نورث كارولاينا
(التحكم الرقمي، ويشار إليه بـ CNC) يشير إلى استخدام المعلومات الرقمية المنفصلة للتحكم في تشغيل الآلات والأجهزة الأخرى، والتي لا يمكن برمجتها إلا بواسطة المشغل نفسه
CNC
تطبيق تكنولوجيا CNC
إن تطوير تكنولوجيا CNC سريع جدًا، مما أدى إلى تحسين إنتاجية معالجة القوالب بشكل كبير. من بينها، وحدة المعالجة المركزية ذات سرعة الحوسبة الأسرع هي جوهر تطوير تكنولوجيا CNC. لا يقتصر تحسين وحدة المعالجة المركزية على تحسين سرعة الحوسبة فحسب، بل تتضمن السرعة نفسها أيضًا تحسين تقنية CNC في جوانب أخرى. على وجه التحديد لأن تكنولوجيا CNC شهدت مثل هذه التغييرات الكبيرة في السنوات الأخيرة، فهي تستحق مراجعتنا للتطبيق الحالي لتكنولوجيا CNC في صناعة تصنيع القوالب.
وقت معالجة كتلة البرنامج وغيرها مع زيادة سرعة معالجة وحدة المعالجة المركزية وقيام الشركات المصنعة باستخدام الحاسب الآلي بتطبيق وحدات المعالجة المركزية عالية السرعة على أنظمة CNC شديدة التكامل، فقد تحسن أداء CNC بشكل ملحوظ. يحقق النظام الأكثر استجابة واستجابة أكثر من مجرد سرعات معالجة أعلى للبرامج. في الواقع، فإن النظام الذي يمكنه معالجة البرامج الجزئية بسرعة عالية نسبيًا قد يعمل أيضًا مثل نظام معالجة بطيء، لأنه حتى نظام CNC الذي يعمل بكامل طاقته به بعض المشكلات المحتملة التي قد تصبح قيودًا. عنق الزجاجة في سرعة المعالجة.
في الوقت الحاضر، تدرك معظم مصانع القوالب أن المعالجة عالية السرعة تتطلب أكثر من مجرد وقت معالجة قصير لبرنامج المعالجة. في كثير من النواحي، الوضع مشابه لقيادة سيارة السباق. هل تفوز أسرع سيارة بالسباق دائمًا؟ حتى المتفرج العرضي لسباق السيارات يعلم أن هناك عوامل كثيرة إلى جانب السرعة تؤثر على نتيجة السباق.
بادئ ذي بدء، تعتبر معرفة السائق بالمسار أمرًا مهمًا: يجب أن يعرف أماكن المنعطفات الحادة حتى يتمكن من إبطاء السرعة بشكل مناسب والتعامل معها بأمان وكفاءة. في عملية معالجة القوالب بسرعات تغذية عالية، يمكن لتقنية مراقبة المسار المراد معالجتها في CNC الحصول على معلومات حول مظهر المنحنيات الحادة مسبقًا، وتلعب هذه الوظيفة نفس الدور.
وبالمثل، فإن استجابة السائق لحركات السائق الأخرى وشكوكه تشبه مقدار ردود الفعل المؤازرة في CNC. تتضمن ردود الفعل المؤازرة في CNC بشكل أساسي ردود فعل الموضع وردود الفعل السريعة والتعليقات الحالية.
عندما يقود السائق حول المسار، فإن اتساق حركاته وما إذا كان يستطيع الفرامل والتسارع بمهارة يكون له تأثير مهم للغاية على أداء السائق على الفور. وبالمثل، فإن وظائف التسارع/التباطؤ على شكل جرس ومراقبة المسار المطلوب معالجتها لنظام CNC تستخدم التسارع/التباطؤ البطيء بدلاً من التغيرات المفاجئة في السرعة لضمان التسارع السلس لأداة الآلة.
