شناخت و اصول کار ماشینهای-CNC

شناخت و اصول کار ماشینهای-CNC

این تحقیق در مورد شناخت و اصول کار ماشینهایCNC در قالب ورد و در 65 ص می باشد

شناخت و اصول کار ماشینهای-CNC

امروزه قطعات صنعتی دارای پیچیدگی های هندسی متفاوتی می باشند كه فقط با استفاده از ماشین ابزارهایی با دقت بالا قابل تولید اند. با پیشرفت چشمگیری كه در صنعت الكترونیك در دهه هفتاد میلادی به وجود آمد بكارگیری مینی كامپیوتر ها در صنعت ماشینكاری مرسوم گردید.

ماشین ابزارهایی كه به كمك كامپیوتر هدایت می شدند CNC نام گرفتند. به كمك 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 یك 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 «2». تا اینكه امروزه با بكارگیری تكنیكهای ماشینكاری با سرعتهای بالا قطعاتی با تلرانسهای دقیق در زمان بسیار كوتاهی تولید می گردند. برای دست یابی به قابلیت ماشین كاری با سرعتهای بالا می باید در زمینه های مختلف مانند طراحی سازه ای، كنترل ارتعاشات خود برانگیخته، یافتن بهترین نرخ براده برداری و كنترل حركت و سرعت در راستای مسیر مورد نظر به پیشرفتهایی دست یافت.













فصل اول :

Cnc  :

كنترل حركت در راستای یك مسیر در ماشینهای CNC در واحد درونیاب صورت می گیرد. اكثر درونیابهای CNC  فقط قابلیت درونیابی در راستای خط و دایره را دارا می باشند. به دلیل اینكه برای ماشینكاری یك مسیر منحنی شكل در حالت عمومی با بكارگیری این نوع درونیابها نیاز به شكسته شدن منحنی به قطعاتی از خط و دایره می باشد، لذا این دو نوع درونیابی به تنهایی پاسخگوی همه كاربردها از جمله ماشینكاری در سرعتهای بالا، نیستند. بنابراین بكارگیری نوع دیگری از درونیابها یعنی درونیابی در راستای یك منحنی ضروری به نظر می رسد. محققین مختلفی در این زمینه به تحقیق پرداخته اند و الگوریتمهای مختلفی را بر مبنای بكارگیری منحنی های پارامتری چند جمله ای در حالت عمومی ارائه داده اند.

Korn  در ابتدا با توسعه درونیابی دایره ای، روشهایی را برای درونیابی منحنی ها درجه دو ارائه داد  Korn  , Yang , Kong, Huang , Yang با بكارگیری منحنی های پارامتری چند جمله ای روشهایی را برای درونیابی یك منحنی ارائه دادند اما این روشها قاعدتاً برای درونیابی یك منحنی درجه سه به كار می رود و در بكارگیری منحنی های درجه بالاتر كارآیی لازم را ندارند. به تدریج با بكارگیری مفاهیم B-Spline ها، Bedi  و همكاران روش دیگری را برای درونیابی در راستای یك منحنی ارائه دادند. تقریباً در همین زمان Wang  Yang  , بر اساس پارامتر سازی طول كمان روش بسیار مناسبی را برای مسأله درونیابی Real-Time در راستای منحنی ارائه دادند.كه این روش برای بكارگیری در CNC نسبتاً رواج یافت. با بهبود روش پارامتر سازی طول كمان توسط Wang , Wright  این روش برای بكارگیری منحنی های درجه پنج بسیار كارا گردید. همچنین این روش توسط [1]Altintas نیز با بكارگیری پروفیل سرعت متفاوتی استفاده شده اتس. اما تمامی این روشه كه مبتنی بر پارامتر سازی  طول كمان می باشند روشهای تقریبی هستند.

با بكارگیری منحنی های خاصی بنام منحنی های فیثاغورث – هدوگراف[1]  (PH) كه زیر مجموعه ای از منحنی های پارامتری چند جمله ای می باشند مسأله درونیابی Real-Time را می توان به صورت تحلیلی نیز حل نمود. این منحنی ها كه توسط Farouki , Sakkalis  معرفی شدند خواص ریاضی ویژه ای دارند كه این خواص قابلیت محاسبه طول كمان به صورت یك عبارت پارامتری چند جمله ای را ممكن می سازند. روشهای درونیابی مختلفی به صورت Real-Time بر مبنای انی منحنی ها توسط Farouki ارائه گردیده است. همچنین با بكارگیری منحنی های فیثاغورث-هدوگراف می توان سرعت پیشروی بهینه را برای حركت بر روی یك مسیر منحنی با توجه به قدرت ماشین نیز بدست آورد.

همچنین تركیب متفاوتی از انواع پروفیل های سرعت برای ماشینكاری یك مسیر منحنی بررسی شده و بهترین پروفیل سرعت جهت بكارگیری در ماشینكاری با سرعتهای بالا پیشنهاد می گردد. در بخشهای بعدی مسأله یافتن سرعت پیشروی بهینه بر روی یك منحنی فیثاغورث-هدوگراف با توجه به توانایی و قدرت ماشین مورد استفاده بیان شده و پروفیلهای سرعت متفاوتی برای حل این مسأله بكار گرفته می شوند.

ضمن اینكه با وارد كردن نیروهای برشی در قیود موجود و بكارگیری پروفیلهای سرعت مناسب تر، فرمول بندی جدیدی برای مسأله صورت می گیرد و جوابهای واقعی تری برای حل این مسأله ارائه می گردد. در پایان الگوریتمهای شبیه سازی شده برای درونیابی در راستای خط، دایره و منحنی با بكارگیری تكنیكهای خاصی عملاً بر روی دستگاه CNC موجود پیاده می گردند.

فصل دوم: مبانی ماشینكاری

1-2- مقدمه

سیستم های تولید پیشرفته و رباتهای صنعتی سیستم های اتوماتیك پیشرفته ای هستند كه از كامپیوترها به عنوان واحد كنترل استفاده می كنند. كامپیوترها امروزه اصلی ترین قسمت اتوماسیون می باشند كه سیستم های مختلف تولید مانند ماشینهای ابزار پیشرفته، ماشین های جوشكاری دستگاههای برش لیزری و غیره را كنترل می كنند.

پس از اینكه مكانیزم تولید اتوماتیك و تولید انبوه در اواخر قرن 18 توسعه یافت اولین ماشینهای ابزار اتوماتیك مانند ماشینهای كپی تراش بوجود آمدند [1]. نخستین ماشین ابزار كنترل عددی بوسیله شركت پارسونز و MIT در سال 1952 ساخته شد. اولین نسل ماشین های كنترل عددی از مدارهای الكترونیكی دیجیتال استفاده می كردند و در حقیقت در آنها هیچ واحد پردازش مركزی وجود نداشت. در دهه 1970 با بكارگیری مینی كامپیوترها به عنوان واحد كنترل ماشین های ابزار با كنترل عددی به كمك كامپیوتر (CNC) گسترش یافتند.

این ماشینها توانای ماشینكاری انواع شكلهای پیچیده در صنعت قالب سازی و هوافضا را به خوبی دارا بودند. از اواسط دهه 80 با توسعه صنعت ساخت ابزارهایی با سختی بالا ماشینكاری با سرعتهای بالا (HSM[2]) به منظور افزایش نرخ تولید رواج یافت. بكارگیری این قابلیت در CNC نیاز به داشتن اطلاعات ویژه ای درباره نرخ براده برداری بهینه ، پیش بینی وقوع ارتعاشات خود برانگیخته، طراحی سازه ای و نحوه كنترل محورها  را بیش از پیش ضروری ساخت. امروزه علاوه بر این موارد انتخاب صحیح نرخ پیشروی و شتاب گیری محورها در ماشینكاری با سرعت بالا حایز اهمیت می باشد بطوری كه سعی می شود به نحوی مقادیر بهینه آنها در ماشینكاری بكار گرفته شود.

هم اكنون با پیشرفت در صنعت الكترونیك و كامپیوتر ماشینهای CNC با بكارگیری چندین میكروپرسسور و كنترل كننده منطقی بطور موازی قابلیتهای بسیاری را دارا می باشند بطوری كه این ماشینها قابلیت كنترل موقعیت و سرعت چندین محور و قابلیت برنامه ریزی بصورت Real-Time و نمایش گرافیكی مراحل مختلف كار و پروسه برش و نمایش تغییر اندازه قطعه در حل ماشینكاری را دارا می باشند.

در این فصل ضمن بیان مبانی كنترل عددی و معرفی اجزای CNC و ساختار برنامه ای آن به طبقه بندی سیستم های NC و معرفی HSM نیز پرداخته می شود.

2-2- مبانی كنترل عددی NC:

كنترل یك ماشین ابزار بوسیله یك برنامه تهیه شده را كنترل عددی (NC) می نامند. یك سیستم كنترل عددی توسط (Electronic Industrial Association) EIA بصورت زیر تعریف می گردد:

سیستم كنترل عددی سیستمی است كه حركات در آن بوسیله وارد كردن اطلاعات بصورت عددی در هر نقطه صورت می گیرد و این سیستم می باید این اطلاعات را به عنوان فرمان به صورت اتوماتیك اجرا كند.

در یك سیستم NC اطلاعات عددی مورد نیاز برای تولید یك قطعه بصورت برنامه قطعه به ماشین داده می شود كه این برنامه در گذشته بوسیله نوار پانچ به ماشین وارد می شد. برنامه یك قطعه به صورت بلوكهایی از اطلاعات مرتب می شود كه هر بلوك حاوی اطلاعات عددی مربوط به تولید یك قسمت از قطعه كار مانند: طول قطعه، سرعت برش، نرخ پیشروی و ... می باشد. اطلاعات ابعادی (طول، عرض، شعاع دوایر)  و نوع درونیابی (خطی، دایره ای، در راستای منحنی) با توجه به طراحی قطعه مشخص می گردند. همچنین سرعت برش، نرخ پیشروی و توابع كمكی مانند خاموش و روشن كردن مایع خنك كننده جهت چرخش اسپیندل و ... با توجه به پرداخت نهایی سطح و تلرانسهای مورد نیاز در برنامه قطعه كار وارد می گردند.

در مقایسه با ماشینهای ابزار سنتی، سیستم NC جایگزین عملیاتی می شود كه اپراتور بصورت دستی انجام می دهد. در ماشینكاری سنتی یك قطعه با حركت ابزار در طول قطعه كار بوسیله چرخاندن دستگیره متصل به پیچهای راهنما توسط اپراتور تولید می شود. بنابراین نیاز به اپراتوری با تجربه و زبردست می باشد كه بتواند قطعه مورد نظر را ماشینكاری كند. اما در ماشین های NC نیازی به اپراتور با مهارت نیست در حقیقت اپراتور فقط می باید مراقب درست انجام شدن روند ماشینكاری با توجه به دستورات منتقل شده به ماشین باشد.

كلیه ابعادی كه در برنامه وارد می گردند بر اساس واحد طول-مبنی (Basic Length Unit) BLU مقیاس بندی شده و به محورها ارسال می گردند. واحد طول – مبنی (BLU) به عنوان اندازه نمو نیز شناخته می شود كه در عمل مربوط به دقت سیستم NC می شود و در حقیقت كوچكترین اندازه نموی می باشد كه هر یك از محورهای می توانند حركت كنند. در سیستم NC برای صدور فرمان حركت هریك از محورها ابتدا طول حقیقی بر واحد-طول مبنی تقسیم می گردد. بعنوان مثال در یك سیستم NC كه در آن BLU=0.0001 است برای حركت 0.7 mm محور x در جهت مثبت دستور حركت x+700 صادر می شود.

در ماشینهای NC هریك از محورهای حركت مجهز به یك وسیله محرك جداگانه می باشند. این وسیله محرك می تواند یك dc موتور، یك عمل كننده هیدرولیكی و یا یك موتور پله ای باشد كه بر اساس قدرت مورد نیاز دستگاه انتخاب می شوند.

1-2-2- اج

[1] Pythagorean-Hodograph

[2] High Speed Machining

برچسب ها : شناخت و اصول کار ماشینهای-CNC , ماشینهایCNC،ماشینکاری،اجزای CNC،برنامه NC،ماشینکاری نقطه به نقطه،سیستم های CNC،