آیا تا به حال فکر کرده اید که پس از فشار دادن دکمه "شروع چرخه" چه اتفاقی می افتد؟ با فشار دادن دکمه سبز رنگ "CYCLE START" در پانل عملیات، ماشین ابزار مطابق برنامه شروع به حرکت می کند. کل این فرآیند "جادویی" به نظر می رسد - اما پشت آن یک سیستم بسیار سختگیر وجود دارد که با هم همکاری می کند: یک جزء برنامه را می خواند، دیگری دستورالعمل ها را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند، دیگری موتور را به چرخش هدایت می کند، دیگری به طور مداوم بازخورد موقعیت را تشخیص می دهد، و دیگری کنترل کننده مایع خنک کننده و تغییر ابزار...
این "قطعات خاص" پنج سیستم اصلی ماشین ابزار CNC هستند. درک این پنج سیستم فقط برای ارضای کنجکاوی نیست - وقتی ماشین ابزار خراب می شود، تقریباً می توانید قضاوت کنید که مشکل در کدام پیوند است. هنگامی که دانش عمیق تری را یاد می گیرید، چارچوب روشنی برای درک مطالب جدید خواهید داشت.
سیستم 1: دستگاه CNC (کنترل کننده CNC) - "مغز" ماشین ابزار
(منبع تصویر: زیمنس) دستگاه CNC هسته کل ماشین ابزار است، که ما اغلب آن را "سیستم CNC" یا کنترلر CNC می نامیم. روند کار آن به شرح زیر است:
خواندن برنامه: برنامه NC را از حافظه، کارت CF یا رابط شبکه بخوانید
رمزگشایی: دستورالعملهای «ترجمه» مانند G-code و M-code به دادههایی که سیستم میتواند به صورت داخلی پردازش کند.
محاسبه درون یابی: طبق دستورالعمل حرکت، محاسبه کنید که هر محور در هر واحد زمان چقدر باید حرکت کند (این محاسبات اصلی است - تجزیه "از نقطه A تا نقطه B" به مراحل کوچک بی شماری)
صدور دستورالعمل کنترل: مقدار حرکت هر محور را به صورت سیگنال های الکتریکی به سیستم سروو ارسال کنید.
هماهنگ کردن عملکردهای کمکی: کنترل عملکردهای کد M مانند سرعت اسپیندل، تغییر ابزار و خنک کننده
دستگاه CNC نه تنها به صورت غیر فعال برنامه را اجرا می کند، بلکه بازخورد موقعیت واقعی را از هر محور دریافت می کند و انحرافات حرکت را در هر زمان تصحیح می کند. پانل عملیات و صفحه نمایشی که معمولاً در ماشین ابزار می بینید، رابط تعامل انسان و رایانه دستگاه CNC است - شما برنامه ها را وارد می کنید، پارامترها را تغییر می دهید و مختصات را از طریق این رابط بررسی می کنید تا با دستگاه CNC ارتباط برقرار کنید.
سیستم 2: سیستم سروو - "عضلات" ماشین ابزار
دستگاه CNC یک دستورالعمل "حرکت محور X 0.001 میلی متر" را صادر می کند، اما این دستورالعمل باید توسط سیستم سروو به حرکت مکانیکی واقعی تبدیل شود. (منبع تصویر: FANUC)
سیستم سروو از دو بخش تشکیل شده است:
سروو درایو: سیگنال کنترل ارسال شده توسط دستگاه CNC را دریافت می کند، آن را تقویت می کند و برای به حرکت درآوردن موتور به برق تبدیل می کند. این معادل یک "تقویت کننده قدرت" دقیق است.
سروو موتور: انرژی الکتریکی را به حرکت چرخشی مکانیکی تبدیل می کند. تفاوت بین یک موتور سروو و یک موتور معمولی در این است که سروو موتور دارای یک رمزگذار موقعیت داخلی است که می تواند زاویه چرخش را دقیقاً کنترل کند و سرعت پاسخ آن بسیار سریع است - می تواند در میلی ثانیه شروع شود، متوقف شود یا سرعت را تغییر دهد.
