ميكانيكا جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي: تقييم خطوة بخطوة

مقدمة

يرمز جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي إلى ابتكار تكنولوجي محوري في الإنتاج والتصنيع في العصر الحديث، حيث يربط بسهولة الهوة بين أفكار التصميم الرقمي والتطورات المادية الكبيرة. تنفصل أجهزة التوجيه باستخدام الحاسب الآلي (CNC) بشكل كبير عن أدوات التوجيه القياسية الموجهة يدويًا، حيث تستفيد أجهزة التوجيه باستخدام الحاسب الآلي (CNC) من خوارزميات البرامج المتطورة المبرمجة مسبقًا لتنفيذ عمليات القطع الدقيقة للغاية والنحت المعقد وإجراءات التشكيل المعقدة عبر مجموعة متنوعة من المواد. من الأخشاب الصلبة والعناصر الخشبية المصممة هندسيًا إلى الفولاذ غير الحديدي والبلاستيك الصناعي والرغاوي المتخصصة، فإن راحة جهاز التوجيه بنظام التحكم الرقمي يجعل منه أحد الأصول الأساسية. تمتد تطبيقاته في العديد من الصناعات، وتتألف من أعمال النجارة ذات الحجم الكبير، وتصنيع المعادن الدقيقة، ومعالجة المواد المركبة المتقدمة، وإنتاج اللافتات المعقدة والتركيبات الإبداعية. إن الطفرة في جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي المخصص تطيل الإعدادات هذه المرونة بشكل أكبر، مما يسمح للشركات بتخصيص مواصفات الجهاز حسب احتياجات الإنتاج الخاصة.

يقدم هذا المنشور استكشافًا شاملاً للفنيين التشغيليين لجهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي. سنقوم بتشريح الإجراء بأكمله، بدءًا من مرحلة التخطيط الأولى في برنامج متخصص، والمضي قدمًا في إنشاء مسار الأدوات، والانتهاء من العمل التحضيري المادي وتشغيل المعدات. سواءً كنت جديدًا في مجال الإرسال باستخدام الحاسب الآلي أو خبيرًا مطلعًا تسعى إلى تحسين تكوين جهاز التوجيه CNC المتخصص الحالي الخاص بك، فإن هذا الدليل يهدف إلى توفير فهم واضح وشامل لكل جانب تشغيلي.

1. تحديد مواصفات جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي: مراجعة تكنولوجية

جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي (CNC Router)، وهو اختصار لجهاز التوجيه بنظام التحكم العددي بالكمبيوتر، هو أداة صانع متطورة تعمل على أتمتة عملية إزالة المنتج - القطع والنحت والتشكيل والنقش - بدقة وتكرار هائلين. على عكس نظائرها التي تعمل يدويًا، والتي تعتمد بشكل كبير على قدرة المشغل والبراعة والتوجيه المادي المباشر، يعمل جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي بموجب تعليمات صريحة من برنامج نظام الكمبيوتر المبرمج مسبقًا. يقوم هذا البرنامج بتحويل المخططات الإلكترونية مباشرة إلى أنشطة معدات دقيقة، مما يجعل من الممكن تنفيذ أنماط متقنة للغاية وأشكال هندسية معقدة بدقة وتوحيد وأداء استثنائي.

تتيح المرونة الأساسية لتقنية الموجه بنظام التحكم الرقمي الحديثة لهؤلاء الصناع صقل مجموعة شاملة من المنتجات. ويستخدمها المهندسون والمنتجون في تصغير الأخشاب السميكة والخشب الرقائقي في الأثاث وخزائن المطبخ، أو نحت البلاستيك التصميمي للنماذج والمكونات العملية، أو نقش الألومنيوم خفيف الوزن والنحاس الأصفر للعلامات والجوانب الزخرفية، أو تشكيل الرغاوي عالية الكثافة لإنتاج القوالب والتطبيقات الفنية. إن إدخال حلول الموجه بنظام التحكم الرقمي المخصص، حيث يتم إنشاء الأجهزة أو تغييرها حسب متطلبات العملاء المحددة (على سبيل المثال، أبعاد السرير الموسعة، والدبابيس المتخصصة، والقدرات متعددة المحاور)، يزيد من مرونتها في المهام التجارية المتخصصة والمتطلبة. عادةً ما يدمج جهاز التوجيه الاحترافي باستخدام الحاسب الآلي عادةً بين البناء القوي، وأنظمة القيادة عالية الأداء، وسمات التحكم المتقدمة لتلبية خشونة الإجراءات التجارية المستمرة.

