توفر وحدات التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC) القوية أيضًا إمكانات الاستيفاء على خمسة محاور وميزات ذات صلة. تعمل هذه الميزات على تحسين جودة التشطيب السطحي، وتحسين سلاسة تشغيل المحرك، وزيادة سرعات القطع، وجعل برامج معالجة الأجزاء أصغر.
2. وحدات تعليمية أصغر
تنقل معظم أنظمة CNC تعليمات الحركة وتحديد الموقع إلى عمود دوران أداة الآلة بوحدات لا تقل عن 1 ميكرون. بعد الاستفادة الكاملة من الزيادة في قوة معالجة وحدة المعالجة المركزية، يمكن أن يصل الحد الأدنى لوحدة التعليمات في بعض أنظمة CNC إلى 1 نانومتر (0.000001 مم). بعد أن يتم تقليل وحدة التعليمات بمقدار 1000 مرة، يمكن تحقيق دقة تصنيع أعلى، مما يجعل المحرك يعمل بسلاسة أكبر. يتيح التشغيل السلس للمحرك لبعض الآلات الآلية العمل بتسارع أعلى دون زيادة اهتزاز السرير.
3. تسارع / تباطؤ منحنى الجرس
يُعرف أيضًا باسم -تسارع/تباطؤ المنحنى أو التحكم في الزحف. بالمقارنة مع استخدام التسارع الخطي، يمكن لهذه الطريقة تحقيق تأثير تسارع أفضل للأدوات الآلية. بالمقارنة مع طرق التسريع الأخرى، بما في ذلك الطرق الخطية والأسية، يمكن لطريقة منحنى الجرس تحقيق أخطاء أصغر في تحديد المواقع.
4. معالجة مراقبة المسار
لقد تم استخدام هذه التقنية على نطاق واسع ولديها العديد من الاختلافات في الأداء التي تميز الطريقة التي تعمل بها في أنظمة التحكم-المنخفضة عن أنظمة التحكم-المتطورة. بشكل عام، يستخدم CNC مراقبة مسار التصنيع -للمعالجة المسبقة للبرنامج لضمان تحكم أفضل في التسارع/التباطؤ. اعتمادًا على أداء CNCs المختلفة، يتراوح عدد كتل البرامج المطلوبة لمراقبة مسار التصنيع من اثنين إلى مئات، وهو ما يعتمد بشكل أساسي على الحد الأدنى من وقت المعالجة لبرنامج الجزء والثابت الزمني للتسارع/التباطؤ. بشكل عام، يلزم ما لا يقل عن خمسة عشر مجموعة من برامج المراقبة لمسار المعالجة لتلبية متطلبات المعالجة. التحكم في المؤازرة الرقمية إن تطوير أنظمة المؤازرة الرقمية سريع للغاية لدرجة أن معظم الشركات المصنعة للأدوات الآلية تختار هذا النظام كنظام تحكم مؤازر للأدوات الآلية. بعد استخدام هذا النظام، يمكن لـ CNC التحكم في نظام المؤازرة في الوقت المناسب، ويصبح التحكم CNC في أدوات الآلة أكثر دقة. دور نظام المؤازرة الرقمية هو كما يلي: 1) سيتم زيادة سرعة أخذ العينات للحلقة الحالية، وتحسين التحكم في الحلقة الحالية سوف يقلل من ارتفاع درجة حرارة المحرك. بهذه الطريقة، لا يمكن إطالة عمر المحرك فحسب، بل يمكن أيضًا تقليل الحرارة المنقولة إلى اللولب الكروي، وبالتالي تحسين دقة اللولب. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تؤدي سرعة أخذ العينات الأسرع أيضًا إلى زيادة كسب حلقة السرعة، مما يساعد على تحسين الأداء العام لأداة الآلة. 2) نظرًا لأن العديد من أجهزة CNC الجديدة تستخدم تسلسلات عالية السرعة للاتصال بحلقة المؤازرة، يمكن لـ CNC الحصول على مزيد من معلومات العمل للمحرك وجهاز القيادة من خلال رابط الاتصال. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تحسين أداء الصيانة لأداة الآلة. 