اجزای اصلی ماشينهای CNC

- برنامه ماشين
٢- واحد کنترل ماشين
٣- نرم افزار ماشين
۴- موتورها
۵- اجزای مکانيکی
۶- سيستم اندازه گيری

برنامه ماشين ( واحد ورودی )
برنامه شامل مجموعه های از اعداد، حروف و نشانه های است که به ماشين می گوید چه عملی را باید انجام دهد. مجموعه این اعداد حروف و علائم که به صورت کدهای رمزبندی شده می باشند توسط واحد کنترل ماشین(MCU ) تقسيم می شوند این برنامه علاوه بر اطلاعات مسير قطعه کار شامل اطلاعات تکنولوژی کيفی (مقادیر سرعت و پيشروی ) و اطلاعات کمکی ( مثل و خاموش کردن سه نظام ، قطع و وصل جریان سيال خنک کننده ) نيز می باشد .
برنامه می تواند علاوه بر تایپ مستقيم از طریق صفحه کليد دستگاه ( MDI ) از طریق Flash و کامپيوتر به ماشين ارسال شود .

لطفا به ادامه مطلب بروید ....

 اجزای اصلی ماشينهای CNC

- برنامه ماشين
٢- واحد کنترل ماشين
٣- نرم افزار ماشين
۴- موتورها
۵- اجزای مکانيکی
۶- سيستم اندازه گيری

برنامه ماشين ( واحد ورودی )
برنامه شامل مجموعه های از اعداد، حروف و نشانه های است که به ماشين می گوید چه عملی را باید انجام دهد. مجموعه این اعداد حروف و علائم که به صورت کدهای رمزبندی شده می باشند توسط واحد کنترل ماشین(MCU ) تقسيم می شوند این برنامه علاوه بر اطلاعات مسير قطعه کار شامل اطلاعات تکنولوژی کيفی (مقادیر سرعت و پيشروی ) و اطلاعات کمکی ( مثل و خاموش کردن سه نظام ، قطع و وصل جریان سيال خنک کننده ) نيز می باشد .
برنامه می تواند علاوه بر تایپ مستقيم از طریق صفحه کليد دستگاه ( MDI ) از طریق Flash و کامپيوتر به ماشين ارسال شود .
واحد کنترل ماشين :
سيستم کنترل در ماشينهای کنترل عددی عبارت است از سيستمی که می تواند یک یا چند محور را در حين کار کنترل کرده و در موقعيت مکانی خاص و مورد نظر قرار دهد و از بخش های موتور، درایو ، کارت های الکترونيکی ، مانيتور ، تابلوی فرمان و سيستم اندازه گيری شامل سنسورهای اپتيکی (خط کش و انکودر ) تشکيل شده است.
واحد کنترل CNC که بر روی ماشين های ابزار به منظور اتوماسيون استفاده می شود دارای سه سيستم کنترل جهت کنترل واحد ورودی ، واحد پردازشگر و کنترل واحد خروجی می باشد .
اجزای واحد کنترل عبارتند از : نوار خوان ، ميکروپروسور، Buffers ،CPU ، حافظه ROM ، حافظه RAM. PLC ،تقویت کننده تابلوهای کنترل و ....
واحد کنترل ماشين در نوع مدار باز ( open loop ) و مدار بسته ( closed loop ) وجود دارد.
الف)واحد کنترل مدار باز Open loop :
در این نوع کنترل ، عمليات کنترل به صورت خطی انجام می شود و تن ها ورودی سيستم باعث تغيير در مقدار خروجی ميگردد . به عبارتی ميزان جابجائی ھر محور توسط واحد کنترل تعيين می شود . اما اطلاعات از خروجی سيستم ( محرکه ) در مورد وضعيت هر محور به واحد کنترل ارسال نمی گردد . در نتيجه اگر خطایی در ميزان جابجائی محور ها رخ دهد سيستم قادر به کشف و جبران آن نخواهد بود امروزه از سيستم های کنترل مدار باز تنها در ماشينهای CNC آموزشی استفاده می شود که نياز به دقت بالایی در محصول نمی باشد .
ب) واحد کنترل مدار بسته Close loop:
در کنترل مدار بسته عمليات کنترل به صورت یک حلقه بسته انجام شده و علاوه بر ورودی ، خروجی نيز از طریق قسمتی به نام فيدبک در تغيير مقدار خروجی مؤثر خواھد بود . در این سيستم کنترل اطلاعات موقعيت هر محور از طریق فيدبک به واحد کنترل ارسال می شود و پس از بررسی و مقایسه با ميزان صحيح ، چنان چه بياز به اصلاح داشته باشد توسط واحد کنترل تصيح و به سيستم ارسال ميگردد . سيستم های کنترل مدار بسته که سرعت و موقعيت را کنترل می کند سرو مکانيزم نام دارد و به موتورهایی که در این سيستم به کار ميروند سرو موتور می گویند . کنترل مدار بسته از دقت بالایی برخوردار می باشد .
برنامه NC پس از رمز گشایی و تبدیل به زبان ماشين در حافظه ذخيره می شود ، محاسبات لازم انجام می پذیرد و سپس به شکل اطلاعات مسير و اطلاعات فنی به سيگنالها خروجی قطع و وصل تبدیل و به موتورها فرمان می دهد . موتورها حرکت چرخشی را به پيچ های ساچمه ای منتقل کرده و پيچ های ساچمه ای حرکت دورانی را به حرکت خطی تبدیل می کنند . در نهایت حرکت خطی از طریق کشویی و راهنما ها تحت کنترل سيستم اندازه گيری به ابزار منتقل می شود .


