دانلود تحقیق آشنایی با ماشین هایCNC

نگاهی به ماشینهای کنترل عددی کامپیوتری  CNC

ماشینهای ابزار مدرن و رباتها دستگاههای خودکار پیشرفته ای هستند که از کامپیوتر بعنوان بخش اساسی کنترل کننده آنها استفاده می شود.

کامپیوترها در حال حاضر یکی از اجزاء اصلی برای اتوماتیک کردن دستگاهها هستند و می توانند دستگاههای مختلفی مانند ماشین های ابزار , جوش و برش با لیزر را کنترل کنند.

آنها می توانند خطوط تولید را براه اندازند یا کنترل یک کارخانه را در دست گیرند.

در مقایسه با ماشین ابزار معمولی , (Computer Numerical Control) CNC جانشین کارهای دستی اپراتور می شود.

در ماشینکاری معمولی با هدایت ابزار برنده در طول قطعه کار توسط یک چرخ دستی، قطعه کار براده برداری می شود که این چرخ دستی توسط اپراتور کنترل می گردد.

به عبارت دیگر برش محدوده جسم توسط یک اپراتور ماهر بوسیله کنترل چشمی انجام می گیرد.ولی در ماشین CNC کلیه عملیات لازم در یک برنامه گنجانده می شود که بتواند با حداقل نیاز به ورودهای بعدی نتیجه لازم را بگیرد .
در این سیستم کلیه دستورهای کنترل کننده , مانند اطلاعات مسیر و وظایف سوییچ ها در قالب کدهای عددی ریخته می شوند.

کامپیوتر این کدها را شناسایی و پردازش کرده و سپس آنها را به ماشین ارسال می نماید .

کامپیوتر 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 الذکر را می توان در حافظه ماشین یا روی حافظه خارجی (دیسکتها) حفظ نمود.

برنامه نویس (Part Programmer)   باید برای نوشتن برنامه های ماشینکاری قطعات دارای اطلاعات و تجربیاتی در زمینه مکانیک , ابزاربرشی و قید و بستها باشد .

استفاده از اطلاعاتی نظیر قابلیت ماشینکاری (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 کارساز خواهد بود.

تفاوت سیستمهای NC و CNC :

 رشد فرآیند خودکار شدن تولید نیاز به ماشین هایی که با کامپیوتر کنترل می شوند را افزایش داد و منجر به توسعه ماشین های NC  تحت عنوان CNC  گردید.سیستمهای NC   از سخت افزار الکترونیکی بر پایه تکنولوژی مدارهای دیجیتالی استفاده می کردند.

CNC یک مینی کامپیوتر یا میکرو کامپیوتر را برای کنترل ماشین ابزار بکار می گیرد و تا حد امکان مدارهای سخت افزار اضافی را در واحد کنترل حذف می کند.   گرایش ازNC  بر پایه سخت افزار به CNC   مبتنی بر نرم افزار انعطاف پذیری سیستم را افزایش داد و امکان 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 

® 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 کنترل عددی در سال 1952 فصل جدیدی را در امر اتوماسیون گشود.

بعد از جنگ جهانی دوم نیروی هوایی آمریکا احساس کرد نیاز به تولید قطعات پیچیده و دقیق هواپیما دارد که ساخت آنها با ماشینهای ابزار معمولی مشکل است .

اولین قدمها در راه توسعه یک ماشین ابزار مناسب در کمپانی Parsons در ایالت میشیگان برداشته شد(1947) و در آزمایشگاه سرو مکانیزم انستیتو تکنولوژی ماساچوست MIT کامل شد (1949) .

در سال 1952 ساخت یک فرز با کنترل اتوماتیک سه محور انجام پذیرفت.سیستم کنترلر NC بر اساس اصول کامپیوترهای دیجیتالی می باشد که در آن زمان یک تکنولوژی پیشرفته محسوب می شد.