ماشین ابزارهای CNC معمولاً دارای چندین مجموعه از سیستم های سروو هستند:
یک سروو تغذیه برای هر یک از محورهای X، محور Y و محور Z: حرکت ابزار و میز کار را کنترل می کند.
سروو اسپیندل: سرعت چرخش اسپیندل (ابزار) را کنترل می کند.
تمرکز سروو اسپیندل و سروو تغذیه کمی متفاوت است: سروو تغذیه دقت موقعیت را دنبال می کند (مقدار حرکت باید دقیق باشد) و سروو اسپیندل ثبات سرعت را دنبال می کند (سرعت باید در حین برش ثابت باشد و به دلیل تغییر در نیروی برش نمی تواند نوسان کند). برای ماشین ابزارهای پنج محوره، دو مجموعه اضافی از سیستم های سروو برای کنترل محورهای چرخش (محورهای A/B/C) وجود دارد و ممکن است 5 تا 6 مجموعه سروو به طور همزمان کار کنند.
سیستم 3: بدنه مکانیکی ماشین ابزار - اسکلت و مفاصل
سروو موتور حرکت چرخشی ایجاد می کند، اما ماشین ابزار حرکت خطی و موقعیت چرخشی ابزار را انجام می دهد. لازم است چرخش موتور را به حرکت دقیق قسمت های مختلف ماشین ابزار تبدیل کنید که متکی به بدنه مکانیکی است. اجزای اصلی بدنه مکانیکی:
بستر / قاب: ساختار اصلی ماشین ابزار، معمولا از چدن یا ورق فولادی جوش داده شده ساخته شده است. یک تخت خوب دارای استحکام بالا و مقاومت در برابر لرزش خوب است که این پیش فرض برای اطمینان از دقت پردازش است. (دستگاه نوری سه محوره دو خط و یک سخت)
راهنمای خطی / راه: "مسیری" که میز کار و سر دوک را برای حرکت در یک جهت خاص هدایت می کند. مراکز ماشینکاری مدرن به طور کلی از راهنماهای نورد خطی استفاده می کنند که دارای اصطکاک کوچک، دقت بالا و پاسخ سریع هستند. ماشین ابزارهای با دقت بالا از راهنماهای هیدرواستاتیک با اصطکاک تقریباً صفر استفاده می کنند.
بال اسکرو: قسمت اصلی که حرکت چرخشی سروو موتور را به حرکت خطی میز کار تبدیل می کند. بال اسکرو نیرو را از طریق نورد توپ های فولادی داخلی با اصطکاک بسیار کم منتقل می کند و می تواند به دقت موقعیت یابی در سطح میکرون دست یابد.
اسپیندل: جزء هسته ای که ابزار را محکم می کند و با سرعت بالا می چرخد. دقت (runout) اسپیندل مستقیماً بر دقت پردازش تأثیر می گذارد و حداکثر سرعت اسپیندل سرعتی را که می توانید با آن پردازش کنید تعیین می کند. دوک های پرسرعت می توانند به 40000 دور در دقیقه یا حتی بالاتر برسند. (منبع تصویر: Luoyi)
سیستم 4: سیستم تشخیص و بازخورد - چشمان کنترل حلقه بسته
این یک سیستم بسیار حیاتی است که بسیاری از مبتدیان اطلاعات زیادی در مورد آن ندارند. سیستم CNC به سروو موتور میگوید "10 دور بچرخد"، اما چگونه میداند که موتور واقعاً 10 دور چرخیده است؟ آیا ابزار واقعاً مسافت درخواستی شما را جابجا کرده است؟ این سیستم به سیستم تشخیص و بازخورد متکی است که عملکرد آن اندازه گیری موقعیت واقعی در زمان واقعی و بازگرداندن آن به دستگاه CNC است و به سیستم اجازه می دهد تا به طور خودکار انحراف را مطابق با خطا تصحیح کند.