بالإضافة إلى ذلك، هناك أوجه تشابه أخرى بين سيارات السباق وأنظمة CNC. تشبه قوة محرك السباق جهاز القيادة والمحرك CNC. وزن سيارة السباق يمكن مقارنته بوزن المكونات المتحركة في الآلة الآلية. إن صلابة وقوة سيارة السباق تشبه قوة وصلابة الآلة الآلية. إن قدرة CNC على تصحيح الأخطاء الخاصة بالمسار تشبه إلى حد كبير قدرة السائق على إبقاء السيارة في مسارها.
هناك موقف آخر مشابه لـ CNC الحالي وهو أن سيارات السباق التي ليست الأسرع غالبًا ما تتطلب سائقين يتمتعون بمهارات شاملة. في الماضي، كان CNC المتطور فقط هو الذي يمكنه ضمان دقة المعالجة العالية أثناء القطع بسرعة عالية. اليوم، تتمتع أجهزة CNC المتوسطة والمنخفضة بالقدرة على إنجاز المهمة بشكل مرض. على الرغم من أن CNC المتطور يتمتع بأفضل أداء متاح حاليًا، إلا أن هناك أيضًا احتمال أن يكون CNC المنخفض الذي تستخدمه له نفس خصائص المعالجة مثل CNC المتطور في المنتجات المماثلة. في الماضي، كان العامل الذي يحد من سرعة التغذية القصوى لمعالجة القالب هو CNC، ولكن اليوم هو الهيكل الميكانيكي للأداة الآلية. عندما تكون أداة الآلة في حد أدائها بالفعل، فإن CNC الأفضل لن يؤدي إلى تحسين الأداء بشكل أكبر. الخصائص الجوهرية لأنظمة CNC للصور
فيما يلي بعض خصائص CNC الأساسية في عملية معالجة القالب الحالية:
1. استيفاء الخط B العقلاني غير الموحد (NURBS) للأسطح المنحنية
تستخدم هذه التقنية الاستيفاء على طول المنحنى، بدلاً من استخدام سلسلة من الخطوط المستقيمة القصيرة لتناسب المنحنى. 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، يوفر CNC القوي أيضًا وظائف الاستيفاء ذات خمسة محاور والميزات ذات الصلة. تعمل هذه الخصائص على زيادة جودة التشطيبات السطحية، وتحسين تشغيل المحرك بشكل أكثر سلاسة، وزيادة سرعات القطع، وتمكين برامج الأجزاء الأصغر.
2. وحدة تعليمات أصغر
تنقل معظم أنظمة CNC تعليمات الحركة وتحديد الموقع إلى عمود دوران أداة الآلة بوحدات لا تقل عن 1 ميكرون. بعد الاستفادة الكاملة من التحسن في قوة معالجة وحدة المعالجة المركزية، يمكن أن تصل أصغر وحدة تعليمات في بعض أنظمة CNC إلى 1 نانومتر (0.000001mm). بعد تقليل وحدة التحكم بمقدار 1000 مرة، يمكن الحصول على دقة معالجة أعلى ويمكن تشغيل المحرك بسلاسة أكبر. يتيح التشغيل السلس للمحرك لبعض الأدوات الآلية العمل بسرعات أعلى دون زيادة اهتزاز السرير.
3. تسارع / تباطؤ منحنى الجرس
ويسمى أيضًا تسريع/تباطؤ المنحنى S، أو التحكم في الزحف. بالمقارنة مع طريقة التسارع الخطي، هذه الطريقة يمكن أن تحقق تأثير تسارع أفضل لأداة الآلة. بالمقارنة مع طرق التسريع الأخرى، بما في ذلك الطرق الخطية والأسية، يمكن لطريقة المنحنى على شكل الجرس تحقيق أخطاء أصغر في تحديد المواقع.