توسعه منطقی NC کنترلهای عددی کامپیوتری CNC بود که در آن یک کامپیوتر بعنوان بخش اصلی سیستم کنترلر انجام وظیفه می کند.

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 نکردند.

مزایا , معایب و کاربردهای CNC : مزایا: 1- توانائی ماشینکاری قطعات پیچیده (انعطاف پذیری ) 2- دقت بالا 3- تکرارپذیری 4- عدم نیاز به ماشینکار با تجربه 5- خطر کمتر برای اپراتور 6- سرعت بالا در ماشینکاری و به تبع آن کاهش زمان تولید 7- کاهش ضایعات 8- کاهش امکان خطای انسانی 9- کاهش هزینه ساخت قید وبست 10-کاهش زمان تنظیم اولیه ماشین 11-کاهش زمان اندازه گیری و کنترل 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 کاربرد ماشین CNC 1- تولید قطعات متنوع در تیراژ نسبتا زیاد 2- ساخت قطعات پیچیده هر چند تیراژ کمی 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.

CNC چیست؟

CNCکنترل رقمی رایانه‌ای یا سی‌ان‌سی به تنظیمات ماشین‌ابزار صنعتی از طریق هدایت رایانه‌ای گفته می‌شود.سی‌ان‌سی (CNC) کوتاه‌شدهٔ ‎Computer(ized) Numerical(ly) Control(led) است.

به‌وسیلهٔ سی‌ان‌سی می‌توان به سرعت قطعاتی با اندازه‌های دقیق از فلز یا چوب درست کرد.

شکل این قطعات از پیش توسط یک برنامه که در سیستم کم (CAM) تولید شده مشخص می‌گردد.

معمولاً برای این منظور هنوز از استاندارد EIA-274-D استفاده می‌شود که کد جی (G) هم نامیده می‌شود.

روش سی‌ان‌سی در دهه ۴۰ میلادی پدید آمد و ادامه‌دهنده روش دستگاه‌های ان‌سی (کنترل رقمی) بود.

از ان‌سی در جنگ جهانی دوم برای تولید جنگ‌افزار و پیچ‌ها استفاده زیادی می‌شد.

کارکرد CNC چگونه است؟

مخفف computer numerical control می باشد در ایران این ماشین ها CNC خالی خوانده میشوند ولی نام آنها به فارسی ماشین های (دستگاه های ) کنترل عددی ترجمه می شود.نسل اول این دستگاه ها NC ها بوده اند یعنی کامپیوتر را نداشته است و دستگاه طبق منطقی خاص دستورات را درک می کرده مثلا با استفاده از کارت های پانچ شده.

به عنوان مثال در دستگاه تراش برای دستور پیشروی بدین صورت عمل می شود که قسمت ساپورت دستگاه را بوسیله دسته چرخان به جلو میبریم در ماشین های NC این کار توسط یک سری دستورات پانچ شده بر روی نوار پانچ صورت می گرفت در دستگاه های CNC امروزین اینکار توسط یک کد صورت می گیرد .

پس یک دستگاه CNC عملا همان همان دستگاه دستی ساده می باشد که قابلیت فرمان پذیری از طریق کد ها و منطق ریاضیاتی را دارد در این دستگاه حضور کاربر (اپراتور) برای کار با دستگاه محدود به ایستادن این فرد پشت بخش کنترل کننده دستگاه می باشد و نوشتن برنامه های حرکتی آنهم فقط برای یکبار ، دیگر دستگاه این عمل را بصورت خودکار هر چند بار که بخواهیم تکرار می نمایدالبته بدون حضور کاربر.

بدنه این دستگاه تقریبا شبیه دستگاه های دستی می باشند یک CNC فرز عملا همان بدنه سخت افزاری فرز دستی را دارد همینطور برای CNC تراش و CNC سنگ و...

تنها تفاوت اضافه شدن بخش کنترل گر میباشد (البته این تفاوت بصورت عام می باشد ولی به صورت خاص مطمئنا بخش الکترونیکی هم تغییر کرده است ).