3) تسمح التغذية الراجعة المستمرة للموضع بمعالجة عالية الدقة-بسرعة تغذية عالية-. إن سرعة تشغيل CNC الأسرع تجعل معدل ردود الفعل للموضع بمثابة عنق الزجاجة مما يقيد سرعة تشغيل أداة الآلة. في طريقة التغذية المرتدة التقليدية، يتم تقييد سرعة التغذية المرتدة حسب نوع الإشارة حيث تتغير سرعة أخذ العينات للمشفر الخارجي لجهاز CNC والمعدات الإلكترونية. مع ردود الفعل التسلسلية، سيتم حل هذه المشكلة بشكل جيد. حتى لو كانت الآلة تعمل بسرعة عالية جدًا، فيمكن تحقيق دقة ردود الفعل الدقيقة.6. المحركات الخطية في السنوات الأخيرة، تم تحسين أداء وشعبية المحركات الخطية بشكل كبير، لذلك اعتمدت العديد من مراكز التصنيع هذا الجهاز. حتى الآن، قامت شركة Fanuc بتركيب ما لا يقل عن 1000 محرك خطي. لقد مكنت بعض التقنيات المتقدمة لشركة GE Fanuc من أن يصل الحد الأقصى لقوة الإخراج للمحركات الخطية على الأدوات الآلية إلى 15500 نيوتن والحد الأقصى للتسارع إلى 30 جرامًا. أدى تطبيق التقنيات المتقدمة الأخرى إلى تقليل حجم أدوات الآلة، وتقليل الوزن، وتحسين كفاءة التبريد بشكل كبير. كل هذه التطورات التكنولوجية تجعل المحركات الخطية أكثر فائدة من المحركات الدوارة: معدلات تسارع/تباطؤ أعلى؛ تحكم أكثر دقة في تحديد المواقع، وصلابة أعلى؛ موثوقية أعلى الفرامل الديناميكية الداخلية. ميزات إضافية خارجية: نظام CNC مفتوح تتطور الأدوات الآلية التي تستخدم أنظمة CNC المفتوحة بسرعة كبيرة. إن سرعات الاتصال لأنظمة الاتصالات المتاحة حاليًا عالية نسبيًا، مما يؤدي إلى مجموعة متنوعة من هياكل CNC المفتوحة. تجمع معظم الأنظمة المفتوحة بين انفتاح جهاز الكمبيوتر القياسي ووظيفة CNC التقليدية. أكبر فائدة هي أنه حتى لو كانت أجهزة الماكينة قديمة، فإن CNC المفتوح يسمح لأدائها بالتغيير مع التكنولوجيا الحالية ومتطلبات المعالجة. بمساعدة البرامج الأخرى، يمكن إضافة وظائف أخرى إلى CNC المفتوح. يمكن أن ترتبط هذه الوظائف ارتباطًا وثيقًا بمعالجة القالب أو لا علاقة لها بمعالجة القالب. بشكل عام، يحتوي نظام CNC المفتوح المستخدم في ورشة القوالب على خيارات الوظائف الشائعة التالية: اتصال شبكي منخفض التكلفة؛ إيثرنت؛ وظيفة التحكم التكيفية. واجهة لتوصيل قارئات الرمز الشريطي وقارئات الأرقام التسلسلية للأدوات و/أو أنظمة الأرقام التسلسلية لمنصة التحميل؛ القدرة على حفظ وتحرير عدد كبير من البرامج الجزئية؛ جمع معلومات مراقبة البرنامج المخزنة؛ وظائف معالجة الملفات؛ تكامل تكنولوجيا CAD/CAM وتخطيط ورشة العمل؛ واجهة التشغيل المشتركة. النقطة الأخيرة مهمة للغاية. نظرًا لأن معالجة القوالب تتطلب طلبًا متزايدًا على أجهزة CNC التي يسهل تشغيلها. في هذا المفهوم، من المهم جدًا أن يكون لآلات CNC المختلفة نفس واجهة التشغيل. بشكل عام، يجب تدريب مشغلي الأدوات الآلية المختلفة بشكل منفصل لأن الأنواع المختلفة من الأدوات الآلية والآلات التي تنتجها الشركات المصنعة المختلفة تستخدم واجهات CNC مختلفة. تتيح أنظمة CNC المفتوحة الفرصة لاستخدام نفس واجهة التحكم CNC في جميع أنحاء المتجر. الآن، يمكن لأصحاب الآلات تصميم واجهة خاصة بهم لتشغيل CNC حتى لو كانوا لا يعرفون لغة C. بالإضافة إلى ذلك، تسمح وحدات التحكم بالنظام المفتوح بضبط إعدادات تشغيل الماكينة المختلفة وفقًا للاحتياجات الفردية. وهذا يسمح للمشغلين والمبرمجين وموظفي الصيانة بالإعداد وفقًا لمتطلباتهم. عند الاستخدام، تظهر فقط المعلومات المحددة التي يحتاجونها على الشاشة. يمكن أن يؤدي هذا الأسلوب إلى تقليل عمليات عرض الصفحات غير الضرورية والمساعدة في تبسيط عملية CNC. المعالجة الآلية بخمسة-أصبحت المعالجة الآلية بخمسة محاور-مستخدمة على نطاق واسع أكثر فأكثر في عملية تصنيع القوالب المعقدة. باستخدام المعالجة بخمسة-محاور، يمكن تقليل عدد الأدوات و/أو أدوات الآلة المطلوبة لتصنيع جزء ما، كما سيتم تقليل عدد المعدات المطلوبة لعملية المعالجة، كما سيتم تقليل إجمالي وقت المعالجة. أصبحت وظائف CNC أكثر قوة، مما يسمح لمصنعي CNC بتقديم المزيد من ميزات