سيستم کنترل
در دنيا کمپانی های مختلفی کنترلر می سازند و روی دستگاههاي CNC قرار می دهند که از آن جمله می توان کنترل های زیمنس ، فانوک ،هایدن هاین، ميتسوبيشی، فاگور، فيدیا، انگل هارد، هاست، تسلا و..... را نام برد که در ایران سه نوع کنترل های زیمنس ، فانوک ، هایدن هاین مورد توجه بيشتر صنعت گران و صنایع مختلف می باشد. و طبعاً تعداد دستگاه های CNC موجود و فعال با کنترل های فوق الذکر بيشتر از دیگر کنترل ها است.
لازم به یاد آوری است افراد یا شرکتهای که می خواهند در امر آموزش ، تعميرات و یا واردات لوازم یدکی کنترل ها صرف وقت و هزینه کنند به امر فوق توجه کافی داشته باشند .
با پيشرفت و توسعه دستگاههای NC تلاش های زیادی برای ارتقاء قابليت های آن ها صورت گرفت که با ورود کامپيوتر ، در تکنولوژی ساخت سيستم هاي NC تحولی شگرف به وجود آمد و اولین ماشین CNC در سال 1972 ساخته شد.

محرکه ها ( موتورها )
در ماشين CNCاز سه نوع سيستم محرکه الکتریکی ، هيدروليکی و پنوماتيکی استفاده می شود . از محرکه های پنوماتيکی به دليل قدرت کم آنها کمتر استفاده می شود .
محرکه های الکتریکی :
١. موتورهای پله ای Stpping Motors
این موتورها دارای ساختمان ساده ، کم حجم و قيمت مناسب می باشد . از آنها در CNC های ساده با دقت محدود و گشتاورهای نسبتاً کم و قدرت کمتر از hp1 استفاده ميشود . این موتورها در مدارهای باز قابل استفاده اند .( به ازای هر پالس ورودی به موتور ، چرخشی به اندازه زاویه گام مشخصی وجود دارد .این زاویه گام در موتور های مختلف متفاوت است و دارای محدوده وسيعی از زاویه نام (1.8،2.5، 2.81 ، 5 ، 7.5 ، 45 ، 90 درجه) می باشد و در نوع جدید این موتورها زاویه گام کوچکتر از یک درجه نيز وجود دارد . از آنجا که کنترل این موتور های دیجيتالی ساده می باشد با واحد کنترل ماشين ، سازگاری خوبی دارد .با چرخش موتور به اندازه زاویه مشخص ، پيچ ساچمه ای چرخانده می شود و متناسب با گام پيچ ساچمه ای ميز جابه جا می گردد .
به طور مثال اگر گام پيچ بال اسکرو ۶ ميليمتر و دقت اینکودر به ازای هر پالس ١.٨ درجه باشد برای پيشروی ميز به اندازه ١٢ ميليمتر (دو دور کامل محور پيچ) نيازمند ارسال ۴٠٠ پالس الکتریکی می باشيم .
از این موتورها علاوه بر حرکت ميز در راستای Z، X ، Y در چرخش صفحه گردان نيز استفاده می شود . این موتورها دارای شروع و توقف سریع می باشند و نياز به گرم شدن موتور ندارند و چنانچه نياز باشد از این موتوررها در گشتاوردهای بالا استفاده شود از موتورهای الکترو هيدروليکی که ترکيبی از موتورهای پلهای و یک سيستم هيدروليکی می باشد استفاده می شود این موتورها با قطع شدن پالس سریعاً متوقف می شوند و نياز به کلاچ و ترمز ندارند دارای دقت کافی از لحاظ صحت چرخش مورد نظر می باشند در نتيجه نياز به فيدبک و کنترل مدار بسته ندارند به دليل عدم استفاده از کنترل مدار بسته و فيدبک چنانچه ، به هر دليل ارسال پالس ها ادامه یافته باعث ایجاد عدم دقت در اندازه ها می شود .
٢. موتورهای جریان مستقيم ( DC )