اما بخش کنترلگر ،این بخش ،بخش اصلی یک دستگاه CNC می باشد در صنعت این بخش با نام کنترلر CONTROLER خوانده می شود یک دستگاه CNC از هر نوع (تراش،فرز ،سنگ،ابزار تیز کن،تزریق ،پرس ،و...)بیشتربا نوع کنترلرش شناخته شده است مطمئنا آموزشی که به افراد داده میشود در اصل براساس کنترلر این دستگا ه ها می باشد کنترلر های مختلفی برای دستگاه های CNC موجود میباشد مانند فانوک – هایدن هاین، زیمنس – C39 - 2P22 –C15 – فاگورو میتسوبیشی و...زیمنس و هایدن هاین از مارک هایی می باشند که در ایران فراوان استفاده می شوند اما تفاوت های اینها به چگونه است .

منطق در یافت اطلاعات بصورت کد هائی می باشد که با G شروع می شوند به عنوان مثال کد G01 حرکت خطی است G02 و G03 حرکت دورانی می باشند و G90 نوع مختصات را از نظر مطلق بودن یا نسبی بودن مشخص می نماید .

کدهای عنوان شده کدهای عمومی می باشند و در کدهای خاص با توجه به نوع کنترلر شاید شماره کد فرق تماید به عنوان مثال G20 در زیمنس منظور انتخاب سیستم اندازه گیری متریک می باشد ولی این در هایدن هاین کد G70 این کار را امجام میدهد پس همانطور که گفته شد آموزش کدها باید با توجه به نوع کنترلر صورت گیرد خدا را شکر که استاد بنده در دانشگاه کد نویسی را تحت زیمنس و مدل های بالای این مارک به ما یاد داد.

در دانشگاه چه چیزی را از این دستگاهها باید اموخت ·اصول اولیه از بدنه دستگاه و فرمت آنها ·اصول اولیه ای از کدها به عنوان مثال کدها چگونه عمل می نمایند ساده ترین مثال باز هم کد G01 می باشد مثلا در خط فرمان دستگاه تراش تایپ می شود G01 X20 Z-30 F10 S100 M7 دستگاه ابزار را به این نقطه ،با سرعت 10 با هر واخد از پیش تعیین شده با سرعت اسپیندل هزار و...می برد ·آشنائی اولیه با منطق ها مثلا باید انتخاب شود که سیستم اندازه گیری مطلق باشد یا نسبی و یا حتی قطبی متریک باشد یا نه کدهای جانبی برای مشخص کردن سرعت و غیره ·چگونه زیر گروه کاری انتخاب می شود مثلا برنامه ای نوشته شود که دستگاه باید به نقاط مختلف برود و بعد از انجام عملیات در ان محل یک عمل با یک گروه عمل خاص را تکرار کند مثلا برای این کار یک زیر برنامه نوشته میشود که باید هربار دستگاه در ان موقعیت آنها را انجام دهد.

حل چند مثال از قطعات مختلف در تراش و فرزو حتی الامکان در یک دستگاه دیگر نظیر سنگ یا پرس،مثال ها باید به گونه ای باشد که کاربر به سادگی درکی از نحوه انجام کار بدست بیاورد.

جیگ و فیکسچرهای ماشینهای کنترل عددی کامپیوتری(CNC) برای براده برداری سطوح مختلف قطعه توسط یک ماشین کنترل عددی کامپیوتری CNC فقط لازم به یکبار عمل مبنا گیری می باشد؛ در صورتیکه در یک ماشین ابزار سنتی برای هر عملیات نیاز به یکبار مبنا گیری داریم؛ و با استفاده از یک فیکسچر؛ دقت ماشینکاری وابسته به فیکسچر است.

ولی در ماشین ابزار CNC دقت لازم را ماشین ابزار تامین می کند نه فیکسچر.

