تاریخچه و روند توسعه اتوماسيون

همزمان با پيشرفت و توسعه تکنولوژی،نياز انسان به ماشين های خودکار احساس گردید و اولين ماشين حساب چرخ دنده ای توسط پاسکال در سال 1642 ميلادی اختراع شد.
پس از آن در سال 1804 ژاکارد یک دستگاه ماشين بافندگی ساخت که توسط کارتهای مخصوصی هدایت می شد.
در سال 1946 اولين کامپيوتر ENIAC برای ارتش آمریکا ساخته شد.
در سال 1947 ترانزیستور اختراع گردید.
در سال 1947 و بعد از جنگ جهانی دوم ، نيروی هوایی آمریکا احساس نياز به توليد قطعات پيچيده و دقيقی کرد که توليد آن توسط دستگاه هاي معمولی آن زمان امکان پذیر نبود ، لذا کمپانی PARSONS در ایالت ميشيگان اولين قدم ها را برای ساخت یک دستگاه فرز با قابليت هاي بيشتر برداشت ، که نتيجه این تحقيقات در سال 1949 و در آزمایشگاه انستيتو تکنولوژی ماساچوست (MIT) به بار نشست و اولين فرز با قابليت کنترل اتوماتيک سه محور در سال 1952 ساخته شد.

ماشینهای کنترل عددیNC
NC برگرفته از عبارت numerical control به معنای کنترل عددی است .عمل کنترل نمودن حرکت های یک ماشین و یا یک فرایند توسط مجموعه ای قاعده مند از اعداد حروف و علائم که یک برنامه دستورات نام دارد به کنترل عددی یاNC مشهور است.برنامه دستورات حاوی مجموعه ای از بلوک ها یا دستورهای مرحله به مرحله است که واحد کنترل ماشین را تغذیه می کند..هر بلوک به معنی دستور حرکتی خاص توسط ماشین NC درک می شود و براساس ان ماشین می فهمد که چه باید بکند.
در این حالت برای هر قطعه بخصوصی که بناست ساخته شود یک برنامه مخصوص نوشته می شود و هر موقع که قطعه عوض شود برنامه هم می بایست تغییر کند .نکته مهم این است که تکنولوژی NC این قابلیت را به انسان میدهد که برای تولید هر قطعه فقط برنامه دستگاه را عوض کند بدون اینکه تغییراتی در ماشین ایجاد شود .
بنابراین یک برنامه NC شامل مجموعه ای منظم از بلوک هاست که به ماشین NC فرمان می دهد تا یک وظیفه مشخصی را انجام دهد .یکی از مهمترین این وظایف ماشین کاری یک قطعه کامل مهندسی است .به این نوع برنامه مورد نیاز برای ماشین کاری یک قطعه کار که یک نوع نرم افزار است و بر روی یک نوار کاغذی یا یک دیسکت و یا حافظه کامپیوتری ذخیره می شود برنامه NC یا G-CODE گفته می شود و یکی از اساسی ترین اجزای فرایند CAD/CAM می باشد.
مراحل کنترل عددی
ماشین های کنترل عددی NC قدیمی هوشمند نیستند لذا برنامه مورد نیاز می بایست توسط اپراتور به صورت دستی به داخل سیستم کنترل انها تغذیه شود.
در این حالت برنامه نویس از روی نقشه قطعه که از بخش طراحی امده است ابتدا برنامه فرایند و سپس برنامه NC مورد نیاز را بر روی کاغذ می نویسد.سپس به کمک یک دستگاه سوراخ کن (پانچ) که شبیه ماشین تایپ است این برنامه به صورت ردیفی از کدهای باینری که هر کدام بیانگر یک کلمه از برنامه است روی نوار NC سوراخ می شود.در مرحله بعدی توسط بخش نوار خوان ماشین NC یک بلوک از برنامه به داخل واحد کنترل خوانده می شود و بلافاصله واحد کنترل این بلوک از از دستورات را بصورت حرکت های مکانیکی روی ماشین NC اعمال می کند تا ان قسمت از عمل ماشین کاری اجرا شود.به همین روش بقیه بلوک ها برنامه تا به آخر اجرا می شوند تا در نهایت قطعه به شکل مطلوب ماشین کاری شود.بدین ترتیب در هر زمان هر تعداد از قطعه که مورد نیاز باشد توسط نوار NC قابل تولید خواهد بود.


