هل تساءلت يومًا ماذا يحدث بعد الضغط على زر "بدء الدورة"؟ عندما تضغط على زر "CYCLE START" الأخضر الموجود على لوحة التشغيل، تبدأ أداة الآلة في التحرك وفقًا للبرنامج. تبدو العملية برمتها "سحرية" - ولكن خلفها يوجد نظام صارم للغاية يتعاون: أحد المكونات يقرأ البرنامج، وآخر يحول التعليمات إلى إشارات كهربائية، وآخر يدفع المحرك للدوران، وآخر يكتشف بشكل مستمر ردود الفعل الموضعية، وآخر يتحكم في سائل التبريد وتغيير الأداة...
هذه "المكونات المعينة" هي الأنظمة الأساسية الخمسة لأدوات آلة CNC. إن فهم هذه الأنظمة الخمسة ليس فقط لإرضاء الفضول، فعندما تتعطل الآلة، يمكنك الحكم بشكل تقريبي على الرابط الذي توجد فيه المشكلة؛ عندما تتعلم معرفة أعمق، سيكون لديك إطار واضح لفهم المحتوى الجديد.
النظام 1: جهاز CNC (جهاز التحكم CNC) - "عقل" الآلة الآلية
(مصدر الصورة: Siemens) جهاز CNC هو جوهر أداة الآلة بأكملها، وهو ما نسميه غالبًا "نظام CNC" أو وحدة التحكم CNC. عملية عملها هي كما يلي:
قراءة البرنامج: اقرأ برنامج NC من الذاكرة أو بطاقة CF أو واجهة الشبكة
فك التشفير: "ترجمة" تعليمات مثل G-code وM-code إلى بيانات يمكن للنظام معالجتها داخليًا
حساب الاستيفاء: وفقًا لتعليمات الحركة، احسب المقدار الذي يحتاجه كل محور للتحرك في كل وحدة زمنية (هذا هو الحساب الأساسي - تحليل "من النقطة أ إلى النقطة ب" إلى خطوات صغيرة لا حصر لها)
إصدار تعليمات التحكم: إرسال مقدار حركة كل محور إلى نظام المؤازرة على شكل إشارات كهربائية
تنسيق الوظائف المساعدة: التحكم في وظائف الرمز M مثل سرعة المغزل وتغيير الأداة والمبرد
لا يقوم جهاز CNC بتنفيذ البرنامج بشكل سلبي فحسب، بل يتلقى أيضًا تعليقات الموقع في الوقت الفعلي من كل محور ويصحح انحرافات الحركة في أي وقت. إن لوحة التشغيل وشاشة العرض التي تراها عادةً على أداة الآلة هي واجهة التفاعل بين الإنسان والكمبيوتر لجهاز CNC - حيث يمكنك إدخال البرامج وتعديل المعلمات والتحقق من الإحداثيات من خلال هذه الواجهة للتواصل مع جهاز CNC.
النظام 2: النظام المؤازر - "عضلات" الآلة الآلية
يصدر جهاز CNC تعليمات "يتحرك المحور السيني بمقدار 0.001 مم"، لكن هذه التعليمات تحتاج إلى تحويلها إلى حركة ميكانيكية حقيقية بواسطة نظام المؤازرة. (مصدر الصورة: فانوك)
يتكون نظام السيرفو من جزأين:
محرك سيرفو: يستقبل إشارة التحكم المرسلة من جهاز CNC ويقوم بتضخيمها وتحويلها إلى طاقة كهربائية لتشغيل المحرك. إنه يعادل "مضخم الطاقة" الدقيق.
محرك سيرفو: يحول الطاقة الكهربائية إلى حركة دورانية ميكانيكية. الفرق بين محرك سيرفو ومحرك عادي هو أن محرك سيرفو يحتوي على جهاز تشفير موضعي مدمج يمكنه التحكم بدقة في زاوية الدوران، وسرعة استجابته سريعة للغاية - يمكنه البدء أو التوقف أو تغيير السرعة بالمللي ثانية.
عادةً ما تحتوي أدوات آلة CNC على مجموعات متعددة من الأنظمة المؤازرة:
وحدة تغذية واحدة لكل من المحور X والمحور Y والمحور Z: تتحكم في حركة الأداة وطاولة العمل
مؤازر المغزل: يتحكم في سرعة دوران المغزل (الأداة)
يختلف تركيز مؤازرة المغزل ومؤازرة التغذية قليلاً: تسعى مؤازرة التغذية إلى دقة الموضع (يجب أن يكون مقدار الحركة دقيقًا)، ويسعى مؤازرة المغزل إلى استقرار السرعة (يجب أن تكون السرعة ثابتة أثناء القطع، ولا يمكن أن تتقلب بسبب التغيرات في قوة القطع). بالنسبة للآلات ذات المحاور الخمسة، هناك مجموعتان إضافيتان من أنظمة المؤازرة للتحكم في محاور الدوران (محاور A/B/C)، وقد يكون هناك 5 إلى 6 مجموعات من المؤازرة تعمل في نفس الوقت.
النظام 3: الجسم الميكانيكي للأداة الآلية - الهيكل العظمي والمفاصل
يولد المحرك المؤازر حركة دورانية، لكن الآلة الآلية تقوم بحركة خطية وتحديد موضع دوراني للأداة. من الضروري تحويل دوران المحرك إلى حركة دقيقة لمختلف أجزاء الآلة الآلية التي تعتمد على الجسم الميكانيكي. المكونات الأساسية للجسم الميكانيكي:
السرير / الإطار: الهيكل الأساسي لأداة الآلة، عادة ما يكون مصنوعًا من الحديد الزهر أو ألواح الصلب الملحومة. يتميز السرير الجيد بصلابة عالية ومقاومة جيدة للاهتزاز، وهو الأساس لضمان دقة المعالجة. (آلة بصرية ذات سطرين وثلاثة محاور صلبة)
الدليل / الطريق الخطي: "المسار" الذي يوجه المنضدة ورأس المغزل للتحرك في اتجاه محدد. تعتمد مراكز التصنيع الحديثة بشكل عام أدلة درفلة خطية، والتي تتميز بالاحتكاك المنخفض والدقة العالية والاستجابة السريعة. ستستخدم الأدوات الآلية عالية الدقة أدلة هيدروستاتية ذات احتكاك صفر تقريبًا.
اللولب الكروي: الجزء الأساسي الذي يحول الحركة الدورانية للمحرك المؤازر إلى الحركة الخطية لطاولة العمل. ينقل اللولب الكروي القوة من خلال دحرجة الكرات الفولاذية الداخلية، مع احتكاك صغير للغاية، ويمكنه تحقيق دقة تحديد المواقع على مستوى الميكرون.
المغزل: المكون الأساسي الذي يثبت الأداة ويدور بسرعة عالية. تؤثر دقة (نفاذ) المغزل بشكل مباشر على دقة المعالجة، وتحدد السرعة القصوى للمغزل السرعة التي يمكنك المعالجة بها. يمكن أن تصل سرعة المغازل عالية السرعة إلى 40.000 دورة في الدقيقة أو أعلى. (مصدر الصورة: لويي)
النظام 4: نظام الكشف والتغذية المرتدة – عيون التحكم في الحلقة المغلقة
هذا نظام بالغ الأهمية ولا يعرف الكثير من المبتدئين عنه الكثير. يخبر نظام CNC المحرك المؤازر بأن "يدور 10 دورات"، لكن كيف يعرف أن المحرك قد أدار بالفعل 10 دورات بالضبط؟ هل قامت الأداة بالفعل بنقل المسافة التي طلبتها؟ إنه يعتمد على نظام الكشف والتغذية الراجعة، الذي تتمثل وظيفته في قياس الموقع الفعلي في الوقت الفعلي وإعادته إلى جهاز CNC، مما يسمح للنظام بتصحيح الانحراف تلقائيًا وفقًا للخطأ.
تسمى دورة "إصدار التعليمات ← التنفيذ ← اكتشاف القيم الفعلية ← مقارنة الانحرافات ← تصحيح التعليمات" بالتحكم في الحلقة المغلقة، وهي الآلية الأساسية لضمان دقة CNC.
هناك نوعان من مكونات الكشف شائعة الاستخدام:
التشفير الدوار: مثبت على عمود المحرك المؤازر للكشف عن زاوية دوران المحرك. نظرًا لأنه يكتشف نهاية المحرك بدلاً من نهاية المنضدة، فلا تزال هناك أخطاء مثل التشوه المرن للبرغي، الذي ينتمي إلى التحكم في الحلقة شبه المغلقة. معظم مراكز التصنيع تعتمد هذا المخطط، ودقة تحديد المواقع عادة تكون ±0.005~0.01mm.
المقياس الخطي: يتم تركيبه مباشرة بجوار سكة توجيه أداة الآلة لقياس الإزاحة الخطية الفعلية لطاولة العمل. لأنه يقيس موضع طاولة العمل بشكل مباشر، فإنه يزيل الأخطاء في وصلات النقل مثل اللولب الكروي، الذي ينتمي إلى التحكم الكامل في الحلقة المغلقة بدقة أعلى (تصل إلى ±0.001 مم). يتم تجهيز الأدوات الآلية عالية الدقة والأدوات الآلية ذات المحاور الخمسة الدقيقة بشكل عام بمقاييس خطية. (مقياس رينيشو الخطي)
النظام 5: نظام الوظائف المساعدة - تمكين الأداة الآلية من "العمل"
تضمن الأنظمة الأربعة الأولى معًا إمكانية تحرك الأداة بدقة. ولكن لإكمال المعالجة بشكل حقيقي، هناك حاجة إلى سلسلة من الوظائف المساعدة:
مبدل الأدوات الأوتوماتيكي (ATC): من أهم مميزات مراكز التصنيع. تقوم مجلة الأدوات بتخزين أدوات متعددة، ويقوم المعالج تلقائيًا بإكمال العملية بأكملها أثناء تغيير الأداة، وعادةً ما يستغرق ذلك بضع ثوانٍ فقط. تتراوح سعة مخزن الأدوات من 8 إلى أكثر من 100 أداة.
نظام التبريد: يتم توليد الكثير من الحرارة بين الأداة وقطعة العمل أثناء المعالجة. المبرد مسؤول عن التبريد والتشحيم وإزالة الرقائق. تشمل الطرق الشائعة التبريد بالرش الخارجي، والتبريد الداخلي (الرش مباشرة على منطقة القطع من خلال المغزل والفتحة المركزية للأداة)، وما إلى ذلك.
النظام الهوائي/الهيدروليكي: يستخدم في الإجراءات التي تتطلب قوة كبيرة مثل تثبيت قطع العمل، وإجراءات تغيير الأداة، وتحرير أداة المغزل.
PLC (وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة): يقوم جهاز CNC بإدارة التحكم في الحركة فقط، في حين يتم التعامل مع عدد كبير من عناصر التحكم في كمية التبديل على أداة الماكينة (تغيير الأداة، ومفتاح التبريد، والقفل التعشيقي الواقي للأبواب، وما إلى ذلك) بواسطة PLC المدمج. يتعاون جهاز PLC وجهاز CNC لتشكيل نظام كامل للتحكم في أدوات الآلة.
تدفق الإشارة للأنظمة الأساسية الخمسة (فهم سريع)
يمكن فهم عملية عمل النظام بأكمله من خلال سلسلة الإشارة: هذا هو كل ما يحدث بعد "الضغط على بدء الدورة"، وهي عملية تحكم دقيقة في حلقة مغلقة تتكرر آلاف المرات في الثانية.
مقدمة إلى العلامات التجارية السائدة لنظام CNC
بعد فهم دور جهاز CNC، دعونا نتعرف على العلامات التجارية الرئيسية في السوق:
FANUC: علامة تجارية يابانية تتمتع بأكبر حصة في السوق العالمية ومعدل إشغال مرتفع للغاية في المصانع المحلية. النظام مستقر وموثوق، مع نظام بيئي تقني كامل، مما يجعله الخيار الأول للتعلم على مستوى المبتدئين (ستركز أمثلة العمليات اللاحقة في هذه السلسلة بشكل أساسي على FANUC).
