نگاهی به ماشینهای کنترل عددی کامپیوتری cnc ( ماشین ابزار )

ماشینهای ابزار مدرن و رباتها دستگاههای خودكار پیشرفته ای هستند كه از كامپیوتر بعنوان بخش اساسی كنترل كننده آنها استفاده می شود. كامپیوترها در حال حاضر یكی از اجزاء اصلی برای اتوماتیك كردن دستگاهها هستند و می توانند دستگاههای مختلفی مانند ماشین های ابزار , جوش و برش با لیزر را كنترل كنند. آنها می توانند خطوط تولید را براه اندازند یا كنترل یك كارخانه را در دست گیرند.



در مقایسه با ماشین ابزار معمولی , (Computer Numerical Control) CNC جانشین كارهای دستی اپراتور می شود. در ماشینكاری معمولی با هدایت ابزار برنده در طول قطعه كار توسط یك چرخ دستی، قطعه کار براده برداری می شود كه این چرخ دستی توسط اپراتور كنترل می گردد. به عبارت دیگر برش محدوده جسم توسط یك اپراتور ماهر بوسیله كنترل چشمی انجام می گیرد.ولی در ماشین CNC كلیه عملیات لازم در یك برنامه گنجانده می شود كه بتواند با حداقل نیاز به ورودهای بعدی نتیجه لازم را بگیرد .

در این سیستم كلیه دستورهای كنترل كننده , مانند اطلاعات مسیر و وظایف سوییچ ها در قالب كدهای عددی ریخته می شوند. كامپیوتر این كدها را شناسایی و پردازش کرده و سپس آنها را به ماشین ارسال می نماید . كامپیوتر می تواند در عرض چند ثانیه مجموعه ای از دستورها را به فرمانهای قابل فهم ماشین تبدیل نماید. در سیکل های زمانی بسیار کوتاه ، سیستم کنترل از نتایج عملکرد گزارش می گیرد (فید بک) و پس از مقایسه با مقادیر تنظیمی ، اصلاخات لازم را انجام می دهد.اطلاعات فوق الذكر را می توان در حافظه ماشین یا روی حافظه خارجی (دیسكتها) حفظ نمود.







برنامه نویس (Part Programmer) باید برای نوشتن برنامه های ماشینکاری قطعات دارای اطلاعات و تجربیاتی در زمینه مكانیك , ابزاربرشی و قید و بستها باشد . استفاده از اطلاعاتی نظیر قابلیت ماشینكاری (Machinability) و فرآیند تولید نیز از اهمیت قابل ملاحظه ای برخوردار می باشد . به منظور تهیه برنامه های پیچیده تر تسلط بر مسائل جبر و مثلثات كارساز خواهد بود.





تفاوت سیستمهای NC و CNC :

رشد فرآیند خودكار شدن تولید نیاز به ماشین هایی كه با كامپیوتر كنترل می شوند را افزایش داد و منجر به توسعه ماشین های NC تحت عنوان CNC گردید.

سیستمهای NC از سخت افزار الكترونیكی بر پایه تكنولوژی مدارهای دیجیتالی استفاده می کردند. CNC یك مینی كامپیوتر یا میكرو كامپیوتر را برای كنترل ماشین ابزار بكار می گیرد و تا حد امكان مدارهای سخت افزار اضافی را در واحد كنترل حذف می كند. گرایش از NC بر پایه سخت افزار به CNC مبتنی بر نرم افزار انعطاف پذیری سیستم را افزایش داد و امكان تصحیح برنامه ها را در حین استفاده فراهم ساخت.





تاریخچه ماشینهای CNC :

• 1642ماشین حساب چرخ دنده ای پاسکال
• 1804 ماشین بافندگی ژاکارد با کارت پانچ
• 1946 اولین کامپیوتر دیجیتال ENIAC برای ارتش آمریکا
• 1947 اختراع ترانزیستور
• 1949-1952اعلام نیاز نیروی هوائی ایالات متحده وساخت اولین ماشین فرز با کنترل اتوماتیک(عددی) توسط شرکت Parsons با همکاری فنی و تحقیقاتی MIT
• 1958ابداع زبان برنامه نویسی APT
• 1959توسعه IC
• 1972اولین ماشین کنترل عددی با مینی کامپیوترCNC
• 1975ساخت کنترلر فانوک سیستم 5 و 6
• 1977-1982 ساخت کنترلر Sinumerik System 7 با میکروپروسسور 4بیتی
• 1982 ساخت کنترلر Sinumerik System 8 با میکروپروسسور 16بیتی
• 1981 ساخت کنترلر Sinumerik System 3
• 1985 ساخت کنترلر Sinumerik 810- سری 800 آنالوگ
• 1986 ساخت کنترلر Sinumerik 850
• 1988 ساخت کنترلر Sinumerik 880
• 1995-1996ساخت کنترلر 810 / 840 سری دیجیتال

ابداع كنترل عددی در سال 1952 فصل جدیدی را در امر اتوماسیون گشود. بعد از جنگ جهانی دوم نیروی هوایی آمریكا احساس كرد نیاز به تولید قطعات پیچیده و دقیق هواپیما دارد كه ساخت آنها با ماشینهای ابزار معمولی مشكل است . اولین قدمها در راه توسعه یك ماشین ابزار مناسب در كمپانی Parsons در ایالت میشیگان برداشته شد(1947) و در آزمایشگاه سرو مكانیزم انستیتو تكنولوژی ماساچوست MIT كامل شد (1949) . در سال 1952 ساخت یك فرز با كنترل اتوماتیك سه محور انجام پذیرفت.

سیستم كنترلر NC بر اساس اصول كامپیوترهای دیجیتالی می باشد كه در آن زمان یك تكنولوژی پیشرفته محسوب می شد. توسعه منطقی NC كنترلهای عددی كامپیوتری CNC بود كه در آن یك كامپیوتر بعنوان بخش اصلی سیستم كنترلر انجام وظیفه می كند. رباتهای صنعتی همزمان با سیستمهای CNC توسعه یافتند و اولین ربات تجارتی در سال 1961 ساخته شد اما تا اواخر دهه 70 نقش مهمی را در تولید بازی نكردند.

مزایا , معایب و كاربردهای CNC :

I. مزایا:

1- توانائی ماشینکاری قطعات پیچیده (انعطاف پذیری )

2- دقت بالا

3- تکرارپذیری

4- عدم نیاز به ماشینكار با تجربه

5- خطر كمتر برای اپراتور

6- سرعت بالا در ماشینكاری و به تبع آن كاهش زمان تولید

7- كاهش ضایعات

8- كاهش امكان خطای انسانی

9- كاهش هزینه ساخت قید وبست

10-كاهش زمان تنظیم اولیه ماشین

11-كاهش زمان اندازه گیری و كنترل

12-افزایش قابل توجه راندمان تولید

II. معایب:

1- قیمت نسبتا زیاد

2- تعمیر و نگهداری پیچیده تر و پرهزینه تر

3- هزینه پرسنلی بیشتر

III. موارد كاربرد ماشین CNC

1- تولید قطعات متنوع در تیراژ نسبتا زیاد

2- ساخت قطعات پیچیده هر چند تیراژ كمی داشته باشند(قالبها)

3- اگر تعداد قطعات بیش از 100000 در سال باشد (قطعات خودرو)،استفاده از ماشینهای مخصوص (Special Purpose Machines) صحیح تر است.