أنواع الآلات الرئيسية

أنواع الآلات CNC

تتطلب الوظائف المختلفة الآلات المختلفة. إليك أنواع رئيسية ستجدونها في متجر.

CNC Mill: العمود الرائد في معظم المحلات. أداة اقترانية تدور حول قطعة عمل ثابتة لإزالة المادة. يمكن لمنصات القطع إزالة مساحة مستوية، وحقائب، وقنوات، ومقاطع، وحفر، ومحتوى ثلاثي الأبعاد المعقد. معظم المحلات يعملون على منصات عمودية حيث يبدو المزلق نحو الأسفل.

CNC Lathe (Turning Center): قطعة العمل تدور بينما تظل أداة اقترانية ثابتة تزيل المادة. المطاحن تصنع الأجزاء الدائرية: قضيب، وغطاء، وكرنك، وثني، وكل شيء لديه تكرار دوراني. إذا كان الجزء دائريًا، تم إنتاجه في الأغلب بواسطة مطحنة.

CNC Router: مشابه لمنصة القطع ولكن مصممة للاستخدام مع مواد أقل صلابة وأكبر مجالات عمل. تعمل روتيرات على قص الأخشاب والبوليمر والخامات والألومنيوم. شائعة في صناعة العلامات، والديكورات المعدنية، وتجميع الألياف.

EDM (Electrical Discharge Machining): لا تلمس الأداة القاطعة قطعة العمل.بدلاً من ذلك، يتم تآكل المادة بواسطة إشعال الكهرباء. يمكن لEDM قص الصلب المقاوم للقص وإنشاء أشكال لا يمكن تحقيقها بواسطة القص التقليدية: فوهات صغيرة، زوايا داخلية حادة، وحقائب معقدة.

3-Axis vs 5-Axis: تنتقل أداة القطع في ثلاثة أبعاد: X (يمين-يسار)، Y (أمام-خلف)، Z (علوي-سفلي). تتميز مطحنة 5-أبعاد بإضافة اثنين من محاور الدوران، مما يتيح لها توجيه الأداة نحو القطعة من زوايا مختلفة. تعتبر المطاحن الخماسية أكثر تكلفة وتحتاج إلى برمجة أكثر صعوبة، لكنها يمكن أن تصنع أجزاء معقدة في مجالات الطيران والطب العالي في إعداد واحد بدلاً من الحاجة إلى إعدادات متعددة ومثبتات.

اختيار الآلة المناسبة

تطابق الآلة للعمل

يحتاج الصائغ إلى النظر في الجزء والتفكير في الآلة التي تنتجه بشكل أكثر كفاءة.

نظم الإحداثيات والحركة

G-Code: لغة الآلة القادرة على التنفيذ

تقرأ كل آلة CNC برنامجًا مكتوبًا بلغة G-Code: لغة بسيطة حيث يتم توجيه الآلة في كل سطر إلى القيام بشيء واحد: الحركة إلى هنا، دوران المزلق، تشغيل الماء العذب، تغيير الأدوات.

يستخدم كود G نظام تنسيق التحديد الإحداثي الكارتيزياني. على المطحنة:

- X = يسار ويمين

- Y = أمام وخلف

- Z = لأعلى ولأسفل (Z إيجابي دائمًا بعيد عن قطعة العمل)

يحتوي كل برنامج على تجاهة عمل: نقطة على قطعة العمل التي يُعاملها الجهاز كX0 Y0 Z0. عادةً ما تكون هذه النقطة في ركن أو مركز وجه الأعلى. يُحدد هذا النقطة من قبل المخترع عن طريق لمس الأداة في قطعة العمل وتحديد مكانها للتحكم.

أهم أوامر حركة:

- G00: حركة سريعة. يتحرك الجهاز بسرعة قصوى إلى موضع. لا يتم استخدامها لحقن المادة. الحركة السريعة إلى المادة ستبلغ عن إسقاط الأداة.

- G01: حركة تغذية خطية. يتحرك الجهاز في خط مستقيم بسرعة تغذية محكومة. هذه هي حركة الحقن الأساسية.

- G02: دائرة عقربية ساعة. تقوم بالدائرة العقدية في الاتجاه الساعة.

- G03: دائرة عقربية عكس الساعة. نفس G02 ولكن في الاتجاه المعاكس.