CNC چیست ؟


CNC برگرفته از عبارت COMPUTER NUMERICAL CONTROL به معنای کنترل عددی کامپیوتری است. در دهه 1960 با توسعه و پیشرفت تکنولوژیِ NC و به موازات ان گسترش و رشد سریع تکنولوژی سخت افزار و نرم افزار کامپیوتری به تدریج این امکان پدید امد که از کامپیوتر برای کنترل و برنامه ریزی برای حرکت هایی که یک ماشین ابزار می بایست انجام دهد تا شکل هندسی قطعه ای را ماشین کاری کند استفاده شود و بدین ترتیب بود که تکنولوژی CNCپدید امد.
به طور واضح تر می توان گفت که ماشین های CNC نوع پیشرفته همان ماشین های NC قدیم هستند که یک کامپیوتر در واحد کنترل انها ادغام شده است .این کامپیوتر نه تنها بخشی از وضایف سخت افزاری سیستم کنترل ماشین را به عهده گرفته است بلکه قادر است برنامه های CNC را بصورت یک نرم فازار در حافظه خود جای دهد و در موقع رنیاز از انها برای کنترل ماشین استفاده کند و از این طریق سبب افزایش بهره وری و نیز انعطاف پذیری ماشین شود.برتری ماشین های CNC نسبت به ماشین های NC نیز به همین دلیل انعطاف پذیری بیشتر است.
انواع ماشینهای CNC
CNC نوعی کنترلر است که در ماشین الات مختلف برای خودکار سازی به کار رفته است.کنترل CNC در اکثر فرایندهای براده برداری اعم از سنتی و غیر سنتی ،اندازه گیری و اکثر روشهای تولید دیگر به کار رفته است.در این قسمت به بررسی بعضی از انواع ماشینها که در انها کنترلCNC به کار رفته می پردازیم.
ماشینهای متهCNC
این ماشینها دارای کنترل مکانی می باشند و برای ایجاد سوراخهای مختلف برروی قطعه کار به کار میروند.

ماشینهای تراش CNC
اکثر ماشینهای تراش دارای 2 محور کنترل پیوسته XوZ می باشند .در نوع خاصی از این ماشینها 2 ابزارگیر مجزا وجود دارد که دو ابزار به صورت همزمان می توانند برروی قطعه کار عملیات ماشین کاری انجام دهند. و در تولید سری اهمیت خاصی دارد.
ماشینهای تراش CNC به دو نوع کلی از لحاظ بستر طراحی می شوند:
1- بستر افقی
2- بستر شیب دار
در بستر افقی ابزار به صورت افقی قرار میگیرد اما در بستر شیب دار ابزار تقریبا به صورت قائم قرار گرفته و از سمت بالا درون قطعه نفوذ میکند.
در بستر افقی نیروهای وارده به راحتی به پایه منتقل می شوند و در بستر شیب دار باز و بسته نمودن ابزار قطعه کار وانتقال براده ها به راحتی انجام میگیرد.در ماشینهای CNC سرعت بالای براده برداری واهمیت سریع انتقال براده ها و تعویض سریع ابزار و قطعه نوع بستر شیب دار ترجیح داده می شود.
ماشینهای فرز CNC
این ماشینها بسیار متنوع می باشند و در انواع مختلفی ساخته می شوند .کنترلهای CNC در فرزهای دروازه ای سنتر و بورینگ با محورهای مختلف ساخته می شوند.
ماشینهای لوله خم کنی
این ماشینها اکثرا دارای سه محور کنترل می باشند و از انها در صنایع مختلف استفاده می شود.در صنایع نظامی برای ساخت بالها در صنایع خودرو سازی برای ساخت اگزوز،صندلی ها و نیز فرمان دوچرخه موتور سیکلت و غیره بکار میرود.
همچنین از کنترلر CNC در ماشینهای پرس نیلبر، ماشینهای سنگ زنی،ماشینهای اسپارک، ماشینهای برش با آب ، ماشینهای اشعه الکترون و ماشینهای اندازه گیری سه بعدی استفاده می شود.
تفاوتهاي اساسی ماشينهای CNC و NC
١- خواندن برنامه
در ماشينهای NC برنامه به صورت خط به خط خوانده و اجرا می شود و در نتيجه اگر اشتباهی در خطوط جلوتر وجود داشته باشد واحد کنترل قادر به تشخيص آن می باشد .
٢- تست نمودن برنامه
می توان برنامه را بصورت آزمایشی اجرا نمود و مسير حرکت ابزار را به صورت گرافيکی در CNC در بسياری از ماشينهای مشاهده کرد و چنانچه نياز به اصلاح داشته باشد برنامه را اصلاح نمود . PC روی مانيتور دستگاه و یا
٣- برنامه نویسی پارامتریک
عمليات تکراری مانند سيکل ها را به راحتی با این نوع برنامه می توان نوشت و نيز برنامه نویسی پارامتریک قطعات پيچيده و سطوح هندسی را ممکن و راحت ميسازد و علاوه بر این نوشتن برنامه قطعات فوق را توسط زبان APT و نرم افزار CAD/CAM ميسر ميسازد .
۴- اصلاح برنامه
چون در ماشينهای CNC برنامه به صورت نرم افزاری است هر گونه تغيير و اصلاح به راحتی ممکن است.همچنين می توان تغييرات را ذخيره نموده و نيز برنامه های نوشته شده را به راحتی به هم متصل نمود .
۵- جبران شعاع ابزار
جبران شعاع ابزار برای مسيرهای شيب دار و منحنی به راحتی انجام می شود . و حجم محاسبات را به طور قابل توجهی از بين ميبرد . این مزیت از مهم ترین تفاوتهای بين ماشينNCوCNC می باشد. ماشينهایNC به دليل اینکه برنامه را خط به خط می خوانند قادر به جبران شعاع ابزار نيستند .
۶- سادگی ارتباط با مجموعه های دیگر
در ماشینهای CNC براحتی می توان برنامه ماشین کاری را از طریق DNC و از راه دور به ماشین ها منتقل کرده و نیز ربات براحتی به این ماشینها متصل می شود و می تواند در سیستمهای تولید یکپارچهCMIC قرار گیرد.به طور کلی استفاده از CNC به طور مجزا صحیح نمی باشد و این ماشینها بهتر است در سیستمهای FMS(( Fixlble Manufacturing Systems) و(Computer Integrated Manufacturing Systems)CIMS مورد استفاده قرار گیرند.
مزایای دستگاه های CNC


