پایان نامه ماشین های CNC

رشته ساخت و تولید

چکیده

 این نگارش را به ساخت یک CNC با سه محور همزمان اختصاص می دهیم و در چند گفتار روش ساخت را بطور جامع تشریح می کنیم . در گفتار اول این فصل نگاهی بسیار جامع و گذرا اما کاربردی به اجزاء تشکیل دهنده CNC و کاربرد آنها می اندازیم . در گفتار دوم یک لایه پایین تر می رویم و موارد مطرح شده در گفتار اول را کاملتر مطرح می نماییم . در گفتار سوم ، بصورت بسیار کامل و با تمام جزئیات ساخت یک CNC از مدلRouter به طول 180 سانتیمتر و عرض 130 و ارتفاع 20 سانتیمتر را طراحی می کنیم و انشا الله آن را می سازیم . در این گفتار تمامی نکات مونتاژ ارائه خواهد شد . در گفتار چهارم درباره انواع CNC های سه محور توضیحات جامعی خواهیم داد و نکات ساخت آنها را یک به یک توضیح خواهیم داد . در پایان اولین فصل باید اصول کلی ساخت همه نوع CNC را مرور کرده باشیم .

در فصل سوم دو محور به آن اضافه می کنیم و نگاهی کلی و فراگیر به CNC هایی با پنج محور همزمان و بالاتر  می اندازیم. جزئیات این فصل را به زودی خدمتتان ارائه خواهم کرد . با این وجود احتمالا در پایان فصل دوم شما خواهید توانست صورت مساله هر ماشین CNC را با هر تعداد محور آزادی ترسیم نمایید .

در فصل چهارم جزئیات طراحی و ساخت ماشین آلات CNC پنج محور را در حد توان علمی و عملی امان تشریح می نماییم. در پایان این فصل ، عزیزان باید بتوانند یک CNC ساز حرفه ای شوند .

مقدمه

اززمانی که اولین ابزار کنترل عددی ساخته شدحدود50سال می گذرد.دراین مدت فناوری کنترل عددی کامپیوتر سی ان سی دچارتحولات شگرفی شده و در گوشه وکنارصنعت عظیم و پهناور ساخت وتولیدبه آن چنان جایگاهی دست یافته است که دیگر ساخت قطعات دقیق،پیچیده یاباتیراژبالا،بدون استفاده از ماشینهایهابزارسی ان سی درتصوراهل فن نمی گنجد.

در حال حاضر،انواع مختلفی ازماشین هایه ابزارسی ان سی در بخش های مختلف صنعت کشور،مانند خودروسازی،صنایع نظامی،ساخت لوازم خانکیو صنایع نیروگاهی در حال کارمی باشند.

با توجه به کارایی بسیار بالای ماشین های سی ان سی،استفاده ناآگاهانه از این ماشین ها علاوه براین که احتمال ایجاد آسیب ها و خسارت های انسانی ومالی را افزایش می دهد، جایگاه این ماشین های گران قیمت را تا حد ماشین های دستی پایین می آورد.

همگان با پیشرفت سیستم های کنترل عددی، شرکت های مختلفی اقدام به ساخت این سیستم ها کرده اند. استانداردهای دی ای ان و ای اس او نیز ضوابطی برای نحوه برنامه نویسی و کدگذاری این سیستم ها تنظیم کرده اند اما بسیاری از شرکت های سازنده سی ان سی متناسب با سلیقه خود یا خواست مشتری تعاریف و عملکردهای متفاوتی از کد ها را عرضه میکنند بعلاوه این شرکت ها سعی می کنند سیستم کنترل خود را هر چند سال یکبار ارتقا بخشند و آنها را روز آمد کنند: اما از آنجا که طول عمر این ماشین ها در داخل کشور ممکن است به حدود بیست سال نیز برسد به همین دلیل ما با تنوع وسیعی از انواع مختلف سیستمهایه کنترل مواجهیم که کدها،نحوه برنامه نویسی و روش اپراتوری آنهاباهم تفاوت های آشکاری دارد.

ماشین ابزارهایی که به کمک کامپیوتر هدایت می شدند CNC نام گرفتند. به کمک CNC به تدریج دقت مورد نیاز برای تولید قطعات پیچیده در صنایع مختلف مانند هوافضا و قالب سازی حاصل شد. با دست یابی به تلرانسهای بسیار دقیق برای تولید یک قطعه تدریجا اندیشه بالاتر بردن سرعت تولید نیز قوت یافت. با ساخت ابزارهایی با سختی زیاد، شرایط برای بالا بردن نرخ تولید نیز بهبود یافت. تا اینکه امروزه با بکارگیری تکنیکهای ماشینکاری با سرعتهای بالا قطعاتی با تلرانسهای دقیق در زمان بسیار کوتاهی تولید می گردند . برای دست یابی به قابلیت ماشین کاری با سرعتهای بالا می باید در زمینه های مختلف مانند طراحی سازه ای، کنترل ارتعاشات خود برانگیخته، یافتن بهترین نرخ براده برداری و کنترل حرکت و سرعت در راستای مسیر مورد نظر به پیشرفتهایی دست یافت.