رایج ترین نگهدارنده هایی که در ماشین های ابزار CNC بکار میروند؛ روبندهای انگشتی (در ماشینهای فرز) است.

چون از آن در انواع کارها می توان استفاده کرد و نیز ارزان هستند و این روبندها معمولا دستی هستند و از روبندهای مکانیزه به ندرت استفاده می شود.

البته چنانچه از ماشینهای CNC در خطوط تولید اتوماتیک استفاده شود به کار گیری روبندهای مکانیزه اجتناب ناپذیرخواهد بود.

در ماشینهای تراش CNC معمولا ازسه نظام ها؛ مرغکهای هیدرولیک؛ کولت و برای کارهای خاص باید فیکسچر مخصوص قطعه را طراحی کرد.از دیگر تجهیزات نگهدارنده که در ماشینهای CNC به کار می روند صفحات و پایه های سوراخ دار؛ پایه فیکسچر های یونیور سال و بکار گیری پالت های چند خانه با روش تعویض دستی یا اتوماتیک می باشند.

تکنولوژی CAD/CAM در خدمت ساخت قطعات صنعتی و صنایع قالبسازی‌ کنترل عددی توسط کامپیوتر CNC شامل مراحل ساختی می‌شود که در آن ماشین براده برداری (فرز یا تراش‌) فرمانهای‌لازم جهت انجام کارهای مختلف بر روی یک قطعه کار را توسط برنامه کامپیوتری نوشته شده توسط شخص عملگر از کامپیوتر دریافت می‌کند و به آن فرامین عمل می‌کند.

[1] از آنجا که فرامین مورد نظر جهت عمل نمودن قسمت مکانیکی دستگاه از اهمیت بالایی برخوردار است هر گونه اشتباه‌در این فرامین می‌تواند باعث ایجاد لطمات جبران ناپذیری برای دستگاه یا قطعه مورد نظر باشد.

با لحاظ نمودن این نکته که‌این فرامین توسط شخص برنامه نویس به مجموعه ماشین CNC وارد می‌شود و این شخص به هر حال می‌تواند جایز الخطاء باشد به نظر می‌رسد استفاده از تکنولوژی که در آن از خطاهای انسانی خبری نباشد و برنامه مورد نظر جهت فرامین لازم به ماشین CNCرا نیز مستقیماً خود کامپیوتر تولید نماید می‌تواند بسیار مفید واقع گردد.

این تکنولوژی هم اکنون در اختیار کشورهای صنعتی بطور کامل قرار گرفته است و در کشورهای رو به توسعه نظیر کشور ما نیز تحقیقات بسیاری در این زمینه در حال انجام گرفتن می‌باشد.[4] لازم به ذکر است در شرایطی که مواردی نظیر کمبود نیروی انسانی خبره برنامه نویس و دستمزد بالای این گونه افراد مطرح می‌باشد نیاز به استفاده از این تکنولوژی که به طور اختصار CAD/CAM، نام دارد به مراتب شدیدتر احساس‌می‌گردد.

پایه و اساس این تکنولوژی همان استفاده از مجموعه سخت‌افزاری و نرم‌افزاری کامپیوتر برای استخراج اتوماتیک‌کدهای برنامه نویسی (G کدها) و سپس انتقال این کدها به فرم مورد پذیرش جهت ماشین CNC بوده و شامل مراحل زیر می‌باشد: [1] الف‌) ترسیم قطعه موردنظر به صورت کاملاً سه بعدی (Surface یا Solide) توسط نرم افزارهای cad نظیر AUTO CAD MECHANICAL DESKTOP, AUTO SURF, CATIA, ب‌) تصمیم‌گیری در مورد نوع ماشین مورد نیاز جهت عملیات براده برداری (فرز یا تراش‌) ج‌) انتخاب ابزار مورد نیاز (این قسمت می‌تواند شامل واریانتهای گوناگون باشد که معمولاً بهترین واریانت مربوط به حالتی‌است که کمترین زمان و بهترین کیفیت همزمان مورد توجه قرار گیرند.) د) استفاده از نرم افزارهای CAM نظیر MASTERCAM, EDGE CAM, HIPER MILL جهت استخراج کدهای‌مورد نظر از طرح کشیده شده در قسمت الف‌.

