ماشین های کنترل عددی (CNC)

ماشین های کنترل عددی (CNC)

اسلاید 1: به نام خدا پروژه درس: روش های تولید و کارگاه

اسلاید 2: آشنایی با: ماشین های کنترل عددیComputer Numerical Control(CNC)

اسلاید 3: فهرست مطالبآشنایی با ماشین های CNCاجزای اصلی ماشین های CNCعوامل موثر در انتخاب ماشین ابزارهای CNCبررسی علل بروز خطا در ماشین های CNCمزایا ماشین های CNCمعایب ماشین های CNCموارد کاربرد ماشین های CNCدیگر اطلاعات پراکنده در مورد ماشین های CNCزبان های برنامه نویسی ماشین های CNCبرنامه نویسی ماشین های CNC

اسلاید 4: 1- آشنایی اولیه با ماشین های CNC

اسلاید 5: واژه ی متداول CNC از کلمات Computer Numerical Control به معنای کنترل عددی کامپیوتری گرفته شده و معرف سیستم های کنترل پیشرفته ای است که هدایت انواع مختلف ماشین های ابزار ، ربات ها و خطوط انتقال را در کارخانه ها بر عهده دارند.

اسلاید 6: 1-1- تاریخچهاولین دستگاه فرز با قابلیت کنترل اتوماتیک در سه محور در سال 1952 در موسسه تحقیقات ماساچوست (MIT) ساخته شد.در سال 1972هم اولین ماشین CNC اختراع گردید.و اکنون هم با کمک کامپیوتر و توسعه فن آوری ساخت ، کنترلهایی با قابلیتهای بالا توسط شرکت های مختلف در انواع مختلف ساخته می شود.

اسلاید 7: 1-2- نسل اولیه این ماشین ها ((NCنسل اول این ماشینها NC بودند. بدین مفهوم که فاقد کامپیوتر بوده و دستگاه طبق منطقی خاص از جمله نوار یا کارتهای پانچ شده کار می کرده است. اکنون این عمل در دستگاههای CNC توسط کدهای مخصوصی G) کد و  M کد )  که در برنامه نوشته می شوند صورت می گیرد.

اسلاید 8: 1-3-تفاوتهای اساسی ماشینهای NC و CNC1- خواندن برنامه 2- تست نمودن برنامه 3- برنامه نویسی پارامتریک 4- اصلاح برنامه5- سادگی در ارتباط با مجموعه های دیگر

اسلاید 9: 1-4) آشنایی با ماشین های CNCکلیه عملیات ها در دستگاههایCNC توسط کامپیوتر کنترل می شود. بدین معنا که کلیه داده ها با استفاده از کامپیوتر و امکانات حافظه ای آن ابتدا پردازش وسپس توسط ریز پردازنده ها(Micro Processor )به علائم الکتریکی(pulse) تبدیل و به موتور محورهای محرکه منتقل می شوند.

اسلاید 10: 1-5) مقایسه ماشین های ابزار CNC با ماشین های ابزار دستی 1) در ماشین های دستی ، اجرا ، هدایت و کنترل عملیات برعهده ی انسان (اپراتور) است.2) در ماشین های CNC ،برنامه ریزی عملیات بر عهده انسان (برنامه نویس) اما اجرا ،هدایت و کنترل آن بر عهده کامپیوتر است.

اسلاید 11: بدنه سخت افزاری ماشین های CNC تفاوتهای چندانی با بدنه ماشین های معمولی ندارد. اصلی ترین بخش یک دستگاه CNC ٬ کنترلر آن می باشد که معمولا دستگاهها از هر نوع( تراش ، فرز و.....) که باشند با نوع کنترلشان شناخته می شوند و آموزشهای اپراتوری و خدمات پس از فروش آن عموماً بر پایه سیستم کنترل استوار می باشد .

اسلاید 12: 2- اجزای اصلی ماشین های CNC 1- برنامه ماشین 2- واحد کنترل ماشین 3- نرم افزار ماشین 4- موتورها 5- اجزای مکانیکی 6- سیستم اندازه گیری

اسلاید 13: 2-1) برنامه ماشینبرنامه شامل مجموعه های از اعداد، حروف و نشانه های است که به ماشین می گوید چه عملی را باید انجام دهد . این مجموعه که به صورت کدهای رمزبندی شده می باشند، توسط واحد کنترل ماشین ( MCU ) تقسیم می شوند. این برنامه علاوه بر اطلاعات مسیر قطعه کار، شامل اطلاعات تکنولوژی کیفی( مقادیر سرعت و پیشروی ) و اطلاعات کمکی ( مثل و خاموش کردن سه نظام ، قطع و وصل جریان سیال خنک کننده ) نیز می باشد .

اسلاید 14: برنامه می تواند علاوه بر تایپ مستقیم از طریق صفحه کلید دستگاه ( MDI ) و یا از طریق کامپیوتر به ماشین ارسال شود .

اسلاید 15: 2-2-واحد کنترلسیستم کنترل در ماشینهای کنترل عددی عبارت است از سیستمی که می تواند یک یا چند محور را در حین کار کنترل کرده و در موقعیت مکانی خاص و مورد نظر قرار دهد و از بخشهای موتور٬ درایو ٬ کارتهای الکترونیکی ٬ مانیتور ٬ تابلوی فرمان و سیستم اندازه گیری شامل سنسورهای اپتیکی (خط کش و انکودر ) تشکیل شده است .می توان از شرکتهای زیمنس٬ فانوک ، هایدن هاین٬  میتسوبیشی٬ فاگور و..... که در ساخت کنترلر فعال می باشند نام برد.

اسلاید 16: 2-3- ماشین افزاربرنامه NC پس از رمز گشایی و تبدیل به زبان ماشین در حافظه ذخیره می شود و پس از محاسبات لازم به شکل اطلاعات مسیر و اطلاعات فنی به سیگنالها خروجی قطع و وصل تبدیل و به موتورها فرمان می دهد . موتورها حرکت چرخشی را به پیچهای ساچمه ای منتقل کرده و پیچهای ساچمه ای حرکت دورانی را به حرکت خطی تبدیل می کنند . در نهایت حرکت خطی از طریق کشویی و راهنما ها تحت کنترل سیستم اندازه گیری به ابزار منتقل می شود .

اسلاید 17: Shop FloorProduction Data (single data source) - CNC program - Setup sheet - Tooling listProduct DataPDM/ CADCAMDNC SystemdrawingsmodelsCNC programstooling sheets, etc.Optimized production data workflows - release process - revision

اسلاید 18: سخت افزار ماشین درایو سه جز اصلی میباشد :1- محرکه ها ( موتورها )2- اجزای مکانیکی3- سیستم اندازه گیری

اسلاید 19: 1-محرکه ها ( موتورها )1-1-محرکه های الکتریکی :موتورهای پله ای Stepping Motors موتورهای جریان مستقیم ( DC ) موتورهای جریان متناوب ( AC )

اسلاید 20: 1-2-محرکهای هیدرولیکی : مزایا:کنترل قدرت های زیاد با دور کمسادگی کنترلعکس العمل سریع در برابر تغییر جهتمعایب:نشتیقیمت گرانسرعت عمل کمتر نسبت به محرک های الکتریکیاز این محرک بیشتر در کنترل های مدار بسته استفاده می شود.

اسلاید 21: 1-3- اجزای مکانیکیدر ماشین های CNC به دلیل عدم حضور مستقیم اپراتور در فرایند ماشین کاری، حرکات باید با دقت و اطمینان بالا انجام شوند .اجزای مکانیکی شامل قسمت های زیر می باشد :1- بستر ماشین 2- بلبرینگ ها 3- پیچ ساچمه ای ( Ball Screw )4- کشویی5- نگهدارنده ابزار ( Turret , Tool Changer )

اسلاید 22: 1-4- سیستم های اندازه گیریاندازه گیری غیر مستقیم در این روش ، اندازه گیری از طریق تبدیل میزان جابجائی میز یا کشویی به یک کمیت فیزیکی دیگر یعنی زاویه یا چرخش و تبدیل آن به پالس های الکتریکی صورت می گیرد .لقی محورها و نامیزانی موتورها و یاتاقان ها بر روی نتایج اندازه گیری اثر می گذارد ، در نتیجه این نوع اندازه گیری از دقت بالایی برخوردار نمی باشد.

اسلاید 23:

اسلاید 24: 3-عوامل موثر در انتخاب ماشین ابزار CNCپیچیدگی قطعه کاردقت و تلورانس ابعادیتیراژ بالا یا حجم زیاد عملیات ماشین کاری

اسلاید 25: 4-بررسی علل بروز خطا در ماشین های :CNCخطای سیستم اندازه گیری و کنترل :این خطا حدود 2 تا 3 میکرون است. در حالی که میزان وضوح (resolution)سیستم اندازه گیری معمولا یک میکرون می باشد. این خطا از خط کش (انکودر) ، پردازشگر ، میان یاب (interpolator) و سیستم باز خورد ناشی می شود .

اسلاید 26: -2 خطای سیستم مکانیکی : هنگام ساخت قطعات ماشین ، به ویژه راهنماها (sliders) و مونتاژ آن ها خطاهایی ایجاد می شوند که در زمان ماشینکاری قطعات به صورت خطای مکانیکی بروز می کنند. این خطاها بیشتر از خطای سیستم اندازه گیری و به طور متوسط حدود 7 تا 8 میکرون است.

اسلاید 27: 5-مزایا ی ماشین های CNCایمنی بالاترضایعات کمتر بازدهی و بهره وری بالا زمان کمتر برای تنظیمات اولیه و آماده سازی (setup)دقت ماشین کاری بالاقابلیت تکرار پذیری و ماشین کاری قطعات به صورت سری سرعت بالای ماشین کاری قطعات

اسلاید 28: کاهش خطای انسانیحفظ و در دسترس بودن برنامه قطعات به صورت بانک اطلاعاتی تولید قطعات ثانویه بدون نیاز به ماشین کار با تجربهامکان هدایت و کنترل از راه دور دستگاههای CNC مجهز به سیستم هایCAD/CAMامکان شبکه کردن چند دستگاه و نظارت بر همه آنها به صورت متمرکز

اسلاید 29: 5-1-ایمنی بالاتر:با وجود مدارهای امنیتی در ماشین های CNC ، احتمال خطر برای اپراتور ، ماشین ، ابزار و ... کاهش می یابد. مثلا در اکثر ماشین های تراش CNC ، اگر دستگاه سه نظام به خوبی قطعه کار را نگرفته باشد ، برنامه اجرا نخواهد شد.

اسلاید 30: 5-2- بازدهی و بهره وری بالا : بازدهی و بهره وری ماشین های CNC به مراتب بالاتر از ماشین های دستی است. به طور کلی می توان بازده یک ماشین CNC معمولی را حدود 4 تا 5 برابر یک ماشین دستی مشابه در نظر گرفت.این عدد برای ماشین های CNC با تجهیزات کامل تر می تواند تا ده برابر یا بیشترنیز برسد.

اسلاید 31: 6-معایب ماشین های CNCقیمت نسبتا زیادهزینه بالای  نگهداری و تعمیرات نیاز به برنامه نویس و اپراتور مجربکمبود لوازم یدکی مورد نیاز

اسلاید 32: 6-1- تعمیر و نگهداری پیچیده تر و پر هزینه تر :برای راه اندازی ، تعمیر و نگهداری (maintenance) ماشین های CNC به افرادی آموزش دیده نیاز است و قطعات یدکی این ماشین ها نیز بسیار گران تر از ماشین های معمولی می باشند.استقرار ماشین های CNC در نقاط دور افتاده و بدون حضور تیم تعمیراتی ،می تواند منجر به از کار افتادن ماشین برای مدت طولانی گردد. 

اسلاید 33: 6-2- نیاز به برنامه نویس و اپراتور مجرب :برای استفاده از ماشین های CNC ، باید حتما از اپراتور و برنامه نویس آموزش دیده و ماهر کمک گرفت و در صورت لزوم از نرم افزارهای CAD / CAM استفاده نمود.

اسلاید 34: (7موارد کاربرد ماشین های CNCساخت قطعات ساده تا پیچیده با تیراژ نسبتا بالا و تنوع زیادقطعات بسیار پیچیده یا با حجم عملیات زیادماشینکاری قطعات دارای تیراژ بسیار بالا

اسلاید 35: 8-اطلاعات پراکنده در مورد ماشین های CNC

اسلاید 36: 8-1-دانستنیها ومهارت های لازم برای اپراتورCNCآشنایی با اصول ترسیم نقشه کشی صنعتی توانایی استفاده از جداول انطباق و تلرانس ها  آشنایی با مقیاس ها و اندازه اسمی قطعات دانش استفاده صحیح از وسائل اندازه گیری  آشنایی کافی با زبان انگلیسی و برنامه نویسی توانایی نگهداری و سرویس به موقع دستگاهتوانایی تعویض قطعات در مواقع لزوم

اسلاید 37: 8-2) دو نمونه از ماشین های CNC پرکاربردماشین های تراش CNC ماشین های فرز CNC

اسلاید 38: 8-3- انواع عملیات در ماشین های CNC :به طور کلی در این نوع ماشین ها عملیات های مختلف به سه صورت انجام می گیرد :1 ) عملیات دستی 2) عملیات نیمه خودکار 3) عملیات تمام خودکار

اسلاید 39: 1 ) عملیات دستیاین عملیات (مانند برداشتن و گذاشتن قطعه کار) ، تنها با نیروی بازوی اپراتور انجام می شود.2 ) عملیات نیمه خودکاراین عملیات توسط یک سیستم خودکار با قدرت محرکه انجام می شود. اما شروع عمل ، وابسته به صدور فرمان (فشردن یک دگمه یا پدال) از طرف اپراتور است.3 ) عملیات تمام خودکاراین عملیات طبق برنامه انجام می شود.سیستم کنترل ، کد این وظیفه را از برنامه می خواند و آن را تبدیل به مقادیر قابل فهم برای ماشین می کند.

اسلاید 40: 8-4-دستگاه های مختصات مورد استفاده درماشین های CNCدستگاه مختصات کارتزین دستگاه مختصات قطبی

اسلاید 41: مثال هایی از ماشین های مختلف ابزار :

اسلاید 42: -9زبان های برنامه نویسی در ماشین های CNC

اسلاید 43: زبان DIN/ISO G) کد(زبان برنامه نویسی هایدن هاین

اسلاید 44: 9-1-زبان DIN/ISO (G کد): اکثریت سیستم های کنترل CNC ، با این زبان برنامه نویسی می شوند. دستورالعمل ها با کد G تعریف می شوند . تعدادی از G کدها دارای تعریف استاندارد می باشند و تعدادی دیگر از انها نیز آزادند و هر کنترل کننده ی CNC تعریف جداگانه ای برای این کد ها دارد.

اسلاید 45: 9-2- زبان برنامه نویسی هایدن هاین :این زبان مخصوص شرکت آلمانی هایدن هاین است. ویژگی این زبان استفاده از کدهایی است که با زبان انگلیسی مطابقت دارند. به عنوان مثال ، برای حکت خطی از کد L (Line) ، برای حرکت دایره ای از کد C (Circle) استفاده شده است. 

اسلاید 46: 10-برنامه نویسی ماشین های CNC

اسلاید 47: 10-1-ساختار برنامه های :CNC هر برنامه ی CNC از سه بخش تشکیل شده است : 1 – عنوان برنامه 2 – متن برنامه 3 – پایان برنامه

اسلاید 48: 10-2-پایان برنامه :پایان برنامه با یکی از کدهای M02 یا M30 تعیین می شود . عملکرد دستور M30 با رسیدن به دستور M30 اجرای برنامه خاتمه یافته تلقی می شود و سیستم کنترل به خط اول برنامه بر می گردد. اپراتور پس از تعویض قطعه کار با فشار دادن کلید Start مجددا برنامه را اجرا خواهد کرد.

اسلاید 49: عملکرد دستور M02 : پس از اجرای این دستور ، برنامه تمام شده تلقی می شود . با این حال در صورت وجود خطوطی بعد از این دستور ، آن ها نیز خوانده و اجرا خواهند شد.

اسلاید 50: 10-3-تقسیم بندی دستورها از نظر عملکرد -دستورهای اصلی (Preparatory Functions) -دستورهای متفرقه (Miscellaneous Functions) -دستورهای کمکی (Auxiliary)

اسلاید 51: 10-3-1-دستورهای اصلی(Preparatory Functions) : این دستور ها با آدرس G تعریف می شوند و مهمترین دستورها در استاندارد برنامه نویسی DIN/ISO به شمار می روند. به همین دلیل به این زبان برنامه نویسی G کد نیز گفته می شوند. دستورهای حرکت محورها ، تعریف دستگاه مختصات و ... همگی با G کد تعریف می شوند. اکثریت کنترل کننده های CNC نیز بر همین اساس عمل می کنند.

اسلاید 52: 10-3-2-دستورهای متفرقه (Miscellaneous Functions) : این دستورها که با آدرس M تعریف می شوند به Mکد معروف شده اند. (سیستم کنترل هایدن هاین نیز از M کدها به همین شکل استفاده می کند.) 10-3-3-دستورهای کمکی (Auxiliary) : دستورهای F , T , S و ... دستورهای کمکی خوانده می شوند.

اسلاید 53: منابع:www.teksoft.comwww.vwbroaching.comwww.iran-tejarat.comwww.sakhtotolid85.blogfa.com/post-79.aspxwww.wireedm.comwww.iran-eng.comwww.amadaglobal.com

اسلاید 54: با سپاس فراوان