كود M يتحكم في وظائف الجهاز التي ليست بحركة:

- M03: دوران المضخة، عقربيًا

- M05: وقف المضخة

- M08: تشغيل المضخة

- M09: إيقاف المضخة

- M06: تغيير الأداة

- M30: نهاية البرنامج وإعادة الضبط

قراءة قطعة G-Code

قراءة كود G

هنا قصيرة من كود G. كل سطر يُدعى قطعة.

G00 X0 Y0 Z1.0
G00 Z0.1
G01 Z-0.25 F10.0
G01 X3.0 F15.0
G00 Z1.0

قيمة F هي معدل التغذية: سرعة حركة الأداة عبر المادة، بوحدة إنش في الدقيقة.

تجاهات الأداة

طول الأداة وتباعد العمل

كل أداة قطع مختلفة في طولها. أداة المطرقة 6 بوصات تطلع أكثر من دريل 2 بوصات من محور المحرك. إذا لم يأخذ الجهاز هذا الاختلاف في الاعتبار، سيقوم بالحفر بشكل عمق أكثر أو أقل عمق مما يجب.

هذا يتم حلّه باستخدام تباعد طول الأداة. يقيس الميكانيكي طول كل أداة وقوم بتعيينه في المسيطر. عندما يدعى البرنامج تلك الأداة، يعدّل الجهاز في جميع حركات Z لتعويض.

الخطأ في تحديد تباعد الأداة هو أحد أكثر الأسباب شيوعًا للكوارث. إذا كان التباعد قصيرًا، سيغرق الأداة أعمق مما هو متوقع. إذا كان التباعد طويلًا، سيقوم الأداة بحفر الهواء فوق قطعة العمل.

تباعد العمل (G54، G55، G56، إلخ.) يخبر الجهاز عن مكان قطعة العمل على الطاولة. يمكن للفني إعداد أجزاء متعددة بتعدادات عمل مختلفة وتشغيلها في سلسلة دون إعادة صفر.

الادوات المقطعة

الادوات المقطعة وظيفتها

معدن CNC لا يعتبر جيدًا إلا إذا كان لديه أداة في محرك المطرقة. تتطلب العمليات المختلفة أدوات مختلفة.

المطرقة: أكثر أداة مطحنة متعددة الأغراض. تقطع على الجانب السفلي والمحيط. تترك المطرقة ذات الوجه المستوائي سقفًا مستوًا. تترك المطرقة الكروية سطحًا مستوًا، تستخدم في التشكيل ثلاثي الأبعاد. تتوفر المطرقة بمodes 2-الزعانف، و3-الزعانف، و4-الزعانف: الزعانف المزيد تعني نهاية أكثر سلسًا ولكن يتطلب معدلات التغذية الأسرع للحفاظ على تحميل الشريحة المناسب.

المناشير: لخلق الثقوب. المناشير المحددة تبدأ الثقب بمركز دقيق. المناشير الملفوفة تفتح الثقب إلى العمق. المناشير المتباعدة تأتي لجعل الثقب بعرض دقيق مع سطح ناعم.

الوصلات: الأجزاء المبددة التي تُثبت في حامل أداة. شائعة في المطابقة والمطاحن السطحية. عندما تصل إلى نهاية المبدد، يمكنك تحويلها (دوران إلى نهاية جديدة) أو استبدال الجزء المبدد فقط، وليس الأداة بأكملها. هذا يخلق تكلفة كبيرة في الإنتاج.

مادة الأدوات: معظم أدوات الخشونة هي من الحديد العالي السرعة (HSS) أو الكاربيد. الكاربيد أرفع صلابة وأقل تكلفة يمكن أن تسير بسرعة أعلى، لكنه هش وأكثر تكلفة. توجد أدوات من السيراميك والdiamond-coated للتطبيقات المتخصصة العالية السرعة.

السرعات والأحمال

السرعات & الأحمال: الحساب الأساسي

السرعة (RPM) هي سرعة دوران المضخة. الحمل (IPM: بوصات في الدقيقة) هو سرعة حركة الأداة من خلال المادة. الحصول على هذه الصحيحة هو الفرق بين اقتطاع جيد ومكسور الأداة.

بداية النقطة هي سرعة السطح (SFM: بوصات سطحية في الدقيقة)، التي تعتمد على المادة التي يتم اقتطاعها والأداة. الألمنيوم مع أداة كاربيد قد يصل إلى 800 SFM. الحديد المطاوع مع كاربيد قد يصل إلى 400 SFM. الحديد المطاوع المقاوم قد يكون 250 SFM.