ه¨ ) مشاهده شبیه سازی حرکت قلم نسبت به قطعه کار درون نرم افزارهای شبیه ساز کامپیوتری نظیر CNCEZ (در صورت‌رضایت بخش بودن این قسمت‌، فرستادن کدهای CNC استخراج شده در این قسمت به دستگاه CNC و تولید نهائی قطعه‌) لازم به ذکر است در تکنولوژی CAD/CAM مواردی نظیر تصمیم‌گیری در مورد ترتیب زمانی عملیات مختلف در روی‌قطعه کار، انتخاب بهترین مسیر براده برداری‌، محاسبه مربوط به سرعت اسپیندل و آهنگ براده برداری‌، انتخاب بهترین ابزارو...

نیز توسط قسمت نرم‌افزاری کامپیوتر انجام می‌گیرد و عملاً نقش انسان در این تکنولوژی فقط منحصر به قسمت الف‌(رسم قطعه سه بعدی‌) می‌گردد.

با توجه به مزایای این تکنولوژی‌، متأسفانه هنوز هم در کشور ما شاهد عمومی شدن این مورد در کارگاهها و بخشهای صنعتی نمی‌باشیم و تنها در بخشهای نظیر صنایع خودروسازی‌، هواپیماسازی و صنایع دفاعی و یا دانشگاهها و مراکز علمی‌می‌توان اثری کمرنگ از این تکنولوژی مشاهده نمود.

دلایل عدم استقبال عمومی کارگاهها و بخشهای صنعتی کوچک و متوسط در این زمینه به شرح زیر می‌باشد: الف‌) گران بودن این تکنولوژی‌ ب‌) انحصاری شدن این تکنولوژی و سری (SECRET) قلمداد نمودن آن از طرف عده معدودی که به نوعی از این‌تکنولوژی بهره‌مند گردیده‌اند.

ج‌) کافی نبودن نیروهای متخصص و متعهد 3ـ شرح قطعه تولیدی‌: قطعه مورد نظر برای تولید که اینزرت آن ساخته شده است نوعی زانویی با سه شاخه می‌باشد که بر روی لبه‌های میزها و دکوراسیونها نصب می‌شود و باعث جلوگیری از صدمه رسیدن به دست انسان و نیز باعث زیبایی دکوراسیون می‌گردد.

نمونه‌دوم که ماکت یک قالب بازی است مربوط به تولید شیشه نوشابه است و از آنجا که این قطعه نیز سطح نسبتاً پیچیده‌ای دارد سعی شده است با این روش در مورد تولید آنها تحقیق گردد.

این قطعات بصورت کاملاً سه بعدی می‌باشد که شکل 1 نشان‌دهنده آنها می‌باشد که در نرم‌افزار Auto CAD 2000 و بصورت کاملاً SOLID و با استفاده از دستورات سه بعدی رسم‌گردیده است‌.[2] 4ـ شرح دستگاه تولیدی‌: دستگاه مورد نظر فرز آزمایشگاهی CNC (فرز سه محوره CNC مدل افقی DN 333 محصول مرکز آموزشی تولیدی‌کفا) است و از قسمتهای سخت‌افزاری و نرم‌افزاری زیر تشکیل گردیده است‌: [5] الف‌) کامپیوتر PENTIUM 333 با حداقل 32MB RAM ب‌) کنترلر جهت برقراری ارتباط بین کامپیوتر و مجموعه مکانیکی فرز ج‌) نرم افزارهای KNC (جهت کمپایل نمودن برنامه استخراج شده و ترجمه آن برای کنترلر دستگاه‌) AUTO CAD 2000 (جهت ترسیم به بعدی قطعه‌)، MASTERCAM (جهت استخراج کدهای CNC و فرستادن آنها به نرم‌افزار KNC (جهت کمپایل شدن‌) د) مجموعه مکانیکی شامل میز دستگاه و موتورهای مرحله‌ای (step motors) و اسپیندل و روبنده‌ها و مجموعه مکشی‌براده‌ها شکل (2) نشان دهنده مجموعه دستگاه و نحوه ارتباط قسمتهای مختلف آن با یکدیگر می‌باشد.

