ماكينات CNC وأهم أنواعها وطريقة عملها
بفضل ماكينات CNC أصبحت العمليات التي كانت مستحيلة منذ سنوات سهلة فهي تلعب دورًا مهمًا في الصناعة التحويلية. إذ توفر مستوى عالي من الكفاءة والدقة والاتساق التي يستحيل تحقيقها من خلال عملية يدوية. لذا تستخدم في مختلف الصناعات من الفضاء إلى الطب إلى النفط والغاز، دعونا نلقي نظرة حول مفهوم ماكينات ال CNC وطريقة عملها وأبرز أنواعها.
مفهوم ماكينات CNC
ماكينات ال CNC عبارة عن آلات تستخدم الحاسوب لتؤدي وظائف معينة، حيث تعتمد على برنامج مكتوب بلغة برمجة محددة غالباً تكون G-code لتحريك آلات وأدوات المصنع. بالتالي إنتاج أجزاء في وقت أقل وتقليل الفاقد والقضاء على مخاطر الخطأ البشري. كما يسمح بإكمال القطع ثلاثي الأبعاد باستخدام مجموعة واحدة من الأوامر. لكن الجدير بالذكر أنها تتطلب مهارات محترف مُدرَّب لتعطي منتجات تجارية عالية الجودة.
إقرأ أيضا: مزود الطاقة دليل شامل.
أنواع ماكينات CNC
صُممَّت ماكينات CNC لتصنيع مجموعة متنوعة من العناصر وتأدية وظائف معيّنة، بالتالي يوجد عدة أنواع مختلفة منها:
مطحنة CNC
تعتبر مطحنة CNC أكثر أنواع ماكينات CNC شيوعًا، تستخدم أدوات التحكم بالكمبيوتر لقطع المواد المختلفة. كما يمكن للمطاحن ترجمة برامج محددة لتحريك المغزل بطرق مختلفة، إضافة إلى مجموعة واسعة من الوظائف بما في ذلك طحن السطح، وطحن الكتف، والتنصت، والحفر، والخراطة.
تأتي معظم مصانع CNC في تكوينات من ثلاثة إلى ستة محاور، تعتبر مطحنة CNC كبيرة جدًا بالمقارنة مع الأنواع الأخرى وقد تكون مكلفة جداً، ومن أبرز ماركاتها CNC Okuma و HAAS و DMG Mori.
مخرطة CNC
مخرطة CNC هي أحد ماكينات CNC تقطع القطع ا أثناء تدويرها، يمكنها إجراء عمليات قطع دقيقة بسرعة باستخدام أدوات متنوعة.
يشبه إطار عمل المخارط CNC المخارط اليدوية، لكنها تعتبر فعالة جدًا من حيث الدقة التي تقدمها بالمقارنة مع المخارط اليدوية.
تحتوي محاور أقل من مطحنة CNC، مما يجعلها أصغر حجمًا وأكثر إحكاما، أبرز الشركات المصنعة HAAS و Mori Seiki و Okuma.
جهاز التوجيه CNC
يشبه جهاز التوجيه CNC جهاز التوجيه اليدوي المستخدم في قطع مختلف المواد بما في ذلك: الفولاذ، والخشب، والألمنيوم، والمركبات، والبلاستيك.
يشبه جهاز التوجيه CNC مطحنة CNC، بحيث القدرة على استخدام التحكم العددي بالكمبيوتر لتوجيه مسارات الأدوات التي تمكن الجهاز من العمل. تقلّل أجهزة التوجيه CNC الفاقد وتزيد الإنتاجية عبر إنتاج عناصر مختلفة في فترة زمنية أقصر بكثير من الأجهزة الأخرى.
تعمل معظم أجهزة التوجيه على مادة معينة في جميع الأبعاد الثلاثة، تناسب المشاريع الصغيرة وإنشاء نماذج أولية وتصميمات معقدة. يمكن أن تجدها على ثلاثة محاور وأربعة محاور وخمسة محاور وستة محاور.
تعرف على أجزاء المحرك الميكانيكي في السيارات
آلة قطع البلازما CNC
تستخدم آلة قطع البلازما CNC لقطع المواد الثقيلة بما في ذلك: الفولاذ وأشكال المعادن الأخرى. حيث ينفخ الغاز بسرعة عالية جدًا من الفوهة، فيتشكل خلال ذلك قوس كهربائي من خلال الغاز الخارج من الفوهة إلى السطح الذي يتم قطعه. بالتّالي يتحول بعض الغاز إلى بلازما تتراوح درجات حرارتها بين 10000 و 50000 درجة. بالتالي تكون ساخنة بما يكفي لإذابة أي مادة تريد قطعها، وهي تزيل أي معدن منصهر من موقع القطع.
تشبه قواطع البلازما CNC أجهزة التوجيه CNC من حيث الشكل والحجم، كما تعمل فقط بأشكال ثنائية الأبعاد.
آلة التفريغ الكهربائي CNC
تستخدم معالجة التفريغ الكهربائي أو EDM لإنشاء شكل معين داخل مادة معينة باستخدام التفريغ الكهربائي أو الشرر. حيث تتم إزالة المادة من قطعة عمل معينة عن طريق سلسلة من التفريغ الكهربائي المتكرر بين قطبين يفصلهما سائل عازل، يتلقى جهدًا كهربائيًا.