این چرخه «صدور دستورالعمل → اجرا → تشخیص مقادیر واقعی → مقایسه انحرافات → تصحیح دستورالعمل» کنترل حلقه بسته نامیده می شود که مکانیسم اصلی برای اطمینان از دقت CNC است.
دو نوع از اجزای تشخیص رایج وجود دارد:
انکودر چرخشی: برای تشخیص زاویه چرخش موتور روی شفت سروو موتور نصب می شود. از آنجایی که به جای انتهای میز کار، انتهای موتور را تشخیص می دهد، همچنان خطاهایی مانند تغییر شکل الاستیک پیچ، که متعلق به کنترل نیمه بسته است، وجود دارد. اکثر مراکز ماشینکاری این طرح را اتخاذ می کنند و دقت موقعیت یابی معمولاً 0.005±0.01 میلی متر است.
مقیاس خطی: مستقیماً در کنار ریل راهنمای ماشین ابزار نصب می شود تا جابجایی خطی واقعی میز کار را اندازه گیری کند. از آنجایی که مستقیماً موقعیت میز کار را اندازه گیری می کند، خطاها را در پیوندهای انتقال مانند بال اسکرو، متعلق به کنترل تمام حلقه بسته با دقت بالاتر (تا 0.001 ± میلی متر) حذف می کند. ماشین ابزار با دقت بالا و ماشین ابزار دقیق پنج محوره عموماً با ترازوهای خطی مجهز هستند. (مقیاس خطی RENISHAW)
سیستم 5: سیستم عملکرد کمکی - فعال کردن ماشین ابزار برای "کار"
چهار سیستم اول با هم تضمین می کنند که ابزار می تواند دقیقا حرکت کند. اما برای تکمیل واقعی پردازش، یک سری عملکردهای کمکی مورد نیاز است:
تعویض خودکار ابزار (ATC): یکی از مهمترین ویژگی های مراکز ماشینکاری. مجله ابزار چندین ابزار را ذخیره می کند و دستکاری کننده به طور خودکار کل فرآیند را در حین تعویض ابزار تکمیل می کند که معمولاً فقط چند ثانیه طول می کشد. ظرفیت مجله ابزار از 8 تا بیش از 100 ابزار متغیر است.
سیستم خنک کننده: گرمای زیادی بین ابزار و قطعه کار در طول پردازش تولید می شود. خنک کننده وظیفه خنک سازی، روانکاری و براده برداری را بر عهده دارد. روشهای متداول عبارتند از: خنکسازی خارجی با اسپری، خنکسازی داخلی (پاشیدن مستقیم به ناحیه برش از طریق سوراخ مرکزی دوک و ابزار) و غیره.
سیستم پنوماتیک/هیدرولیک: برای اعمالی که نیاز به نیروی زیادی دارند مانند بستن قطعات کار، اعمال تغییر ابزار و آزادسازی ابزار دوک استفاده می شود.
PLC (کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی): دستگاه CNC فقط کنترل حرکت را مدیریت می کند، در حالی که تعداد زیادی از کنترل های کمیت سوئیچ روی ماشین ابزار (تغییر ابزار، سوئیچ خنک کننده، قفل محافظ درب و غیره) توسط PLC داخلی کنترل می شود. PLC و دستگاه CNC برای تشکیل یک سیستم کنترل ماشین ابزار کامل همکاری می کنند.
جریان سیگنال سیستم های پنج هسته ای (در یک نگاه درک کنید)
روند کار کل سیستم را می توان با یک زنجیره سیگنال درک کرد: این همه چیز است که پس از "فشار دادن شروع چرخه" اتفاق می افتد، یک فرآیند کنترل حلقه بسته دقیق که هزاران بار در ثانیه تکرار می شود.
معرفی برندهای اصلی سیستم CNC
پس از درک نقش دستگاه CNC، بیایید با برندهای اصلی موجود در بازار آشنا شویم:
FANUC: یک برند ژاپنی با بیشترین سهم بازار جهانی و ضریب اشغال فوق العاده بالا در کارخانه های داخلی. این سیستم پایدار و قابل اعتماد است، با یک اکوسیستم فنی کامل، که آن را به اولین انتخاب برای یادگیری سطح ابتدایی تبدیل می کند (نمونه های عملیات بعدی در این سری عمدتاً بر روی FANUC تمرکز خواهند کرد).