2. المبادئ التشغيلية الأساسية لنظام الموجه باستخدام الحاسب الآلي

ينطوي المفهوم الوظيفي الأساسي لأي نوع من أنظمة الموجهات بنظام التحكم الرقمي، بدءًا من الموجهات بنظام التحكم الرقمي للمبتدئين وحتى الموجهات المبتكرة ذات الخبرة بنظام التحكم الرقمي والتركيبات المبتكرة للموجهات بنظام التحكم الرقمي المخصصة، على نشاط محدد وموجه بالبرمجيات لأداة الاختزال بالنسبة لسطح عمل ثابت أو متحرك.

2.1. نظام القنطرية: تنظيم الحركة

في القلب المعماري للكثير من أنماط أجهزة التوجيه باستخدام الحاسب الآلي توجد القنطرة. وهي عبارة عن هيكل مهم، عادةً ما يتم إنشاؤه من الفولاذ أو الألومنيوم الثقيل، ومصنوع من أجل الصلابة والأمان. تكون القنطرة مسؤولة عن تحريك مجموعة القطع في محورين أفقيين رئيسيين. في تخطيط القنطرة المتحركة الشائع، تتحرك القنطرة نفسها على طول حجم سرير المعدات (يُطلق عليه عمومًا المحور X)، بينما تتحرك عربة مثبتة على العارضة المتقاطعة القنطرية من جانب إلى آخر (المحور Y). وهناك محور ثالث، المحور Z، يتحكم في الحركة العمودية للمسمار مما يتيح له الغطس في المادة والانسحاب منها. تؤثر دقة بناء وإنشاء القنطرة ونظام الدعم الخاص بها (مثل المحامل الخطية والقضبان الصلبة) بشكل مباشر على الدقة العامة لجهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي.

2.2. المغزل محرك القضاء على المواد

يتم تثبيت المسمار على عربة المحور Z في القنطرة العملاقة. عمود الدوران هو محرك دوّار عالي السرعة تم تطويره لحمل جهاز القطع (لقمة الموجه) وقيادته. سمات عمود الدوران ضرورية للتصنيع الآلي الفعال:

• الطاقة: تُقاس بقوة الحصان (HP) أو الكيلوواط (kW)، وتحدد قوة الدبوس قدرة المعدات على التخلص من المنتج بنجاح دون توقف، خاصةً في المنتجات الكثيفة أو القاسية. عادةً ما تتميز أنظمة الموجه بنظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي الخبيرة بمغازل تتراوح من 3 كيلوواط إلى 15 كيلوواط أو أكثر.
• المعدل (RPM): معدل اللقم مرن، ويتراوح في كثير من الأحيان من 6,000 إلى 24,000 دورة في الدقيقة، مع وصول بعض اللقمات عالية السرعة إلى 30,000 دورة في الدقيقة أو أعلى. يعتمد الاختيار المثالي لعدد الدورات في الدقيقة على المنتج الذي يتم قطعه ونوع اللقم وقطره والتشطيب المطلوب لمساحة السطح.
• تكييف الهواء: يمكن أن تكون المغازل مبردة بالهواء (أبسط، وغالبًا ما تكون للمهام الخفيفة) أو مبردة بالسائل (يفضل للتشغيل المستمر والشاق على جهاز التوجيه الصناعي باستخدام الحاسب الآلي الرقمي (CNC) لأنه يوفر استقرارًا حراريًا أفضل بكثير وعمرًا أطول للولادة عادةً).
• إمساك الجهاز: أنظمة كوليت استخدام المغازل (على سبيل المثال، سلسلة غرف الطوارئ) أو، في إعدادات أجهزة التوجيه بنظام التحكم الرقمي الأكثر تقدمًا، واجهات المستخدم لمالك الأداة المباشرة (على سبيل المثال، HSK، مستدقات ISO) للإمساك بلقم الموجه بأمان وضمان الدوران المتركز.

2.3. جدول العمل: هيكلية الدقة

يوجد أسفل القنطرة العملاقة طاولة العمل أو سرير المعدات. هذا هو المكان الذي يتم فيه تثبيت منتج قطعة العمل بإحكام. يعد أمان وتسطيح طاولة العمل أمرًا حيويًا. أي نوع من النشاط أو اهتزاز المواد أثناء التصنيع سوف يترجم مباشرة إلى أخطاء في المنتج النهائي. تشمل أنواع منضدة العمل المعتادة ما يلي:

• طاولات على شكل حرف T: تتميز بمنافذ على شكل حرف T تسمح بالتأمين الميكانيكي القابل للتكيف لسطح العمل.
• طاولات تفريغ الهواء: تستفيد من الشفط الناتج عن مضخة هواء لتثبيت مواد الألواح. غالباً ما يتم تخصيصها لتعدد الاستخدامات. مهمة لإجراءات أجهزة التوجيه بنظام التحكم الرقمي للأعمال عالية الإنتاجية لمعالجة عناصر الألواح.
• طاولات مزج: تقدم كلاً من فتحات T وإمكانيات المكنسة الكهربائية.