في ماكينات ال CNC للتفريغ الكهربائي بحيث توضع المادة بين القطبين ثم تحسب الآلة كمية التفريغ الكهربائي التي يحتاج كل قطب كهربائي لإنتاجها.
آلة القطع بالليزر CNC
تشبه آلة القطع بالليزر CNC مع ماكينات ال CNC للبلازما، لكنها تختلف عنها بأنها تستخدم الليزر للقطع، يمكن ضبط شدة الليزر بحسب كثافة وقوة المادة. تستخدم آلة القطع بالليزر CNC لقطع المعادن أو البلاستيك أو الخشب الصلب.
كيفية عمل ماكينات CNC
بعض شرح مفهوم ماكينات ال CNC من الضروري فهم كيفية عملها سواء لمشغل CNC أو ميكانيكي و مبرمج، لإنجاز المهمة بالشكل الصحيح.
تستخدم ماكينات ال CNC البرنامج المكتوب بلغة خاصة مثل G-Code و NC وبرنامج التصميم بمساعدة الحاسوب CAM للتحكم في حركات الجهاز وأتمتها ومراقبتها. يكون الكمبيوتر وحدة تحكم مخصصة على اللوحة، ولكن في بعض الحالات مثل أنواع الأجهزة الهواة فهو كمبيوتر خارجيًا. تعمل وحدة التحكم CNC بجنب سلسلة من المحركات ومكونات القيادة لتحريك محاور الماكينة والتحكم فيها، وتنفيذ الحركات المبرمجة. كما تحتوي الآلات الصناعية عادة نظام تغذية مرتدة متطور يراقب ويضبط سرعة القاطع وموضعه باستمرار.
تقتصر ماكينات ال CNC على قدرات أنظمة التحكم والقيادة اعتمادًا على عمرهم وتطورهم، حيث معظم وحدات التحكم CNC لا تفهم إلا حركات الخط المستقيم والأقواس الدائرية. تقتصر الأقواس على XYZ الرئيسية وتعتبر حركات المحور الدوار كحركات خطية، فقط درجات بدلاً من المسافة. فلو أردت إنشاء حركات قوسية أو حركات خطية بزاوية بالنسبة للمحاور الرئيسية يجب استيفاء محورين أو أكثر معًا.
ما هو الفرق بين شبكات ال 2G 3G 4G 5G
تفسير البيانات ثلاثية الأبعاد وبيانات الشريحة
تتمثل المشكلة النموذجية في كيفية إعداد ملفاتك والقيام ببرمجة CAM بحيث يعمل الجهاز الذي ينفذ أجزائك بسلاسة وكفاءة مع البيانات. فمعظم عناصر تحكم CNC لا تفهم إلا الأقواس والخطوط، لذا أي شكل لا يمكن وصفه بهذه الكيانات بل يجب تحويله إلى شيء قابل للاستخدام. مثل منحنيات NURBS العامة والأسطح ثلاثية الأبعاد.
تقسيم المفاتيح إلى سلسلة من مقاطع الخط، أو سلسلة من الأقواس المماسية، أو مزيج من الاثنين معًا. حيث تشبه سلسلة مقاطع الخط كسلسلة من الحبال على شريحتك، تلامس الشريحة في كل طرف ولديها انحراف معين في المنتصف. في حين تستطيع سلسلة من الأقواس قادرة على تقريب خطك ضمن التسامح بقطع أقل وأطول. هذا سبب تفضيل تحويل القوس على التحويل البسيط متعدد الخطوط، خاصة إذا كنت تعمل مع الأجهزة القديمة.
كلما قل عدد المقاطع المستخدمة، كان التقريب أكثر خشونة، والنتيجة أكثر اتساعًا، حيث يحدَّد حجم وعدد القطاعات من خلال الدقة المطلوبة والطريقة المختارة، وستؤثر بشكل مباشر على التنفيذ. كما يؤدي وجود عدد كبير جدًا من المقاطع القصيرة إلى اختناق بعض الأجهزة القديمة، وسيؤدي عدد قليل جدًا منها إلى تكوين جزء متعدد الأوجه. عادة يحدد ذلك في نظام CAM. لكن بعض أنظمة CAM قد لا تتعامل مع الخطوط أو أنواع معينة من الأسطح، لذا يجب تحويل الكيانات في برنامج CAD إلى CAM. قد تتسبب عملية الترجمة أحيانًا في حدوث مشكلات بحسب جودة وظائف الاستيراد / التصدير للبرامج.
في الختام، الجدير بالذكر أن السرعة التي تسمح لوحدة التحكم في ماكينات ال CNC من تلقي البيانات الواردة ومعالجتها، ونقل الأوامر إلى نظام القيادة عامل هام جداً يجب أخذه بعين الاعتبار.
إعداد وتحرير: م.بثينة عيَّاش
تابعونا على الفيسبوك ∇ وإنستقرام
تابعونا على التليجرام