زیمنس SINUMERIK: یک برند آلمانی، پیکربندی اصلی ماشینآلات به سبک اروپایی. SINUMERIK ONE یک سیستم نصب ماشین ابزار پیشرفته با عملکردهای قدرتمند و پشتیبانی کامل از پنج محور است، اما منحنی یادگیری شیب دار است. به طور گسترده ای در زمینه های خودروسازی و هوافضای داخلی استفاده می شود.
Heidenhain TNC: یک برند آلمانی با تمرکز بر مراکز ماشینکاری فرز، با پیشرفته ترین پشتیبانی عملکرد پنج محوره، و شهرت بالا در زمینه های هوافضا و قالب های دقیق.
برندهای داخلی در سال های اخیر به سرعت توسعه یافته اند و نمایندگان اصلی به شرح زیر هستند:
| نام تجاری | شرکت وابسته | مزایای اصلی | موقعیت یابی در بازار | پشتیبانی از پنج محور |
| Huazhong Type 9 | Huazhong CNC | CPU داخلی، مستقل و قابل کنترل | متوسط به پایین، جایگزین داخلی | ژنرال |
| GSK | CNC گوانگژو | مزیت قیمت، امکانات پشتیبانی کامل | ماشین آلات اقتصادی | ژنرال |
| Kede GNC62 | Kede CNC | پیوند پنج محوری و فرآوری کامپوزیت آسیاب چرخشی | بازار متوسط به بالا | خوب |
| Syntec | تکنولوژی Syntec | سازگاری قوی CAM، رابط کاربر پسند | میانه، سریعترین رشد در زمینه پنج محوری | خوب |
تمرکز ویژه: سیستم Syntec - نیروی اصلی پنج محور داخلی
در میان بسیاری از سیستمهای CNC داخلی، Syntec در سالهای اخیر عملکرد برجستهای در زمینه پردازش پنج محوره داشته است و به یکی از سیستمهایی با بالاترین نرخ نصب ماشینآلات پنج محوره خانگی تبدیل شده است.
مزایای اصلی Syntec عبارتند از: سازگاری بسیار قوی با نرم افزار CAM، پشتیبانی از خروجی پس از پردازش تقریباً تمام نرم افزارهای CAM اصلی. G-code اساساً با سیستمهای CNC FANUC سازگار است، رابط عملیاتی برای مبتدیان کاربرپسند است و هزینه یادگیری کمتر از سیستمهای سنتی اروپایی و آمریکایی است. در عین حال، در عملکردهای کلیدی مانند RTCP پنج محوره و کنترل محور ابزار به طور پایدار عمل می کند، که دلیل مهمی است که چرا تعداد زیادی از سازندگان ماشین ابزار پنج محور Syntec را به عنوان سیستم پیکربندی استاندارد انتخاب می کنند.
اگر شما یا شرکتتان قصد خرید یک ماشین ابزار پنج محوره داخلی را دارید یا می خواهید وضعیت توسعه سیستم های داخلی را درک کنید، می توانید به سیستم Syntec توجه کنید که منابع یادگیری آنلاین فراوانی نیز دارد. در نمایش عملیات عملی بعدی این سری، اضافه کردن نمونههای عملیاتی سیستم Syntec را نیز در نظر خواهیم گرفت.
خلاصه این مقاله
· دستگاه CNC: مغز که برنامه ها را می خواند، محاسبات درون یابی را انجام می دهد و دستورالعمل های حرکتی را صادر می کند.
· سیستم سروو: ماهیچه هایی که حرکت دقیق هر موتور محور را هدایت می کنند
· بدنه مکانیکی: اسکلت شامل تخت، ریل راهنما، بال اسکرو و دوک نخ ریسی
#CNCMachineTools #CNCCoreSystems #FANUCSiemens #FiveAxisMachining #SyntecSystem #CNCTechnology #CNCMachining