2.4. أنظمة القيادة: معادلة الرمز بالنشاط

يتم إنجاز الحركة الدقيقة والمنظمة للجسر والمسمار على طول المحاور X وY وZ (وأي نوع من المحاور الدوارة الإضافية في أنظمة الموجه متعدد المحاور بنظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسوب) بواسطة أنظمة محرك متطورة.

• المحركات:
• محركات متدرجة: تقدم حركات منفصلة وتدريجية (خطوات). وهي اقتصادية وتوفر كفاءة كبيرة في أنظمة الحلقة المفتوحة (حيث يتم استنتاج الموضع من عدد الخطوات المنظمة). توجد بشكل شائع في ماكينات التوجيه باستخدام الحاسب الآلي للمبتدئين إلى ماكينات التوجيه باستخدام الحاسب الآلي متوسطة المدى.
• محركات مؤازرة: استخدام أداة تشفير للاستجابات ذات الحلقة المغلقة، ومراقبة وضع المحرك الكهربائي ومعالجته باستمرار. توفر المحركات الكهربائية المؤازرة معدلات أعلى، وعزم دوران أعلى، ونشاطًا أكثر سلاسة، ودقة ملحوظة، خاصة في ظل الأحمال المختلفة. وهي قياسية في معظم الموجهات الاحترافية باستخدام الحاسب الآلي وأنظمة الموجهات بنظام التحكم الرقمي CNC المخصصة.
• النقل الميكانيكي: تتصل المحركات بالمكونات المتحركة من خلال آليات مختلفة:
• براغي كروية: تعامل بدقة عالية ورد فعل عكسي منخفض وأداء ممتاز. غالبًا ما تستخدم في المحاور Z والمحاور X/Y الأقصر بكثير.
• معدات الرف والترس: مفضلة للمحاور الأطول بكثير (X وY) بسبب قدرتها على تغطية نطاقات أفضل دون مشاكل الترهل أو الانزلاق المتعلقة بالبراغي اللولبية الطويلة. توفر الرفوف الحلزونية إجراء أكثر سلاسة وهدوءًا من الرفوف المستقيمة.
• أنظمة النظرة العامة الخطية: قضبان فولاذية مقواة ومحامل دائرية مستقيمة معاد تدويرها (أو محامل أسطوانية) توجه العناصر المتحركة، مما يضمن حركة سلسة ومنخفضة الاحتكاك ودقيقة.

2.5. نظام التحكم: الجهاز العصبي للمعدات

تُشكِّل لوحة التحكم ووحدة التحكم CNC الأساسية مرفق قيادة الصانع.

• وحدة تحكم بنظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي: نظام كمبيوتر صناعي ملتزم يقوم بترجمة برنامج الكود G ويرسل إشارات كهربائية إلى محركات المحركات، ومسمار VFD (محرك التردد المتغير)، وأنظمة دعم أخرى متنوعة. تستخدم وحدات التحكم المتقدمة وظائف مثل التطلع إلى الأمام بسرعة عالية (لتحسين النشاط لتعديلات مسار العِدَّة القادمة)، ودفع مدى العِدَّة، ومعالجة الأخطاء المتطورة.
• واجهة المشغل (HMI - واجهة مستخدم الجهاز البشري): عادةً ما تكون شاشة تعمل باللمس أو لوحة بمفاتيح وشاشة عرض. تسمح للمشغل بتحميل البرامج، وبدء دورات الماكينات وإنهائها، وتحريك محاور المعدات يدويًا (للتهيئة)، وحالة صانع الشاشة وتغيير المواصفات الوظيفية (على سبيل المثال، تجاوز سعر التغذية، وتجاوز سرعة عمود الدوران)، وإدارة مشاكل الأخطاء.

2.6. تطبيق البرمجيات: الخطة الرقمية وتوصيات الإنتاج

يعتمد تشغيل أي نوع من أجهزة التوجيه باستخدام الحاسب الآلي على سير عمل سلس بين أنواع مختلفة من تطبيقات البرامج:

• CAD (التصميم بمساعدة الحاسوب): برنامج يُستخدم لإنشاء تصميم رقمي ثنائي الأبعاد أو ثلاثي الأبعاد للجزء المراد تصنيعه. تشمل الأمثلة AutoCAD أو SolidWorks أو Rhino3D أو Blend 360 أو SketchUp أو أدوات التصميم الخاصة بالصناعة مثل VCarve Pro أو Aspire لصناعة اللافتات والنجارة.
• WEBCAM (الإنتاج بمساعدة الحاسوب): برنامج يأخذ إصدار CAD ويسمح للعميل بتحديد طرق التصنيع. ويتكون هذا من اختيار أجهزة القطع المثالية، وتحديد الوسطيات المختزلة، ومعدلات التغذية، ومعدلات التثبيت، وإنشاء مسارات الأدوات الفعلية التي سيتبعها جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي بالتأكيد. ثم يقوم برنامج CAM بعد ذلك بمعالجة مسارات الأدوات هذه مباشرة في كود G الخاص بالماكينة. تتكون المثيلات من Mastercam أو PowerMill أو Fusion 360 WEBCAM أو AlphaCAM أو EnRoute أو وحدات CAM ضمن حزم CAD مثل VCarve Pro.
• تطبيق برمجيات التحكم في المعدات: البرنامج الذي يعمل على وحدة التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي (أو جهاز كمبيوتر مرتبط) الذي يترجم الكود G مباشرةً ويشغل جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي.

3. أساسيات منطق التوجيه باستخدام الحاسب الآلي (CNC)

إن المبدأ الأساسي الذي يقوم عليه إجراء جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي هو التنفيذ الدقيق للأوامر التي يتم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر، والتي تسمى G-code. تقدم لغة البرامج القياسية هذه إرشادات محددة للصانع، وتملي كل عنصر من عناصر نشاطه وتشغيله.

3.1. كود G: لغة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي

الكود G (يُطلق عليه أيضًا RS-274) هو لغة البرمجة الرئيسية المستخدمة للتحكم في معدات التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي، والتي تتكون من أجهزة التوجيه باستخدام الحاسب الآلي. يمثل كل سطر من كود G عادةً أمرًا معينًا أو كتلة من الحركات المنسقة.

• الأوامر G: حدد الوظائف التحضيرية أو أنواع النشاط (على سبيل المثال، G00 للاستعراض السريع، G01 للاستيفاء المباشر/الترحيل المباشر، G02/G03 للاستيفاء الدائري).
• M-الأوامر M: التحكم بوظائف الصانع المختلفة (على سبيل المثال، M03 لبدء تشغيل/إيقاف تشغيل المسمار في اتجاه عقارب الساعة، M05 لإنهاء المسمار، M06 لتعديل الأداة، M08/M09 لتشغيل/إيقاف تشغيل سائل التبريد).
• يتعاون المحور (X، Y، Z، A، B، C): تحديد نقطة النهاية المستهدفة المتعاونة للنقل.
• معدل التغذية (F): يحدد السرعة التي ينتقل بها الجهاز عبر المنتج خلال عملية القطع.
• معدل الدوران (S): يحدد معدل دوران عمود الدوران لعمود الدوران بوحدة RPM.
• رقم الجهاز (T): يحدد الأداة التي سيتم استخدامها، وهو أمر حيوي بشكل خاص للأجهزة المزودة بمبدلات الأدوات التلقائية (ATCs).

ينشئ تطبيق برنامج CAM آلاف أو حتى ملايين الأسطر من الكود G لتكرار التخطيطات الإلكترونية المعقدة بشكل صحيح على جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي الاحترافي.

3.2. نظام المحاور وأطر الإحداثيات

يعمل جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي CNC عادةً ضمن نظام إحداثيات ديكارتي.

• المحور X: عادةً ما ينظم الحركة من اليسار إلى اليمين للرأس المختزل (أو القنطرة).
• المحور Y: ينظم عادةً النشاط من الأمام إلى الخلف.
• المحور Z: يتحكم في حركة عمود الدوران لأعلى ولأسفل، ويحدد العمق المخفض. تسمح هذه المحاور الثلاثة المستقيمة بـ 2.5 D (التنميط والتمرير بأعماق Z مختلفة) والتشغيل الآلي ثلاثي الأبعاد الكامل.

قد تتكون ترتيبات جهاز التوجيه الرقمي باستخدام الحاسب الآلي المخصص المتقدم من محاور دوارة إضافية:

• المحور A-المحور: الدوران حول المحور X.
• المحور ب: الدوران حول المحور ص.
• المحور C: الدوران حول المحور Z. يُشار إلى الماكينات المزودة بهذه القدرات بماكينات التوجيه باستخدام الحاسب الآلي ذات 4 محاور أو 5 محاور، مما يتيح إمكانية تصنيع مكونات معقدة للغاية ومتعددة الجوانب في إعداد فردي.

يتوافق جهاز التوجيه بنظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي مع أوامر الكود G، حيث تقوم محركاته بقيادة رأس الاختزال بدقة على طول هذه المحاور المحددة. يقوم المغزل الدوّار، المجهز بقمة صغيرة مناسبة لجهاز التوجيه المناسب، بتعشيق وإزالة المنتج من قطعة العمل، التي يتم تثبيتها بإحكام على طاولة العمل. الدقة في هذه العملية أمر بالغ الأهمية؛ كما أن التناقضات الدقيقة في الحركة يمكن أن تغير النتيجة النهائية بشكل كبير، خاصة عند إدارة التخطيطات المعقدة أو التفاوتات المحدودة التي تتطلبها تطبيقات جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي الخبير.