١. دقت ماشين کاری بالا به طوری که اشتباهات در توليد با به کار بردن سيستم کنترل کامپيوتری به حداقل می رسد.
٢. قابليت تکرار پذیری و ماشين کاری قطعات به صورت سری.
٣. سرعت بالای ماشين کاری قطعات.
٤. کاهش زمان توليد وقيمت تمام شده آن .
٥. کاهش خطای انسانی .
٦. کاهش زمان تنظيمات اوليه ماشين .
٧. کاهش زمان اندازه گيری و کنترل قطعات توليدی .
٨. نظارت کمتر اپراتور حين عمليات ماشين کاری .
٩. ماشين کاری قطعات مطابق برنامه نوشته شده نه تجربه اپراتور.
١٠ . انعطاف پذیری بالا درتعویض یا ارتقای توليد.(بعلت عدم نياز به تعویض اجزای سخت افزاری ماشين از جمله بادامک ها ، طبلک ها ، شيرها ، کنتاکتورها و... با تعویض یا اطلاح نرم افزار توليد به راحتی تعویض یا ارتقا می یابد.)
١١ . حفظ و در دسترس بودن برنامه قطعات به صورت بانک اطلاعاتی .
١٢ . کنترل برنامه دستگاه به صورت گرافيکی قبل از توليد واقعی (امکان تست غير مخرب ) .
١٣ . امکان طراحی قطعه کار و برنامه ماشين کاری آن توسط کامپيوتر وبرنامه های کمکی .
١٤ . امکان ماشين کاری قطعات پيچيده منجمله قالب های صنعتی .
١٥ . توليد قطعات ثانویه بدون نياز به ماشين کار با تجربه .
١٦ . افزایش قابل توجه راندمان و کاهش ضایعات .
١٧ . امکان شبکه کردن چند دستگاه و نظارت بر همه آن ها به صورت متمرکز .
١٨ . امکان هدایت و کنترل از راه دور دستگاه های CNC مجهز به سيستم های CIMJ و CAD/CAM
١٩ . عيب یابی راحت دستگاه به علت اعلام آلارم های مختلف .

طی فرایند کاری که در یک کارخانه بر روی یک یا چند نوع قطعه کار قرار است صورت گيرد، با توجه به جنس قطعه ، نوع کار انجام گرفته بر روی قطعه(سوراخکاری ، برشکاری ، شيارتراشی و ...) ، ميزان اهميت هزینه نهایی قطعه و ... به تعداد مشخصی ابزار نيازمندیم.
یکی از مزایای بسيار مهم ماشين های CNC تعویض کننده ابزار روباتيک آن می باشد که از ١ تا ٣٦٠ ابزار را بصورت ریلی ، چتری و ... در بر می گيرد. البته معمولا در کارگاهها و یا کارخانه های کوچک از ٤ الی ١٢ قطعه ابزار استفاده می شود که قيمت دستگاه نيز در این مورد بسيار نقش دارد.
صرفه جویی در وقت ، نياز بسيار کمتر به اپراتور برای تعویض ابزار ، اتوماتيک بودن برخی کارهای جانبی فرایند (خنک کاری ، روغن کاری ، چک کردن مکان ابزار ، چک کردن اندازه ها و ...) مزیت هایی هستند که دغدغه ی بسياری از توليد کننده ها بوده و هستند.
ذکر این نکته نيز لازم است که بسته به نوع فعاليت ، ميزان سرمایه اوليه و تعداد قطعه کار توليد شده کادر کارخانه باید تصميم بر خرید نوع دستگاه بگيرند که گاهی ممکن است خرید دستگاه CNC برای یک کارگاه و یا کارخانه چندان مقرون به صرفه نباشد.

معایب دستگاه های CNC
١. قيمت نسبتا زیاد آنها .
٢. هزینه بالای نگهداری و تعميرات آنها .
٣. آشنایی با زبان انگليسی و برنامه نویسی .
٤. پرداخت دستمزدهای بالا برای اپراتورهای حرفه ای .
٥. زمان زیاد برای رفع نقص اساسی دستگاه بعلت عدم وجود نمایندگی معتبر در ایران و وابستگی به افرادی
خاص و محدود ( به عبارتی مشقت فراوان جهت تهيه لوازم یدکی )

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: