هيكل ومبدأ عمل آلة الطحن CNC

المكونات الأساسية لـ ماكينة الطحن CNC تتضمن ستة أجزاء: جهاز الإدخال/الإخراج، وجهاز التحكم الرقمي بالكمبيوتر، وجهاز محرك السيرفو، وجهاز التغذية الراجعة للقياس، والجهاز المساعد، وجسم أداة الآلة. فيما يلي، سنقدم مقدمة تفصيلية لهذه الأجزاء الستة.

1. جهاز إدخال وإخراج

تُستخدم أجهزة الإدخال والإخراج لنقل البيانات مثل برامج التحكم العددي في التشغيل أو برامج التحكم في الحركة، وبيانات التشغيل والتحكم، ومعلمات الآلة، ومواقع محاور الإحداثيات، والحالة العامة لمحولات الكشف. تعتبر لوحة المفاتيح والشاشة من الأجهزة الأساسية وأساسية لإدخال وإخراج بيانات أجهزة التحكم الرقمي (CNC). وبصفتها أجهزة ملحقة بأنظمة CNC، تعد أجهزة الكمبيوتر المكتبية والحمولية من بين الأجهزة الأكثر استخدامًا حاليًا لأغراض الإدخال والإخراج.

2. جهاز التحكم العددي

جهاز التحكم العددي هو النواة الرئيسية لنظام التحكم العددي، والذي يتكون من دوائر واجهة إدخال/إخراج، ووحدات تحكم، ووحدات حسابية، وذاكرة. وظيفة جهاز التحكم العددي هي تجميع ومعالجة البيانات المدخلة بواسطة جهاز الإدخال من خلال الدوائر المنطقية الداخلية أو البرمجيات التحكمية، وإصدار مختلف المعلومات والتعليمات لتحكم في أجزاء آلة机床 للقيام بالحركات المحددة.

من بين هذه المعلومات التحكمية والتعليمات، الأهم والأبسط هي معدل تغذية محور الإحداثيات، واتجاه التغذية، والزحف الناتج عن عملية الاستيفاء، والتي يتم تقديمها إلى جهاز القيادة الخدمي. بعد تضخيمها بواسطة المحرك، يتم التحكم في الزحف لمحور الإحداثيات بشكل نهائي. هذه المعلومات التحكمية والتعليمات تحدد مباشرة مسار حركة الأداة أو محور الإحداثيات.

3. جهاز القيادة الخدمي

تتكون أجهزة القيادة الخدمية عادةً من مضخمات خدمية (وتُعرف أيضًا بالمحركات أو الوحدات الخدمية) والمكونات التنفيذية. على آلات CNC، يتم استخدام المحركات الخدمية الكهرومغناطيسية كمكونات تنفيذية. في الوقت الحالي، تم استخدام المحركات الخطية على آلات التشغيل السريعة المتقدمة. بالإضافة إلى ذلك، كانت هناك أيضًا آلات CNC بسيطة تم إنتاجها في القرن العشرين استخدمت المحركات الخدمية المستمرة، وكذلك المحركات الخطوة كمكونات تنفيذية. يجب استخدام المضخم الخدمي مع المحرك الدافع.

4. جهاز رد الفعل القياس

جهاز تغذية القياس هو حلقة الكشف في ماكينات CNC ذات الحلقة المغلقة (أو الحلقة شبه المغلقة). وظيفته هي كشف السرعة الفعلية والانزياح للمحرك التنفيذي أو الطاولة العاملة من خلال مكونات قياس حديثة (مثل مشفرات النبضات، المحولات الدورانية، المزامنات الحسّاسة، الشبكات البصرية، المقاييس المغناطيسية، أجهزة قياس الليزر، وما إلى ذلك)، وإعادتها إلى جهاز تشغيل الخدمة أو جهاز التحكم الرقمي CNC لتعويض معدل التغذية أو خطأ الحركة للمحرك التنفيذي بهدف تحسين دقة آلية الحركة. موقع إرجاع الإشارة التي يتم كشفها بواسطة جهاز القياس يعتمد على شكل بنية نظام CNC. المشفرات الداخلية للخدمة، وأجهزة قياس السرعة، والشبكات الخطية هي مكونات الكشف المستخدمة بشكل شائع.

يستخدم جهاز القيادة المتطور بالمحركات العاملة بالتوجيه الرقمي (ويُشار إليه اختصارًا بالتوجيه الرقمي)، حيث يتم توصيل جهاز القيادة بجهاز التحكم العددي عبر حافلة (Bus). إشارات التغذية المرتدة تتصل غالبًا بجهاز القيادة وتنقل إلى جهاز التحكم العددي عبر الحافلة. تحتاج وحدة التغذية المرتدة للتوصيل المباشر مع جهاز التحكم العددي فقط في بعض الحالات النادرة أو عند استخدام أجهزة القيادة التي تعمل بالتوجيه التناظري (ويُشار إليها اختصارًا بالتوجيه التناظري).

