دليل شامل لتصنيفات أدوات آلة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي

هناك العديد من الأصناف والمواصفات لأدوات آلة CNC، كما تختلف طرق التصنيف أيضًا. بشكل عام، يمكن تصنيفها وفقًا للمبادئ الأربعة التالية بناءً على الوظيفة والبنية.

1. التصنيف حسب مسار التحكم في حركة الأداة الآلية

⑴ يتطلب التحكم في نقطة أداة آلة CNC التي يتم التحكم فيها بالنقطة فقط تحديد الموقع الدقيق للأجزاء المتحركة لأداة الآلة من نقطة إلى أخرى. متطلبات مسار الحركة بين النقاط ليست صارمة. لا يتم إجراء أي معالجة أثناء الحركة، كما أن الحركة بين محاور الإحداثيات غير مرتبطة. من أجل تحقيق تحديد المواقع بسرعة ودقة، تتحرك حركة الإزاحة بين نقطتين بشكل عام بسرعة أولاً ثم تقترب من نقطة تحديد المواقع ببطء لضمان دقة تحديد المواقع. كما هو موضح في الشكل أدناه، فهو مسار حركة نقطة التحكم.

تشمل الأدوات الآلية ذات وظائف التحكم في النقاط بشكل أساسي آلات الحفر CNC، وآلات الطحن CNC، وآلات التثقيب CNC، وما إلى ذلك. ومع تطور تكنولوجيا CNC وانخفاض أسعار نظام CNC، أصبحت أنظمة CNC المستخدمة فقط للتحكم في النقاط نادرة.

⑵ أدوات آلة التحكم CNC الخطية تسمى أدوات آلة التحكم CNC الخطية أيضًا أدوات آلة التحكم CNC المتوازية. خصائصها هي أنه بالإضافة إلى تحديد المواقع بدقة بين نقاط التحكم، فإنها تتحكم أيضًا في سرعة الحركة والمسار (المسار) بين نقطتين مرتبطتين. ومع ذلك، فإن مسار حركتها يكون موازيًا فقط لمحور إحداثيات الأداة الآلية؛ أي أنه لا يوجد سوى محور إحداثي واحد يتم التحكم فيه في نفس الوقت (أي ليست هناك حاجة لوظيفة حساب الاستيفاء في نظام CNC). أثناء عملية الإزاحة، يمكن للأداة القطع بسرعة تغذية محددة ويمكنها عمومًا معالجة الأجزاء المستطيلة والمدرجة فقط. تشتمل الأدوات الآلية ذات وظائف التحكم الخطي بشكل أساسي على مخارط CNC بسيطة نسبيًا، وآلات طحن CNC، ومطاحن CNC، وما إلى ذلك. ويسمى نظام CNC لهذه الأداة الآلية أيضًا نظام CNC للتحكم الخطي. وبالمثل، فإن أدوات آلة CNC المستخدمة فقط للتحكم الخطي نادرة.

⑶ أدوات آلة التحكم باستخدام الحاسب الآلي

 

تسمى أدوات آلة CNC ذات التحكم الكفافي أيضًا أدوات آلة CNC ذات التحكم المستمر. وتتمثل خصائص التحكم الخاصة بها في أنها تستطيع التحكم في وقت واحد في إزاحة وسرعة إحداثيتين أو أكثر من إحداثيات الحركة. من أجل تلبية متطلبات أن مسار الحركة النسبية للأداة على طول محيط قطعة العمل يلبي كفاف معالجة قطعة العمل، يجب تنسيق التحكم في الإزاحة والتحكم في السرعة لكل حركة إحداثية بدقة وفقًا للعلاقة التناسبية المحددة. لذلك، في هذا النوع من التحكم، يجب أن يكون لجهاز CNC وظيفة الاستيفاء. ما يسمى بالاستيفاء هو وصف شكل الخط المستقيم أو القوس من خلال المعالجة الرياضية لمشغل الاستيفاء في نظام CNC وفقًا للبيانات الأساسية المدخلة بواسطة البرنامج (مثل إحداثيات نقطة النهاية للخط المستقيم، نقطة النهاية إحداثيات القوس وإحداثيات المركز أو نصف القطر). أي أنه أثناء الحساب يتم توزيع النبضات على كل متحكم محور إحداثي حسب نتائج الحساب وذلك للتحكم في إزاحة الوصلة لكل محور إحداثي لتكون متسقة مع الكفاف المطلوب. أثناء الحركة، تقوم الأداة بقطع سطح قطعة العمل بشكل مستمر، ويمكن معالجة مختلف الخطوط المستقيمة والأقواس والمنحنيات. مسار التحكم بالآلات الكنتورية. يشمل هذا النوع من الأدوات الآلية بشكل أساسيمخارط CNC، آلات الطحن CNC، آلات قطع الأسلاك CNC، مراكز التصنيع، وما إلى ذلك، ويسمى جهاز CNC المقابل لها بالتحكم الكفاف. وفقًا للعدد المختلف لمحاور إحداثيات الربط التي يتحكم فيها، يمكن تقسيم نظام CNC إلى الأشكال التالية:

① وصلة ثنائية المحور: تستخدم بشكل أساسي لمخارط CNC لمعالجة الأسطح الدوارة أوالطحن باستخدام الحاسب الآليآلات لمعالجة الاسطوانات المنحنية.

② شبه ربط ثنائي المحور: يستخدم بشكل أساسي للتحكم في الأدوات الآلية بأكثر من ثلاثة محاور، حيث يمكن ربط محورين، ويمكن تغذية المحور الآخر بشكل دوري.

③ الربط ثلاثي المحاور: ينقسم بشكل عام إلى فئتين، إحداهما هي الربط بين ثلاثة محاور إحداثية خطية X/Y/Z، والتي تستخدم بشكل أكثر شيوعًا في آلات الطحن CNC، ومراكز التصنيع، وما إلى ذلك. والأخرى هي أنه بالإضافة إلى ذلك في وقت واحد التحكم في إحداثيتين خطيتين في X/Y/Z، كما أنه يتحكم في نفس الوقت في محور الإحداثيات الدوار الذي يدور حول أحد محاور الإحداثيات الخطية. على سبيل المثال، في مركز تصنيع الخراطة، بالإضافة إلى ربط محاور الإحداثيات الخطية الطولية (المحور Z) والعرضية (المحور X)، فإنه يحتاج أيضًا إلى التحكم في وقت واحد في ربط محور الدوران (المحور C) حول المحور Z.

④ الربط بأربعة محاور: التحكم في نفس الوقت في الربط بين ثلاثة محاور إحداثية خطية X/Y/Z ومحور الإحداثيات الدوار.

⑤ الربط بخمسة محاور: بالإضافة إلى التحكم المتزامن في ربط محاور الإحداثيات الخطية الثلاثة X/Y/Z. كما أنه يتحكم في الوقت نفسه في اثنين من محاور الإحداثيات، A وB وC، التي تدور حول محاور الإحداثيات الخطية هذه، مما يشكل تحكمًا متزامنًا في الارتباط خماسي المحاور. في هذا الوقت، يمكن ضبط الأداة في أي اتجاه في الفضاء. على سبيل المثال، يتم التحكم في الأداة للتأرجح حول المحور x والمحور y في نفس الوقت بحيث تحافظ الأداة دائمًا على الاتجاه الطبيعي مع معالجة سطح الكفاف عند نقطة القطع الخاصة بها وذلك لضمان سلاسة يعمل السطح المعالج على تحسين دقة المعالجة وكفاءة المعالجة وتقليل خشونة السطح المعالج.

 

2. التصنيف عن طريق طريقة التحكم المؤازرة

⑴ محرك سيرفو التغذية لأدوات آلة CNC ذات التحكم المفتوح هو حلقة مفتوحة؛ أي أنه لا يوجد جهاز ملاحظات للكشف. بشكل عام، محرك القيادة هو محرك متدرج. السمة الرئيسية للمحرك السائر هي أن المحرك يدور بزاوية خطوة في كل مرة تغير فيها دائرة التحكم إشارة نبض الأمر، والمحرك نفسه لديه قدرة القفل الذاتي. يتحكم إخراج إشارة أمر التغذية بواسطة نظام CNC في دائرة القيادة من خلال موزع النبض. فهو يتحكم في الإزاحة الإحداثية عن طريق تغيير عدد النبضات، ويتحكم في سرعة الإزاحة عن طريق تغيير تردد النبضات، ويتحكم في اتجاه الإزاحة عن طريق تغيير ترتيب توزيع النبضات. ولذلك، فإن أكبر ميزات طريقة التحكم هذه هي التحكم المريح، والبنية البسيطة، والسعر المنخفض. إن تدفق إشارة الأمر الصادر عن نظام CNC يكون أحادي الاتجاه، لذلك لا توجد مشكلة في استقرار نظام التحكم. ومع ذلك، نظرًا لعدم تصحيح خطأ ناقل الحركة الميكانيكي عن طريق التغذية الراجعة، فإن دقة الإزاحة ليست عالية. اعتمدت جميع أدوات الآلات CNC المبكرة طريقة التحكم هذه، لكن معدل الفشل كان مرتفعًا نسبيًا. في الوقت الحاضر، بسبب تحسين دائرة القيادة، لا يزال يستخدم على نطاق واسع. خاصة في بلدي، تعتمد أنظمة CNC الاقتصادية العامة والتحويل باستخدام الحاسب الآلي للمعدات القديمة في الغالب طريقة التحكم هذه. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تكوين طريقة التحكم هذه باستخدام كمبيوتر صغير ذو شريحة واحدة أو كمبيوتر ذو لوحة واحدة كجهاز CNC، مما يقلل من سعر النظام بأكمله.

 

⑵ أدوات آلة التحكم ذات الحلقة المغلقة يعمل محرك سيرفو التغذية لهذا النوع من أدوات آلة CNC في وضع التحكم في ردود الفعل ذات الحلقة المغلقة. يمكن لمحرك القيادة الخاص به أن يستخدم محركات مؤازرة DC أو AC ويحتاج إلى تهيئته بتعليقات الموقع وملاحظات السرعة. يتم اكتشاف الإزاحة الفعلية للأجزاء المتحركة في أي وقت أثناء المعالجة، ويتم إرجاعها مرة أخرى إلى جهاز المقارنة في نظام CNC في الوقت المناسب. تتم مقارنتها بإشارة الأمر التي تم الحصول عليها من خلال عملية الاستيفاء، ويتم استخدام الفرق كإشارة تحكم لمحرك المؤازرة، الذي يدفع مكون الإزاحة لإزالة خطأ الإزاحة. وفقًا لموقع تثبيت عنصر اكتشاف ردود الفعل الموضعية وجهاز الملاحظات المستخدم، يتم تقسيمه إلى وضعين للتحكم: حلقة مغلقة بالكامل وحلقة شبه مغلقة.

① التحكم الكامل في الحلقة المغلقة كما هو موضح في الشكل، يستخدم جهاز التغذية المرتدة للموضع الخاص به عنصر كشف الإزاحة الخطية (حاليًا بشكل عام مسطرة شبكية) مثبتة على سرج أداة الآلة، أي الكشف مباشرة عن الإزاحة الخطية لأداة الآلة الإحداثيات. يمكن التخلص من خطأ النقل في سلسلة النقل الميكانيكية بأكملها من المحرك إلى سرج أداة الآلة من خلال ردود الفعل، وبالتالي الحصول على دقة تحديد موضع ثابتة عالية لأداة الآلة. ومع ذلك، نظرًا لأن خصائص الاحتكاك والصلابة والخلوص للعديد من وصلات النقل الميكانيكي في حلقة التحكم بأكملها غير خطية، فإن زمن الاستجابة الديناميكي لسلسلة النقل الميكانيكي بأكملها كبير جدًا مقارنة بزمن الاستجابة الكهربائية. وهذا يجلب صعوبات كبيرة في تصحيح استقرار نظام الحلقة المغلقة بأكمله، كما أن تصميم النظام وتعديله معقدان للغاية. لذلك، يتم استخدام طريقة التحكم الكاملة في الحلقة المغلقة هذه بشكل أساسي في آلات الإحداثيات CNC والدقة باستخدام الحاسب الآليالمطاحن مع متطلبات الدقة العالية.

② التحكم في الحلقة شبه المغلقة كما هو موضح في الشكل، تستخدم التغذية المرتدة لموضعها عنصر كشف الزاوية (حاليًا بشكل أساسي أجهزة التشفير، وما إلى ذلك)، والذي يتم تثبيته مباشرة على محرك سيرفو أو نهاية المسمار اللولبي. نظرًا لأن معظم وصلات النقل الميكانيكية غير متضمنة في الحلقة المغلقة للنظام، فمن المطلوب الحصول على خاصية تحكم أكثر استقرارًا. لا يمكن تصحيح أخطاء ناقل الحركة الميكانيكية مثل براغي الرصاص في أي وقت من خلال التغذية الراجعة، ولكن يمكن استخدام أساليب التعويض الثابتة البرمجية لتحسين دقتها بشكل مناسب. في الوقت الحاضر، تستخدم معظم أدوات آلة CNC طرق التحكم في الحلقة شبه المغلقة

 

⑶ أدوات التحكم الهجينة CNC تركز بشكل انتقائي على خصائص طرق التحكم المذكورة أعلاه لتشكيل نظام تحكم هجين. كما ذكر أعلاه، نظرًا لأن طريقة التحكم في الحلقة المفتوحة تتمتع باستقرار جيد، وتكلفة منخفضة، ودقة ضعيفة، واستقرار الحلقة المغلقة الكامل ضعيف، من أجل التعويض عن بعضها البعض وتلبية متطلبات التحكم لبعض أدوات الآلة، فإن الهجين ينبغي اعتماد طريقة التحكم. الطريقتان الأكثر استخدامًا هما نوع تعويض الحلقة المفتوحة ونوع تعويض الحلقة شبه المغلقة

 

3. التصنيف حسب المستوى الوظيفي لنظام CNC

وفقا للمستوى الوظيفي لنظام CNC، ينقسم نظام CNC عادة إلى ثلاث فئات: منخفضة، متوسطة، وعالية. طريقة التصنيف هذه أكثر شيوعًا في بلدي. إن حدود المستويات الثلاثة المنخفضة والمتوسطة والعالية نسبية، وستكون معايير التصنيف مختلفة في فترات مختلفة. انطلاقا من مستوى التطور الحالي، يمكن تقسيم أنواع مختلفة من أنظمة CNC إلى ثلاث فئات: منخفضة ومتوسطة وعالية، وفقا لبعض الوظائف والمؤشرات. من بينها، يُطلق على المستوى المتوسط ​​والعالي عمومًا اسم CNC كامل الوظائف أو CNC القياسي.

 

⑴ يشير قطع المعادن إلى أدوات آلة CNC التي تستخدم عمليات القطع المختلفة مثل الخراطة والطحن والصدم والتوسيع والحفر والطحن والتخطيط. ويمكن تقسيمها إلى الفئتين التاليتين.

① أدوات آلة CNC العادية، مثل مخارط CNC، وآلات الطحن CNC، ومطاحن CNC، إلخ.

② الميزة الرئيسية لمركز التصنيع هي مكتبة الأدوات مع آلية تغيير الأداة تلقائيًا؛ يتم تثبيت قطعة العمل مرة واحدة. بعد التثبيت، يتم استبدال الأدوات المختلفة تلقائيًا، ويتم تنفيذ عمليات مختلفة مثل الطحن (الخراطة)، والتوسيع، والحفر، والنقر بشكل مستمر على نفس أداة الماكينة على كل سطح معالجة لقطعة العمل، مثل مراكز التصنيع (البناء/الطحن) ، مراكز تحول، مراكز الحفر، الخ.

 

⑵ يشير تشكيل المعادن إلى أدوات آلة CNC التي تستخدم عمليات التشكيل مثل البثق واللكم والضغط والرسم. تشمل الآلات شائعة الاستخدام مكابس CNC، وآلات الثني CNC، وآلات ثني الأنابيب CNC، وآلات الغزل CNC، وما إلى ذلك.

⑶ تشمل المعالجة الخاصة بشكل أساسي ماكينة CNC EDM للأسلاك، وآلات تشكيل CNC EDM، وآلات القطع باللهب CNC، وآلات المعالجة بالليزر CNC، وما إلى ذلك.

⑷ تشتمل منتجات القياس والرسم بشكل أساسي على آلات قياس ثلاثية الإحداثيات، وآلات إعداد أدوات CNC، وآلات الراسمة CNC، وما إلى ذلك.