4. سير عمل جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي: من النمط إلى الجزء المُصنَّع آليًا

تستلزم الرحلة من مفهوم نظري إلى مكوّن مُشغّل آليًا حرفيًا على جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي عملية منظمة ومتعددة الخطوات.

الإجراء 1: تخطيط الجزء الرقمي (مرحلة التصميم بمساعدة الحاسوب)

يبدأ الإجراء حتماً بإنشاء تصميم أو نمط إلكتروني للمكون المطلوب. ويتم تحقيق ذلك باستخدام تطبيق برنامج CAD.

• الوظائف: يوفر برنامج CAD بيئة افتراضية حيث يمكن للعملاء رسم أشكال هندسية ثنائية الأبعاد، وبثقهم مباشرةً إلى مواد صلبة ثلاثية الأبعاد، وإنتاج مساحات سطح معقدة، وتحديد القياسات والمقاومات الدقيقة، وكذلك إنشاء إعدادات لأجزاء متعددة.
• النتيجة: تؤدي عملية التصميم بمساعدة الحاسوب إلى مستند إلكتروني (على سبيل المثال، dxf، dwg للأبعاد الثنائية؛ وstl، step، iges للأبعاد الثلاثية) يعمل كمخطط لجهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي. بالنسبة للإجراءات التي تتضمن جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي المخصص، قد يتم تضمين بعض اعتبارات التخطيط المرتبطة بالقدرات الفريدة للصانع (على سبيل المثال، الوصول الموسع وإمكانية الوصول إلى الأدوات المتخصصة) في هذه المرحلة.

الخطوة 2: إنشاء مسار الأدوات واستراتيجية التصنيع (مرحلة الكاميرا)

عند اكتمال التصميم الإلكتروني، يجب ترجمته مباشرة إلى مجموعة من التعليمات التي يمكن لجهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي تحليلها وتنفيذها. تتم هذه الخطوة الحاسمة داخل تطبيق برنامج كاميرا الويب.

• استيراد التخطيط: يتم استيراد نموذج CAD مباشرةً إلى إعداد الكاميرا.
• سير عمل التصنيع الآلي: يحدد المستخدم سلسلة عمليات التشغيل الآلي اللازمة لإنشاء المكون. يستلزم ذلك:.
• اختيار الأداة: اختيار لقم الموجه المثالية (النوع، القطر، عدد الفلوت، المادة، التشطيب) من مكتبة الأجهزة بناءً على المنتج الذي يتم تصغيره والميزات المطلوبة.
• معايير القطع: تحديد معدل المسامير (RPM)، ومعدل التغذية، وعمق القطع في كل تمريرة (خطوة لأسفل)، والتدرج (لإزالة المنطقة).
• طرق التصنيع الآلي: اختيار تقنيات مسار الأدوات المناسبة (على سبيل المثال، السرقة، والتنميط، والنقش، والتخشين ثلاثي الأبعاد، والإكمال ثلاثي الأبعاد، والنحت على شكل V). على سبيل المثال، يمكن لسائق جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي المحترف استخدام ممر تخشين بقطر كبير لإزالة المنتج بسرعة، يتم الالتزام به من خلال ممر نهائي مع ممر صغير أصغر حجمًا للحصول على التفاصيل وجودة السطح.
• المحاكاة: تستخدم معظم برمجيات كاميرات الويب محاكاة مسار الأدوات، مما يسمح للمستخدم بتصور إجراء الاختزال، والتحقق من الحوادث المحتملة (الجهاز، المالك، المكون، عناصر المعدات)، والتحقق من أن الجزء سيتم تشكيله بالتأكيد على النحو المنشود.
• توليد الكود G (المعالجة اللاحقة): بعد تحديد مسارات الأدوات والتحقق من صحة مسارات الأدوات، يستخدم برنامج الكاميرا "معالج ما بعد المعالجة" الخاص بالماكينة لتحويل بيانات مسار الأدوات العامة إلى لغة كود G دقيقة مفهومة بواسطة وحدة التحكم في جهاز التوجيه بنظام التحكم الرقمي للماكينات بنظام التحكم الرقمي المستهدف. ثم يتم إعداد بيانات الكود G هذه لتعبئتها مباشرةً في المعدات.

الإجراء 3: إعداد جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي والتهيئة المادية

بعد إنشاء برنامج الكود G، ينتقل التركيز إلى إعداد جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي (CNC) الفعلي للإجراء.

• تثبيت المنتج: يجب أن يتم تثبيت المنتج الخام (قطعة العمل) بإحكام على طاولة عمل المعدات. وهذا أمر ضروري لمنع أي نوع من الحركة خلال إجراء التخفيض عالي القوة. تتكون التقنيات من:.
• المشابك الميكانيكية (مشابك الأصابع، مشابك التبديل).
• أنظمة تثبيت المكنسة الكهربائية.
• شريط لاصق على الوجهين (للاستخدامات الخفيفة).
• رقع ومكونات مخصصة للتصنيع المتكرر على جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي للأعمال.
• تركيب الجهاز وقياسه:.
• يجب تثبيت بت (بتات) جهاز التوجيه الصغيرة المنتقاة بشكل صحيح في طوق الدبوس أو حامل الأداة. تأكد من أن الطوق مرتب وأن البتة الصغيرة موضوعة في العمق المثالي.
• بالنسبة للمعدات ذات التعديلات العملية على الجهاز، يجب تحديد حجم الأداة التي يتم عدها وتصبح جزءًا من وحدة التحكم. هذا يُعلم الجهاز بالموضع Z الدقيق لفكرة الجهاز عن عامل التوصية. عادةً ما يستخدم الصانعون المزودون بوحدات استشعار طول الجهاز الآلية.
• تحديد أصل سطح العمل ("تصفير" المحاور): يجب على المشغِّل تحديد عامل البداية أو نقطة الأصل (X0، Y0، Z0) لبرنامج التشغيل الآلي حول الشُّغْلَة المُركَّبة. يتم ذلك عادةً عن طريق تحريك الماكينة يدويًا إلى نقطة معينة على المادة (على سبيل المثال، الزاوية، المرفق، السطح العلوي) وتعيين المحور المقابل الذي يعمل به إلى الصفر في وحدة التحكم. يعد التصفير الدقيق ضروريًا لضمان محاذاة جميع الحركات المكوّنة تمامًا مع سطح العمل، وهو مطلب أساسي لأي عملية موجه بنظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسوب متخصص.
• تحميل برنامج G-Code: يتم نقل ملف الكود G الذي تم إنشاؤه إلى وحدة التحكم في الموجه بنظام التحكم الرقمي، عادةً باستخدام محرك أقراص USB، أو اتصال Ethernet، أو وصلة DNC (التحكم الرياضي المباشر).

5. عناصر جهاز التوجيه CNC في التشغيل الديناميكي

أثناء دورة التصنيع الآلي، تعمل العناصر الرئيسية لجهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي بتناغم متكامل.

المغزل في العمل

يقوم المغزل، وهو عملاق جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي، بتدوير جهاز القطع في نطاق عريض (كما هو محدد بالكلمة S في الكود G). يسمح هذا الدوران، جنبًا إلى جنب مع نشاط التغذية المبرمج، للبت بقص المنتج من سطح العمل. يعد خيار سرعة المثقاب أمرًا بالغ الأهمية؛ حيث يمكن أن يؤدي البطء أيضًا إلى قوى الأداة المفرطة والثرثرة المفرطة، بينما يمكن أن تؤدي السرعة أيضًا إلى ارتفاع حرارة الجهاز أو المادة بشكل كبير، خاصة في البلاستيك أو الأخشاب. يقوم مشغلو جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي الخبراء بإجراء تحسينات على معدلات عمود الدوران لتحسين جودة القطع وعمر الجهاز.

التنسيق القنطري والمحرك

تقوم القنطرة العملاقة، التي يتم تشغيلها بواسطة محركات كهربائية دقيقة متدرجة أو مؤازرة تحت تعليمات وحدة التحكم بنظام التحكم الرقمي، بتنفيذ حركات المحاور X وY وZ المحددة في برنامج الكود G.

• اجتياز سريع (G00): تتحرك القنطرة بسرعة بين عمليات التخفيض أو من/إلى مواضع آمنة فوق سطح العمل.
• الاستيفاء الخطي (G01): يقوم جهاز القنطرة بنقل الجهاز على طول مسار خط مستقيم بسعر التغذية المهيأ (F-word)، وتنفيذ القطع الفعلي.
• الاستيفاء الدائري (G02/G03): تحرّك القنطرة الجهاز على طول قوس أو دائرة. إن الحركة السلسة والدقيقة والمنسقة لجميع المحاور المعنية هي ما يمكّن جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي من إنشاء أشكال وخطوط معقدة. الاستجابة النابضة بالحياة ودقة المحركات الكهربائية ونظام الدفع هي خصائص جهاز التوجيه بنظام التحكم الرقمي المتخصص عالي الجودة.

لوحة التحكم كمحور تشغيلي

تعمل لوحة التحكم كواجهة مستخدم للمشغل طوال عملية التصنيع الآلي.

• المراقبة: يمكن لبرنامج التشغيل مراقبة تطور الماكينة وتعاونات الحاضرين وخط G-code النشط وسرعة الدبوس ومعدل التغذية وأي رسائل خطأ.
• المعالجة: يمكن للمشغل عادةً التوقف لفترة وجيزة أو إنهاء العملية (تعليق التغذية، إنهاء الدورة، إنهاء حالة الطوارئ)، وتجاوز معدلات التغذية المبرمجة ومعدلات الدبوس (ضمن الحدود)، وتنفيذ الإجراءات العملية إذا لزم الأمر.
• التشخيص: كثيرًا ما توفر وحدات التحكم المتقدمة في أنظمة الموجه بنظام التحكم الرقمي الصناعي أدوات تحليل للمساعدة في إصلاح المشكلات.

فعالية نظام تفريغ الهواء وجمع الغبار

تلعب هذه الأنظمة التكميلية دورًا أساسيًا في تشغيل جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي بكفاءة وبدون مخاطر.

• نظام المكنسة الكهربائية: تقوم مضخة تفريغ قوية بتطوير الشفط من خلال طاولة العمل (إذا كانت مجهزة بذلك)، مما يؤدي إلى تثبيت منتجات الألواح بإحكام. وهذا يمنع انزلاق سطح العمل، ويعزز دقة القطع، ويعزز السلامة. تُعد فعالية نظام المكنسة الكهربائية ضرورية عند تصنيع الألواح الكبيرة أو المكونات المتداخلة على جهاز التوجيه الصناعي بنظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي.
• نظام تجميع الغبار: غطاء تراب يوضع عادةً حول عمود الدوران ويرتبط بشفاط غبار عالي الحجم. يعمل هذا النظام على التخلص من البُرادة والغبار والجسيمات الناتجة أثناء القطع. جمع الأتربة الموثوق به أمر بالغ الأهمية من أجل:.
• صحة وسلامة المشغل: يقلل من الجسيمات التي يحملها الهواء.
• جودة القطع: يمنع تداخل البُرادة مع عملية القطع أو إعادة القطع.
• طول عمر المعدات: يحافظ على نظافة عناصر الصانع الحيوية (اللمحات العامة المستقيمة، وأنظمة القيادة)، مما يقلل من التآكل.
• التعرض: يعزز رؤية المشغل لمنطقة التصغير.

6. تنقيح التوجيه باستخدام الحاسب الآلي: تنفيذ مرحلي

تتبع عملية التخلص من المواد الفعلية على جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي تسلسل مبرمج.

المرحلة 1: الحركة والنهج الأولي

عند بدء تشغيل برنامج الكود G، يبدأ جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي عادةً بالقيام بحركات التموضع الأولى.

• ينسحب المحور Z إلى ارتفاع خالٍ من المخاطر فوق قطعة العمل.
• يتم نقل المحورين X و Y بسرعة (G00) إلى إحداثي بداية XY لإجراء الاختزال الأولي.
• يبدأ المسمار ويتسارع إلى RPM المهيأ. يقترب الصانع بعد ذلك من المادة، عادةً بمعدل تغذية منظم، ويتم ضبطه لبدء القطع.

المرحلة 2: إشراك المنتج والقطع/التقطيع/النحت

مع وجود المسمار عند العمق Z المناسب للممر الحالي، يبدأ رأس جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي في التحرك على طول مسار الأداة المحدد بواسطة الأوامر G01 أو G02 أو G03، مما يؤدي إلى تعشيق المادة.

• تطوير البُرادة: تعمل الحواف المختزلة لجهاز التوجيه الصغير على قص المنتج من سطح العمل، مما يؤدي إلى تكوين برادة. يقدم حجم وشكل هذه الرقائق تعليقات مفيدة حول مدى ملاءمة معايير الاختزال.
• زاوية تفاعل الجهاز: تؤثر الزاوية التي يتداخل فيها المثقاب مع المنتج على تقليل الضغط وطلاء السطح. يعمل برنامج كاميرا الويب في كثير من الأحيان على تحسين هذا الأمر، خاصةً بالنسبة للنحت ثلاثي الأبعاد على جهاز التوجيه الاحترافي باستخدام الحاسب الآلي. يحدد نوع لقمة جهاز التوجيه الصغيرة (على سبيل المثال، مباشرةً، أو القطع الحلزوني لأعلى، أو القطع الحلزوني لأسفل، أو الضغط، أو الأنف الكروي، أو البت على شكل V) وهندستها المعينة، المدمجة مع سرعة المغزل المكوَّنة وسعر التغذية، الدقة والمعلومات وطلاء مساحة السطح للميزات المشكَّلة.

المرحلة 3: التعديلات في الوقت الحقيقي والتحكم التكيفي (الأنظمة المتقدمة)

أثناء إجراء عملية التصغير، يمكن لبعض وحدات التحكم في الموجه باستخدام الحاسب الآلي المتطورة إجراء أو تمكين تعديلات طفيفة أثناء التنقل.

• تجاوز سعر التغذية: يمكن للمشغلين إعادة ضبط معدل التغذية المبرمج بشكل متكرر (على سبيل المثال، من 50% إلى 120%) لتعويض الاختلافات في سُمك المنتج أو لزيادة مشاكل القطع إلى أقصى حد بناءً على الصوت أو تشكيل البُرادة.
• تجاوز معدل عمود الدوران: يمكن إجراء تعديلات مماثلة في بعض الأحيان على معدل عمود الدوران.
• التحكم التكيفي (الحلول المتطورة): تتضمن بعض أنظمة الموجه بنظام التحكم الرقمي الصناعي المتقدمة قدرات تحكم مرنة. تقوم هذه الأنظمة بمراقبة مواصفات مثل حمل المغزل أو عزم دوران القطع في الوقت الحقيقي وتغيير معدلات التغذية على الفور للحفاظ على قوة قطع متسقة أو لمنع التحميل الزائد على الجهاز. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تحسين أزمنة الدورات وتحسين عمر الجهاز، خاصةً عند تصنيع المنتجات ذات المنازل غير المتناسقة.

المرحلة 4: تعديلات الجهاز (للأجهزة المجهزة بخاصية ATC)

إذا كان البرنامج يحتاج إلى عدة أدوات، سيقوم جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي المجهز بمبادل الأدوات الآلي (ATC) بتنفيذ سلسلة ضبط الأدوات (الأمر M06).

• يتم سحب الأداة الحالية للخلف.
• يتم نقل الدبوس أو الأداة الدوارة المنزلقة، لتبديل الجهاز الموجود بالجهاز المحدد التالي.
• عادةً ما يتم استخدام الطول المتوازن للجهاز الجديد بشكل تلقائي.
• استئناف التصنيع باستخدام الأداة الجديدة. تعمل الماكينات ذات التحكم الرقمي الآلي على تحسين الكفاءة بشكل كبير وتقلل من معالجة المشغل على أجهزة التوجيه الاحترافية باستخدام الحاسب الآلي وأنظمة الماكينات التجارية باستخدام الحاسب الآلي.

المرحلة 5: الإكمال والتراجع

بمجرد اكتمال جميع مسارات الأدوات المكوَّنة، سيقوم جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي عادةً بما يلي:.

• اسحب الدبوس إلى ارتفاع Z آمن.
• أوقف عمود الدوران (M05).
• انقل جسر الرافعة إلى وضع "المنزل" أو وضع الوقوف الخالي من المتاعب لإزالة القِطع. يمكن للمشغل بعد ذلك إزالة الجزء المكتمل بأمان من طاولة العمل.

فكرة أخيرة

يعمل جهاز التوجيه باستخدام الحاسب الآلي بتناغم مبتكر من التصميم الميكانيكي والأنظمة الكهربائية وتكنولوجيا الكمبيوتر وعروض البرامج. بدءًا من التصميم الإلكتروني الأولي الذي تم تصوره في برنامج CAD إلى توجيهات G-code المنتجة بدقة بواسطة أنظمة كاميرا الويب، وفي النهاية إلى العمل مع الأنشطة متعددة المحاور للجهاز نفسه، فإن كل خطوة جزء لا يتجزأ من تحويل الموارد مباشرة إلى عنصر نهائي بدقة وفعالية مذهلة. إن فهم العناصر الأساسية - جسر الرافعة المتين، والمغزل القوي، والمحركات الكهربائية ذات المحرك الدقيق، ووحدة التحكم CNC الذكية - جنبًا إلى جنب مع العملية المنهجية، يمكّن المستخدمين من تسخير القدرة الكاملة لهذه التكنولوجيا الحديثة التحويلية. سواءً كان الأمر يتعلق بالنماذج الأولية المعقدة على جهاز التوجيه المخصص بنظام التحكم الرقمي، أو التصنيع بكميات كبيرة على جهاز التوجيه بنظام التحكم الرقمي للأعمال، أو التصنيع المتخصص على جهاز التوجيه المتخصص بنظام التحكم الرقمي، فإن إتقان المفاهيم الوظيفية للتوجيه بنظام التحكم الرقمي أمر حيوي لتحقيق أفضل النتائج، وتحقيق أقصى استفادة من الأداء، ودفع التكنولوجيا في عدد كبير من الأسواق.