RPM يتم حسابه من SFM & قطر الأداة:

RPM = (SFM x 3.82) / قطر الأداة

الحمل المقطعي هو سمك المادة التي يتم اقتطاعها بواسطة كل سن في الدقيقة. هو وحدة اقتطاع الأساسية. الحمل المقطعي المنخفض يعني أن الأداة تلمس بدلاً من الخشونة، مما ينتج عن الحرارة وتسريع التلف. الحمل المقطعي العالي يعني أن الأداة تتعرض للكسر.

معدل الحمل يأتي من الحمل المقطعي:

الحمل (IPM) = RPM x عدد الأسنال الحمل الموصى به

هذه نقطة انطلاق. يعدّ المخترع وفقًا لما يسمعه ويرى ويميز. اقتطاع جيد يبدو ناعمًا. اقتطاع سيء يصرخ أو يتأرجح أو يسبب ارتجاف الآلة.

التسامي والقيود الجيومترية

التسامي: كم هو دقيق بما يكفي؟

لا يتم صنع جزء مثالي. يتم قياس كل قياس على الرسم التوضيحي بتسامي: مدى التباين المقبول.

قد يكون القياس 2.500 ± 0.005 إنش. هذا يعني أن الجزء الفعلي يمكن أن يكون بين 2.495 إلى 2.505 إنش ويتجاوز الفحص. هذا التسامي هو إضافة أو طرح خمسة عشر ميكرون: يسمى أيضًا 'خمسة ميكرون'.

التسامي الصغير يكلف أكثر. قد يتطلب الجزء الذي يتم الحفاظ عليه بين إضافة أو طرح 0.0005 إنش (نصف ميكرون) آلات أفضل، أدوات أكثر دقة، تروس أسرع، بيئات محكومة بالدرجة الحرارية، و فحص أكثر الحذر. مهمة صانع الآلة هو الوصول إلى التسامي وليس المطاردة للتفوق فوق ما يتطلب الرسم التوضيحي.

GD&T (القيود الجيومترية والقياسات)» يتجاوز السطح البسيط إضافة أو طرح. يتحكم في هندسة الميزات:

- المنتهية: كم هو سطح مستو؟ يجب أن يتناسب السطح بأكمله بين سطحين مستقيما 0.001 إنش.

- التوافق: كم هو جيد استخدام ميزتين سداسية الشكل لنفس محور الأxes؟

- الوضع الصحيح: كم هو قريبًا فتحة من حيث يقول الرسم التوضيحي أنها يجب أن تكون؟

GD&T له لغة خاصة باستخدام رموز خاصة. يتطلب تعلمها وقتًا، لكن كل صانع الآلة بحاجة إلى الأقل الأساسيات.

قياس و فحص

قياس ما صنعته

لا يمكنك الوصول إلى التسامي إذا لم تتمكن من قياسه.

مقياس رقمي: قياس الأبعاد الخارجية، الداخلية، العمق، والخطوات. مقياس رقمي يقرأ حتى 0.0005 إنش. جيد للاستخدامات التي يكون التسامي فيها بين إضافة أو طرح 0.005 و أقل.

ميكرومتار: أكثر دقة من مقياس رقمي. مقياس خارجي يقرأ حتى 0.0001 إنش. يستخدم عندما يكون التسامي بين إضافة أو طرح 0.001 أو أكثر. الميكرومتار يقيس شيئًا واحدًا بشكل جيد: تحتاج إلى أنواع مختلفة لفحص الأبعاد الخارجية، والمقاطع الداخلية، والعمق.

CMM (Coordinate Measuring Machine): جهاز قياس التنسيق الحاسوبي المضبوط الذي يلمس نقاط على جزء ويبني خريطة قياس ثلاثية الأبعاد. يمكن لجهاز CMM التحقق من متطلبات GD&T المعقدة التي لا يمكن فحصها بأداة يدوية. هم مكلفون لكنهم معيار في صناعات الطيران والطبية.

أقواس القياس ومكعبات القياس: مطورة بدقة إلى أحجام دقيقة. تستخدم لتحقق فتحات الأبعاد (أقواس قياس go/no-go) وتكاليف أدوات القياس الأخرى. مجموعة من مكعبات القياس الدقيقة تبلغ آلاف الدولارات.

مسارات المهنة في تكنولوجيا الحاسوب المتناهية الدقة (CNC)

مسارات المهنة في تكنولوجيا الحاسوب المتناهية الدقة (CNC) machining

تتيح تكنولوجيا الحاسوب المتناهية الدقة (CNC) مسارات مهنية متعددة مع تباين مختلف في العمل اليدوي والتنظيم الفني.

مدير جهاز CNC: يعمل على تشغيل الآلات. تحميل المادة، تعيين الأدوات، بدء البرامج، مراقبة القطع، و فحص الأجزاء النهائية. وظيفة مدخلة، لكن المدير الجيد للجهاز الذي يفهم العملية يستحق ثمن الكربيد المترشح. الأجر المتوسط حوالي 40,000-50,000 دولار، أكثر في الطيران والطبية.

فني تركيب CNC: يتعامل مع الجزء المعقد: ترتيب الأجزاء، تعديلات الأدوات، فحص الأجزاء الأولى، وتنشيط وظيفة جديدة. بعد أن يملك فني تركيب الجهاز عملية التشغيل، يظل المديرون يديرونها. يأخذ فني تركيب الجهاز أجرًا بين 50,000-65,000 دولار.

مؤلف برمجيات CNC: يكتب الكود G، غالبًا باستخدام برمجيات CAM (التصميم العام الحاسوبي) التي تُنشِأ مسارات الأدوات من الأشكال ثلاثية الأبعاد. يقرر البرمجي استراتيجيات القطع، اختيار الأدوات، ومواسم القطع. يحتاج إلى فهم جيد للبرمجيات وكذلك العملية الفيزيائية للقص. تتراوح مداخيلهم بين 55,000-80,000 دولار.

مهندس تصنيع: تصميم عملية التصنيع بأكمله: الآلات التي ستستخدمها، ترتيب العمليات، الأثاث، فحوصات الجودة. يحل المشاكل الإنتاجية ويتميز بتحسين التكلفة والجودة. يحتاج عادةً إلى درجة أو خبرة طويلة المدى. 65,000-95,000 دولار.

شهادة NIMS: تقدم المؤسسة الوطنية للكفاءة في صناعة المعادن شهادات معترف بها في المilling CNC والمilling CNC والاختصاصات الأخرى. شهادة NIMS تثبت الكفاءة لemployers ويمكن تسريع مسار التطور المهني.

تبدأ العديد من صانعي الآلات كمنشطين، ويحصلون على شهادة NIMS، ينتقلون إلى إعداد أو برمجة، وultimately يصبحون قادة الأقسام أو يبدأون في ملاحة المتاجر. الطريق من المشغل إلى مالك المتجر جيد التنقل في هذا التجارة.

مسارك المستقبلي

التفكير في مسارك

لا توجد نقطة دخول واحدة صحيحة. يبدأ بعض الناس في برامج الكلية المجتمعية. بعضهم يمر عبر التدريب في شركات التصنيع. بعضهم يلتحق بالجيش ويلتزم بالتصنيع هناك. العقد المشترك هو وقت اليد العاملة على الآلة.

ما الذي ستذكره؟

الختام

هذا ما تم تغطيته اليوم:

- الآلات CNC تستخدم التحكم بالحاسوب لقطع الأجزاء بدقة المليونث من إنش، لكن الصانع ما زال يأخذ القرارات المهمة

- المطاحن تقطع الأشكال المربعة والملتوية؛ الطواحين تصنع الأجزاء الدائرية؛ المطابقة تتعامل مع المواد العظمى الناعمة؛ EDM يستخدم نبضات كهربائية لصق البرونزية الصلبة

- G-code هو لغة CNC: G00 للحركة السريعة، G01 للقطع، G02 / G03 للأحزمة، M-codes للوظائف الآلية

- يتم حساب السرعات والشحنة من سرعة السطح وقطر الأداة ووزن الشريحة وعدد الأنياب

- تحديد المطابقات يحدد التباين المقبول؛ GD&T يتحكم في هندسة المادة؛ يجب أن يكون أداة القياس أكثر دقة من المطابقة

- تتراوح مسارات الأعمال من المدير إلى المهندس المصنع، مع شهادة NIMS كمؤهل صناعي

تصنيع الآلة المتنقلة هي حرفة حيث يهم عدد كبير من الرياضيات والتحليل المشكلة والكفاءة المادية. الآلات تصبح أكثر قدرة سنويًا، لكنها ما زالت تحتاج إلى أشخاص يفهمون فيزياء القطع المعدني.