موتورهای DC بيشترین استفاده را در ماشين هایCNC دارند این موتورها دارای قدرت بالا،سرعت یکنواخت و عکس العمل سریع نسبت به تغييرات سرعت ميباشند با تغييرات ولتاژ می توان سرعت دورانی و با تغييرات جریان می توان به دليل وجود کلکتور و جاروبک حائز اھميت است و در DC گشتاور موتور را کنترل کرد .تعمير و نگهداری موتورهای بعضی مواقع به دليل وجود کلکتور و جاروبک پارازیت در موتور ایجاد می شود که این امر در کيفيت سطح قطعه تاثير بسزایی دارد .
٣. موتورهای جریان متناوب ( AC )
در موتورهای AC کنترل دور با تغيير فرکانس می باشد این امر هزینه بسيار بالایی را نسبت به موتور های DC در بر دارد. عدم نياز به یک سو کننده تعمير و نگهداری ارزانتر به دليل نداشتن کلکتور و جاروبک از مزایای این موتورها می باشد .این موتورها حجم زیادی را اشغال می کنند . این موتورها تا قبل از سال 1991 برای حرکت ميرها و اسپيندل استفاده می شده است .
محركه های هيدروليکی :
کنترل قدرت های زیاد با نيروی کم سادگی کنترل سرعت و نيرو به طور پله ای و عکس العمل سریع در برابر تغيير جهت از ویژگی های محرك های هيدروليکی می باشند . از معایب آن ها نشتی و قيمت گرانشان می توان نام برد و نيز این سيستم ها دارای سرعت عمل کمتری نسبت به محرکه های الکتریکی می باشند از محرکه های هيدروليکی بيشتر در کنترل های مدار بسته استفاده می گردد . محرکه های هيدروليکی در دو نوع دورانی ( موتورها ) و رفت و برگشتی ( سيلندرها و پيستون ها ) مورد استفاده واقع می شوند . برای حرکت های طولی کم از سيلندر و پيستون و برای حرکت های طولی بلند از موتورهای هيدروليکی به ھمراه پيچ های ساچمه ای استفاده می شود .


اجزای مکانيکی :
دسترسی به دقت بال و قابليت تکرار این دقت ها با تلرانس های محدود و اطمينان بالا از انجام عمليات خواسته شده از جمله مواردی است که در طراحی ماشين هایCNC باید در نظر گرفته شود . از این رو ساختار فيزیکی و مکانيکی ماشینهای CNC با ماشين های سنتی دارای تفاوت هایی می باشند . در ماشين های سنتی مهارت ماشين کار نقص طراحی و عدم دقت ماشين را جبران می کند . اما در ماشين های CNC به دليل عدم حضور مستقيم اپراتور در فرایند ماشين کاری حرکات باید با دقت و اطمينان بالا انجام شود .
اجزای مکانيکی شامل قسمت های زیر می باشد :
١- بستر ماشين
٢- بلبرینگ ها
٣- پيچ ساچمه ای( Ball Screw)
۴- کشویی
۵- نگهدارنده ابزارTurret , Tool Changer ))
در ماشين های سنتی معمولاً از پيچ های رزوه ذوزنقه ای برای تامين حرکت پيشروی کشویی و ميز استفاده می شود ولی درماشینهای CNC از پيچ های ساچمه ای استفاده می گردد . قلب یک سيستم پيشروی در ماشين های CNC پیچ و مهره ساچمه ای می باشد . هنگامی که حرکت دورانی از موتور به پيچ منتقل می شود ، ميز ماشين از طریق مهره ، حرکت خطی پيدا می کند . پيچ ساچمه ای نسبت به پيچ های معمولی دارای راندمان بسيار بالاتری می باشند که این راندمان معمولاً به 90 % می رسد این به دليل وجود ساچمه در بين پيچ و مهره است . در پيچ و مهره های معمولی حرکت به صورت لغزش صورت می گيرد ، ولی این امر در پيچ و مهره های ساچمه ای بصورت غلتش صورت می گيرد .