4. مراقبة المسارات المراد معالجتها
تُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع ولها العديد من الاختلافات في الأداء التي تميز طريقة عملها في أنظمة التحكم المنخفضة عن طريقة عملها في أنظمة التحكم المتطورة. بشكل عام، تقوم CNC بتنفيذ المعالجة المسبقة للبرنامج من خلال مراقبة مسار التصنيع لضمان تحكم أفضل في التسارع/التباطؤ. اعتمادًا على أداء CNCs المختلفة، يتراوح عدد كتل البرامج المطلوبة لمراقبة المسار المراد معالجته من اثنين إلى مئات، وهو ما يعتمد بشكل أساسي على الحد الأدنى من وقت المعالجة للبرنامج الجزئي وثابت وقت التسارع/التباطؤ. بشكل عام، من أجل تلبية متطلبات المعالجة، هناك حاجة إلى ما لا يقل عن خمسة عشر مجموعة من برامج مراقبة المسار المراد معالجتها.
5. التحكم المؤازر الرقمي
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، كما يصبح التحكم CNC في أداة الآلة أكثر دقة.
وظائف نظام المؤازرة الرقمية هي كما يلي:
1) سيتم زيادة سرعة أخذ العينات للحلقة الحالية، إلى جانب تحسين التحكم في الحلقة الحالية، وبالتالي تقليل 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 زيادة سرعة أخذ العينات 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 بحلقات مؤازرة، يمكن لـ CNC الحصول على مزيد من معلومات العمل حول المحرك وجهاز القيادة من خلال رابط الاتصال. يؤدي هذا إلى تحسين أداء الصيانة للأداة الآلية.
3) تسمح ردود الفعل المستمرة للموضع بالتصنيع عالي الدقة بسرعات عالية. إن تسارع سرعة تشغيل CNC يجعل معدل ردود الفعل للموضع يصبح عنق الزجاجة مما يقيد سرعة تشغيل الأدوات الآلية. في طريقة التغذية المرتدة التقليدية، مع تغير سرعة أخذ العينات لجهاز التشفير الخارجي لآلة CNC والمعدات الإلكترونية، يتم تقييد سرعة التغذية المرتدة حسب نوع الإشارة. باستخدام ردود الفعل التسلسلية، سيتم حل هذه المشكلة بشكل جيد. يتم تحقيق دقة ردود الفعل الدقيقة حتى عند تشغيل أداة الآلة بسرعات عالية جدًا.
6. المحرك الخطي
في السنوات الأخيرة، تحسن أداء وشعبية المحركات الخطية بشكل ملحوظ، لذلك اعتمدت العديد من مراكز التصنيع هذا الجهاز. حتى الآن، قامت شركة Fanuc بتركيب محرك خطي واحد على الأقل000. تعمل بعض تقنيات GE Fanuc المتقدمة على تمكين المحرك الخطي الموجود على الأداة الآلية من الحصول على قوة إخراج قصوى تبلغ 15500 نيوتن وأقصى تسارع يبلغ 30 جرامًا. أدى تطبيق التقنيات المتقدمة الأخرى إلى تقليل حجم ووزن الأدوات الآلية وتحسين كفاءة التبريد بشكل كبير. كل هذه التطورات التكنولوجية تمنح المحركات الخطية مزايا أكبر من المحركات الدوارة: معدلات تسارع/تباطؤ أعلى؛ تحكم أكثر دقة في تحديد المواقع، وصلابة أعلى؛ موثوقية أعلى حركة الكبح الديناميكية الداخلية.
ميزات إضافية خارجية: نظام CNC مفتوح
تتطور الأدوات الآلية التي تستخدم أنظمة CNC المفتوحة بسرعة. إن سرعات الاتصال لأنظمة الاتصالات المتوفرة حاليًا عالية نسبيًا، مما أدى إلى ظهور أنواع مختلفة من هياكل CNC المفتوحة. تجمع معظم الأنظمة المفتوحة بين انفتاح جهاز الكمبيوتر القياسي ووظيفة CNC التقليدية. أكبر فائدة من ذلك هي أنه حتى إذا أصبحت أجهزة الأدوات الآلية قديمة، فإن CNC المفتوح لا يزال يسمح لأدائه بالتغيير مع التكنولوجيا الحالية ومتطلبات المعالجة. يمكن إضافة وظائف أخرى إلى Open CNC بمساعدة برامج أخرى. يمكن أن تكون هذه الخصائص مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بمعالجة القالب، أو قد لا يكون لها علاقة كبيرة بمعالجة القالب. عادةً، يحتوي نظام CNC المفتوح المستخدم في ورشة القوالب على خيارات الوظائف الشائعة التالية:
اتصالات غير مكلفة عبر الإنترنت؛
إيثرنت؛
وظيفة التحكم التكيفية.
واجهات لقارئات الباركود وقارئات الأرقام التسلسلية للأدوات و/أو أنظمة الأرقام التسلسلية لمنصة التحميل؛
القدرة على حفظ وتحرير أعداد كبيرة من البرامج الجزئية؛
جمع معلومات التحكم في البرنامج المخزن؛
وظيفة معالجة الملفات.
تكامل تكنولوجيا CAD/CAM وتخطيط ورشة العمل؛
واجهة التشغيل العالمية.
هذه النقطة الأخيرة مهمة للغاية. نظرًا لوجود طلب متزايد على CNC سهل التشغيل في معالجة القوالب. في هذا المفهوم، الشيء الأكثر أهمية هو أن أجهزة CNC المختلفة لها نفس واجهة التشغيل. بشكل عام، يجب تدريب مشغلي الأدوات الآلية المختلفة بشكل منفصل لأن الأنواع المختلفة من الأدوات الآلية، وكذلك الأدوات الآلية التي تنتجها شركات تصنيع مختلفة، تستخدم واجهات CNC مختلفة. تتيح أنظمة CNC المفتوحة الفرصة للمتجر بأكمله لاستخدام نفس واجهة التحكم CNC.
الآن، يمكن لأصحاب الأدوات الآلية تصميم واجهة خاصة بهم لعمليات CNC حتى لو كانوا لا يعرفون لغة C. بالإضافة إلى ذلك، تسمح وحدة التحكم بالنظام المفتوح بضبط أوضاع تشغيل الماكينة المختلفة وفقًا للاحتياجات الفردية. يتيح ذلك للمشغلين والمبرمجين وموظفي الصيانة تكوين الإعدادات وفقًا لمتطلباتهم الخاصة. عند الاستخدام، تظهر فقط المعلومات المحددة التي يحتاجونها على الشاشة. يمكن أن يؤدي اعتماد هذه الطريقة إلى تقليل عرض الصفحات غير الضرورية والمساعدة في تبسيط عمليات CNC.
التصنيع باستخدام الحاسب الآلي خمسة محاور
في عملية تصنيع القوالب المعقدة، أصبح تطبيق المعالجة خماسية المحاور أكثر انتشارًا. باستخدام المعالجة خماسية المحاور، يمكن تقليل عدد الأدوات و/أو الأدوات الآلية اللازمة لمعالجة جزء ما. سيتم تقليل عدد المعدات المطلوبة لعملية المعالجة إلى الحد الأدنى، في حين سيتم أيضًا تقليل إجمالي وقت المعالجة. أصبحت قدرات CNC أكثر فأكثر، مما يسمح لمصنعي CNC بتقديم المزيد من الميزات ذات المحاور الخمسة.
الوظائف التي كانت متوفرة سابقًا فقط في CNC المتطورة تُستخدم الآن أيضًا في المنتجات متوسطة المدى. بالنسبة لأولئك المصنعين الذين لم يستخدموا مطلقًا تكنولوجيا المعالجة خماسية المحاور، فإن تطبيق هذه الميزات يجعل المعالجة خماسية المحاور أسهل. إن تطبيق تقنية CNC الحالية على المعالجة خماسية المحاور يمنح المعالجة خماسية المحاور المزايا التالية:
تقليل الحاجة إلى أدوات خاصة؛
يسمح بتعيين إزاحات الأداة بعد إكمال برنامج الجزء؛
دعم تصميم البرامج العالمية بحيث يمكن استخدام البرامج التي تمت معالجتها بعد ذلك بالتبادل بين الأدوات الآلية المختلفة؛
تحسين جودة التشطيب.
يمكن استخدامه للأدوات الآلية ذات الهياكل المختلفة، لذلك ليس من الضروري الإشارة في البرنامج إلى ما إذا كان المغزل أو قطعة العمل تدور حول النقطة المركزية. لأنه سيتم حل هذا من خلال معلمات CNC.
يمكننا استخدام مثال تعويض قطع الطحن الكروي لتوضيح سبب كون المحاور الخمسة مناسبة بشكل خاص لمعالجة القالب. من أجل التعويض الدقيق لإزاحة قاطعة الطحن الكروية عندما يدور الجزء والأداة حول المحور المحوري المركزي، يجب أن يكون CNC قادرًا على ضبط مقدار تعويض الأداة ديناميكيًا في اتجاهات X وY وZ. يعد ضمان استمرارية نقاط الاتصال القطعية للأداة مفيدًا لتحسين جودة التشطيب.
بالإضافة إلى ذلك، تشتمل استخدامات CNC ذات المحاور الخمسة على ميزات تتعلق بتدوير الأداة حول المغزل، وميزات تتعلق بتدوير الجزء حول المغزل، وميزات 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 اتجاهات X وY وZ. بالإضافة إلى ذلك، تم أيضًا تقسيم إزاحة قطر الأداة الأصلية في اتجاهات المحور X وY إلى ثلاثة مكونات في اتجاهات المحور X وY وZ. نظرًا لأنه في هندسة القطع، يمكن للأداة إجراء حركات تغذية على طول اتجاه محور الدوران، يجب تحديث كل هذه الإزاحات ديناميكيًا لمراعاة اتجاه الأداة المتغير باستمرار.
تتيح ميزة CNC الأخرى التي تسمى "برمجة النقطة المركزية للأداة" للمبرمجين تحديد المسار وسرعة النقطة المركزية للأداة. يضمن CNC أن الأداة تتحرك وفقًا للبرنامج من خلال الأوامر في اتجاه محور الدوران والمحور الخطي. تمنع هذه الميزة تغيير النقطة المركزية للأداة مع تغيير الأداة. وهذا يعني أيضًا أنه في المعالجة خماسية المحاور، يمكن إدخال إزاحة الأداة مباشرة مثل المعالجة ثلاثية المحاور، ويمكن أيضًا شرحها من خلال برنامج لاحق آخر. التغيير في طول الأداة. تعمل ميزة تدوير المغزل لتحقيق محور الحركة على تبسيط المعالجة اللاحقة لبرمجة الأداة.
باستخدام نفس الوظيفة، يمكن لأداة الآلة أيضًا الحصول على حركة دورانية عن طريق تدوير قطعة العمل حول محور محوري مركزي. يمكن لآلة CNC المطورة حديثًا ضبط الإزاحات الثابتة ومحاور الإحداثيات الدوارة ديناميكيًا لتتناسب مع حركة الجزء. عندما يستخدم المشغلون الطرق اليدوية لتحقيق تغذية بطيئة لأدوات الآلة، فإن نظام CNC يلعب أيضًا دورًا مهمًا. يسمح نظام CNC المطور حديثًا أيضًا للمحور بالتغذية ببطء في اتجاه متجه الأداة، كما يسمح أيضًا بتغيير اتجاه متجه طرف الأداة دون تغيير موضع طرف الأداة (انظر الرسم التوضيحي أعلاه).
تتيح هذه الميزات للمشغلين سهولة استخدام طريقة البرمجة 3+2 المستخدمة حاليًا على نطاق واسع في صناعة القوالب عند استخدام أدوات الآلة ذات المحاور الخمسة. ومع ذلك، نظرًا للتطوير والقبول التدريجي لقدرات المعالجة خماسية المحاور الجديدة، قد تصبح آلات معالجة القوالب خماسية المحاور الحقيقية أكثر شيوعًا.