کنترل حرکت در راستای یک مسیر در ماشینهای CNC در واحد درونیاب صورت می گیرد. اکثر درونیابهای CNC  فقط قابلیت درونیابی در راستای خط و دایره را دارا می باشند . به دلیل اینکه برای ماشینکاری یک مسیر منحنی شکل در حالت عمومی با بکارگیری این نوع درونیابها نیاز به شکسته شدن منحنی به قطعاتی از خط و دایره می باشد، لذا این دو نوع درونیابی به تنهایی پاسخگوی همه کاربردها از جمله ماشینکاری در سرعتهای بالا، نیستند «۴». بنابراین بکارگیری نوع دیگری از درونیابها یعنی درونیابی در راستای یک منحنی ضروری به نظر می رسد. محققین مختلفی در این زمینه به تحقیق پرداخته اند و الگوریتمهای مختلفی را بر مبنای بکارگیری منحنی های پارامتری چند جمله ای در حالت عمومی ارائه داده اند.

استاندارد RS-367A مربوط به EIA تا ۱۴ محور حرکت را در انواع ماشین های مختلف مشخص می کند. تعداد محورهای حرکت در ماشینهای ابزار معمولی عموماً تا پنج محور و در ماشینهای سنگ زنی تا چهارده محور نیز می رسد. ماشینهای ابزار در دستگاه مختصات کارتزین برنامه ریزی می شوند. سه محور اصلی حرکت با نامهای z,y,x شناخته می شوند که محور z عمود بر y,x بوده و سه محور یک سیستم مختصات دست راست را تشکیل می دهند حرکت مثبت محور z باعث دور شدن ابزار برش از قطعه کار می گردد.  جهت های مشخص شده در هر شکل نمایانگر جهت مثبت محورها در هر یک از ماشینها می باشد. در فرزکاری و سوراخکاری دو محور x,y در صفحه افقی قرار دارند. در ماشین سوراخکاری حرکت مثبت محور z باعث بالا رفتن اسپیندل می شود در حالیکه در فرز این حرکت بر عکس است. در تراش فقط دو محور برای ایجاد حرکت و ماشینکاری کافی است و چون اسپیندل بصورت افقی قرار دارد محور z نیز افقی است. همچنین حروف C,B,A نیز برای حرکت زاویه ای به ترتیب حول محورهای X,Y,Z  بکار می روند.

بیان مسئله

  مخفف  است در ایران این ماشین ها CNC خالی خوانده می‌شوند اما نام آنها به فارسی ماشین‌های (دستگاه‌های) کنترل عددی ترجمه می‌شود.

نسل اول این دستگاه‌ها NCها بوده‌اند یعنی کامپیوتر نداشته است و دستگاه طبق منطقی خاص دستورات را درک می‌کرده است. مثلا با استفاده از کارت های پانچ شده.

به عنوان مثال در دستگاه تراش برای دستور پیشروی  قسمت ساپورت دستگاه را باید بوسیله دسته چرخان جلو ببریم‌ در ماشین‌هایNC  این کار توسط یک سری دستورات پانچ شده بر روی نوار پانچ صورت می گرفت در دستگاه‌های CNC  امروزین این کار توسط یک کد صورت می گیرد که کامپیوتر دستگاه می‌دهد.  

پس یک دستگاهCNC  عملا همان دستگاه دستی ساده می باشد که قابلیت فرمان پذیری از طریق کد ها و منطق ریاضیاتی را دارد در این دستگاه حضور کاربر (اپراتور) برای کار با دستگاه محدود به ایستادن این فرد پشت بخش کنترل کننده دستگاه است و نوشتن برنامه‌های حرکتی آنهم فقط برای یکبار ، دیگر دستگاه این عمل را بصورت خودکار هر چند بار که بخواهیم تکرار می‌نماید البته  بدون حضور کاربر.

در عرف رایج هر حرفه‌ای دستگاه CNC  متداول در آن حرفه را فقط  CNCمی‌دانند، مثلا در خیلی از مواقع وقتی در بازار صنعت نام CNC به گوش می‌خورد منظور گوینده عامی CNC فرز است، این باور نادرستی است، چراکهCNC  همانطور که گفته شد یک سیستم کنترل، هدایت و فرماندهی به دستگاه است، این سیستم بر روی هر دستگاهی غیر از فرز هم ممکن است سوار کنند. 

بدنه این دستگاه‌های مجهز به سیستم CNC تقریبا شبیه دستگاه‌های دستی می‌باشند یک CNC  فرز عملا همان بدنه سخت افزاری فرز دستی را دارد همینطور برای CNC تراش و CNC سنگ و...

تنها تفاوت اضافه شدن بخش کنترل‌گر است (البته این تفاوت بصورت عام می باشد ولی به صورت خاص مطمئنا بخش الکترونیکی هم تغییر کرده است )