المحاور الخمسة. الميزات التي كانت متوفرة في السابق فقط على-آلات CNC المتطورة، تُستخدم الآن أيضًا في المنتجات-المتوسطة. بالنسبة للمصنعين الذين لم يستخدموا مطلقًا تقنية المعالجة بخمسة-محاور، فإن تطبيق هذه الميزات يجعل المعالجة بخمسة-من المحاور أسهل. إن تطبيق تقنية CNC الحالية على المعالجة الآلية بخمسة-محاور يمنح المعالجة الآلية بخمسة-المزايا التالية: تقليل الحاجة إلى أدوات خاصة؛ السماح بتعيين إزاحات الأداة بعد اكتمال برنامج الجزء؛ دعم تصميم البرامج العامة حتى{66}}يمكن استخدام البرامج التي تمت معالجتها بعد ذلك بالتبادل بين الأدوات الآلية المختلفة؛ تحسين جودة التشطيب. يمكن استخدامه للأدوات الآلية ذات الهياكل المختلفة، لذلك ليست هناك حاجة للتحديد في البرنامج ما إذا كان المغزل أو قطعة العمل هي التي تدور حول النقطة المركزية. لأنه سيتم حل هذا من خلال معلمات CNC. يمكننا استخدام مثال التعويض لقواطع الطحن الكروية لتوضيح سبب كون المحاور الخمسة-مناسبة بشكل خاص لمعالجة القوالب. عندما يدور الجزء والأداة حول المحور المركزي، من أجل التعويض الدقيق لإزاحة قاطعة الطحن الكروية، يجب أن يكون CNC قادرًا على ضبط مقدار تعويض الأداة ديناميكيًا في اتجاهات X وY وZ. إن ضمان استمرارية نقطة الاتصال بالأداة يؤدي إلى تحسين جودة التشطيب. بالإضافة إلى ذلك، تتجلى استخدامات المحاور CNC الخمسة أيضًا في: الخصائص المتعلقة بتدوير الأداة حول المغزل، والخصائص المتعلقة بتدوير الجزء حول المغزل، والخصائص التي تسمح للمشغل بتغيير ناقل الأداة يدويًا. عند استخدام المحور المركزي للأداة كمحور دوران، سيتم تقسيم إزاحة طول الأداة الأصلية في اتجاه المحور Z- إلى مكونات في الاتجاهات الثلاثة X وY وZ. بالإضافة إلى ذلك، يتم أيضًا تقسيم إزاحة قطر الأداة الأصلية في اتجاهات المحور X وY- أيضًا إلى مكونات في الاتجاهات الثلاثة X وY وZ. وبما أن الأداة يمكن أن تتغذى على طول محور الدوران في عملية القطع، يجب تحديث كل هذه الإزاحات ديناميكيًا لمراعاة التغير المستمر موضع الأداة. ميزة أخرى لـ CNC تسمى "برمجة النقطة المركزية للأداة" تسمح للمبرمجين بتحديد المسار وسرعة النقطة المركزية للأداة. يضمن CNC أن الأداة تتحرك وفقًا للبرنامج من خلال الأوامر في محور الدوران واتجاهات المحور الخطي. تجعل هذه الميزة النقطة المركزية للأداة لم تعد تتغير مع تغيير الأداة، وهو ما يعني أيضًا: في معالجة خمسة -محاور، يمكن إدخال إزاحة الأداة مباشرة مثل معالجة ثلاثة-محاور، ويمكن حساب التغيير في طول الأداة من خلال البرمجة اللاحقة- مرة أخرى. تعمل خاصية الحركة للمحور عن طريق تدوير المغزل على تبسيط المعالجة اللاحقة لبرمجة الأداة. باستخدام نفس الوظيفة، يمكن للأداة الآلية أيضًا الحصول على حركة دورانية عن طريق تدوير قطعة العمل حول المحور المركزي. يمكن لأجهزة CNC الجديدة ضبط الإزاحات الثابتة والمحاور الدوارة ديناميكيًا لتتناسب مع حركة الأجزاء. تلعب أنظمة CNC أيضًا دورًا مهمًا عندما يقوم المشغلون بإبطاء تغذية الماكينة يدويًا. تسمح أنظمة CNC الجديدة أيضًا للمحاور بالتغذية ببطء في اتجاه متجه الأداة وتغيير اتجاه متجه طرف الأداة دون تغيير موضع طرف الأداة (انظر الرسم التوضيحي أعلاه). تسهل هذه الميزات على المشغلين استخدام طريقة البرمجة 3+2 المستخدمة حاليًا على نطاق واسع في صناعة القوالب والقوالب عند استخدام ماكينات ذات محاور- ذات خمسة محاور. ومع ذلك، مع التطوير التدريجي لقدرات التصنيع الجديدة ذات المحاور الخمسة وقبولها، قد تصبح آلات القوالب والقالب ذات المحاور الخمسة الحقيقية أكثر شيوعًا.