5. آلية التحكم المساعد

يشير الجهاز التحكمي المساعد إلى مكونات التحكم الموجودة بين جهاز التحكم العددي والمكونات الميكانيكية والهيدروليكية لآلة التشغيل. وظيفته الرئيسية هي استقبال أوامر سرعة المحور الرئيسي، والتوجيه، وأوامر البدء والوقف الصادرة عن جهاز التحكم العددي (CNC)، وأوامر اختيار واستبدال الأدوات، وأوامر بدء ووقف أجهزة التبريد والتزييت، وأوامر تحرير وتثبيت القطع والأجزاء الميكانيكية، والإشارات المساعدة الخاصة بتقسيم الطاولة العاملة، بالإضافة إلى إشارات حالة مفاتيح الكشف على آلة التشغيل. بعد التعديل اللازم، الحكم المنطقي، وتكبير القوة، يقوم بقيادة المكونات التنفيذية مباشرة لتحريك المكونات الميكانيكية، والأجهزة الهيدروليكية والهوائية المساعدة لآلة التشغيل لإكمال الحركات المحددة في الأوامر. عادةً ما يتكون من PLC ودارة التحكم بالتيار القوي. يمكن أن يكون PLC مدمجًا مع CNC في البنية (PLC داخلي) أو نسبيًا مستقل (PLC خارجي).

6. جسم أداة الآلة

جسم أداة الآلة هو المكون الهيكلي الميكانيكي لآلة CNC، والذي يتكون من نظام نقل رئيسي، نظام نقل التغذية، هيكل السرير، طاولة العمل، بالإضافة إلى أجهزة الحركة المساعدة، أنظمة هيدروليكية/هوائية، أنظمة윤滑، أجهزة التبريد، إزالة الشavings، أنظمة الحماية، والأجزاء الأخرى. من أجل تلبية متطلبات تقنية CNC واستغلال أداء آلات الأدوات بالكامل، شهدت آلات CNC تغييرات كبيرة في التخطيط العام، المظهر الخارجي، بنية نظام النقل، نظام الأدوات، وأداء التشغيل مقارنة بآلات القطع التقليدية.

مبدأ عمل آلة الطحن CNC

على آلات القطع المعدنية التقليدية، يحتاج المشغل إلى تغيير المعلمات مثل مسار حركة الأداة وسرعتها باستمرار وفقًا لمتطلبات الرسم عند تصنيع الأجزاء، بحيث يمكن للأداة قطع قطعة العمل وإنتاج أجزاء مؤهلة في النهاية.

في الواقع، تستخدم ماكينات الحفر CNC مبدأ "التفاضل"، ويعطى شرح مبسط لمبدئها وعملية عملها كما يلي.

1. بناءً على المسار الأداتي المطلوب من برنامج التصنيع، تقوم وحدة التحكم الرقمي CNC بتفريق المسار وفقًا للمحور الإحداثي المناسب للمachine، باستخدام أصغر كمية حركة (القيمة النبضية) كوحدة، وتحسب عدد النبضات المطلوبة لتحريك كل محور إحداثي.

2. باستخدام برنامج "التكامل" أو مشغل "التكامل" في جهاز التحكم الرقمي، يتم تقريب المسار المطلوب باستخدام خطوط مكافئة بوحدة "أقل حركة"، وإيجاد الخط الأقرب الذي يتوافق مع المسار النظري.

3. تقوم وحدة التحكم الرقمي بتوزيع نبضات التغذية بشكل مستمر على المحاور الإحداثية المناسبة بناءً على مسار الخط المطابق، وتقوم بتحريك محاور machine وفقًا للنبضات الموزعة من خلال نظام القيادة الخدمية.

يمكن استخلاص ما يلي من الأعلى:

① طالما أن الحد الأدنى للكمية المتحركة (المعادل النبضي) للآلة CNC صغير بما فيه الكفاية، يمكن أن تستخدم الخط المستقيم المطابق بشكل فعال لاستبدال المنحنى النظري.

② عن طريق تغيير طريقة توزيع النبضات للمحور الإحداثي، يمكن تغيير شكل الخط المطابق المتعدد الزوايا، مما يحقق الهدف من تغيير مسار التصنيع.

③ عن طريق تغيير تردد النبضات الموزعة، يمكن تغيير سرعة المحور الإحداثي (الأداة).

وهذا يحقق الغرض الأساسي من السيطرة على مسار حركة الأداة في آلات CNC.

طريقة حساب وتقرير النقاط الوسيطة بين النقاط المعروفة في مسار مثالي (محيط) من خلال تكثيف نقاط البيانات بناءً على دالة رياضية معينة تُسمى التحصيل؛ عدد المحاور الإحداثية التي يمكن أن تشارك في التحصيل بشكل متزامن يُسمى عدد المحاور المرتبطة. وبديهيًا، كلما زاد عدد المحاور المرتبطة في أداة CNC، كان أداؤها في تصنيع المحيطات أقوى. لذلك، فإن عدد المحاور المرتبطة هو مؤشر تقني مهم لقياس أداء أدوات CNC.