Siemens SINUMERIK: علامة تجارية ألمانية، التكوين السائد للأدوات الآلية ذات النمط الأوروبي. SINUMERIK ONE هو نظام تركيب أدوات آلية متطور بوظائف قوية ودعم مثالي لخمسة محاور، لكن منحنى التعلم حاد. يستخدم على نطاق واسع في مجالات السيارات والفضاء المحلية.
Heidenhain TNC: علامة تجارية ألمانية تركز على مراكز تصنيع الطحن، مع دعم الوظائف الخماسية المحاور الأكثر دقة، وسمعة عالية في مجالات الطيران والقوالب الدقيقة.
تطورت العلامات التجارية المحلية بسرعة في السنوات الأخيرة، والممثلون الرئيسيون هم كما يلي:
| العلامة التجارية | الشركة التابعة | المزايا الرئيسية | تحديد المواقع في السوق | دعم خماسي المحاور |
| هواتشونغ نوع 9 | هواتشونغ CNC | وحدة المعالجة المركزية المحلية، مستقلة ويمكن السيطرة عليها | نهاية متوسطة إلى منخفضة، استبدال محلي | عام |
| جلاكسو سميث كلاين | قوانغتشو CNC | ميزة السعر، مرافق الدعم كاملة | الآلات الاقتصادية | عام |
| كيدي GNC62 | كيدي CNC | وصلة ذات خمسة محاور ومعالجة مركبة بمطحنة دوارة | السوق المتوسطة إلى الراقية | جيد |
| سينتيك | تكنولوجيا سينتيك | توافق قوي مع CAM، واجهة سهلة الاستخدام | منتصف النهاية، الأسرع نموا في مجال المحاور الخمسة | جيد |
تركيز خاص: نظام Syntec — القوة الرئيسية للمحاور الخمسة المحلية
من بين العديد من أنظمة CNC المحلية، كان أداء Syntec بارزًا بشكل خاص في مجال المعالجة خماسي المحاور في السنوات الأخيرة وأصبح أحد الأنظمة التي تتمتع بأعلى معدل تركيب للأدوات الآلية المحلية ذات المحاور الخمسة.
المزايا الأساسية لـ Syntec هي: التوافق القوي للغاية مع برامج CAM، ودعم مخرجات ما بعد المعالجة لجميع برامج CAM السائدة تقريبًا؛ يتوافق G-code بشكل أساسي مع أنظمة FANUC CNC، وواجهة التشغيل سهلة الاستخدام للمبتدئين، وتكلفة التعلم أقل من تكلفة الأنظمة الأوروبية والأمريكية التقليدية؛ وفي الوقت نفسه، فإنه يؤدي بشكل ثابت في الوظائف الرئيسية مثل RTCP خماسي المحاور والتحكم في محور الأداة، وهو سبب مهم وراء اختيار عدد كبير من الشركات المصنعة للأدوات الآلية ذات المحاور الخمسة Syntec كنظام التكوين القياسي.
إذا كنت تخطط أنت أو شركتك لشراء أداة آلية محلية ذات خمسة محاور، أو ترغب في فهم حالة تطوير الأنظمة المحلية، فيمكنك الانتباه إلى نظام Syntec، الذي يحتوي أيضًا على موارد تعليمية وفيرة عبر الإنترنت. في العروض العملية اللاحقة لهذه السلسلة، سننظر أيضًا في إضافة أمثلة تشغيلية لنظام Syntec.
ملخص هذه المقالة
· جهاز CNC: الدماغ الذي يقرأ البرامج ويجري حسابات الاستيفاء ويصدر تعليمات الحركة
· نظام المؤازرة: وهي العضلات التي تحرك الحركة الدقيقة لكل محور حركي
· الجسم الميكانيكي: الهيكل العظمي، بما في ذلك السرير، وسكة التوجيه، والمسمار الكروي، والمغزل
#CNCMachineTools #CNCCoreSystems #FANUCSiemens #FiveAxisMachining #SyntecSystem #CNCTechnology #CNCMachining