نکته قابل توجه در این است که این دستگاه کاملاً آموزشی بوده و کار انجام گرفته یک کار عملی است که هم اکنون در خط‌تولید قرار گرفته است‌.

5ـ شرح پژوهش انجام گرفته‌: در این پژوهش در مرحله اول باید اطلاعات مربوط به هندسه این دو ماکت کامل می‌شد که این اطلاعات بعد از در نظر گرفتن Scale مورد نظر مبنای ترسیم سه بعدی قطعه در محیط اتوکد می‌گردید.

این اندازه‌گیری‌ها و بدست آوردن اطلاعات به کمک کولیس و ریزسنج انجام گرفت البته در این مرحله نیز می‌توان نقش‌انسان را حذف نمود و به کمک دستگاههای اندازه‌گیری دقیق (CMM) مختصات نقاط مختلف را برداشت و به محیط‌طراحی فرستاد و عملاً ضریب خطا را صفر کرد.

پس از آنکه قطعه در محیط اتوکد ترسیم گردید فایل مربوطه با پسوند خاصی که حلقه ارتباطی نرم افزارهای CAM و CAD است ذخیره شود و به نرم‌افزار MASTERCAM ارسال گردید.

در این نرم‌افزار متغیرهایی نظیر تقدم و تأخر عملیاتهای مختلف نظیر خشن تراشی‌، پرداخت کاری نوع ابزار براده‌برداری‌، میزان پیشروی و همه فاکتورهای مورد نیاز در عملیات ماشین کاری بطور مناسب از طرف کامپیوتر پیشنهاد و در لیست برنامه ماشینکاری اعمال گردید.

[6] همچنین با استفاده از محیط گرافیکی بسیار قدرتمند این نرم‌افزار حرکت ابزار براده برداری نسبت به قطعات خام نظیر قسمتهای مختلف قالب بادی یا سنبه و ماتریس شبیه سازی شده و بصورت انیمیشن‌مشاهده گردید.

شکلهای (5,4,3).

از آنجا که نوع براده برداری و حرکت قلم و نهایتاً استخراج قطعات موردنظر از مواد خام مناسب تشخیص داده شد به‌کامپیوتر دستور استخراج کدهایی که CNC برای حرکت قلم بصورت مورد نظر صادر گردید.

در این مرحله حدود 5000خط برنامه جهت سنبه و 3000 خط جهت ماتریس و 9000 خط جهت یک ظرف قالب باری استخراج گردید که مؤلفین‌ کوچکترین سهمی در نوشتن این حجم از برنامه نداشتند و تنها شاهد استخراج آن از کامپیوتر بودند.

لازم به ذکر است که فرمت (قالب‌) برنامه‌های استخراجی به نوعی بود که با استاندارد ماشینهای فانوک (FANUC) کاملاً سازگاری داشت ولی متأسفانه با استاندارد مربوط به دستگاه CNC مجموعه کارگاهی ابداً سازگاری نداشت‌.

لذا تصمیم گرفته‌شد که تنها از مختصات نقاط استفاده شده در کدهای G00 و G01 برنامه استخراجی استفاده شود و برنامه‌ای جدید نوشته‌شود که این مختصات را به صورت برنامه قابل فهم برای کنترلر دستگاه CNC مجموعه کارگاهی در آورد به نوعی که نرم‌افزارKNC در کمپایل کردن این برنامه نتواند کوچکترین ایرادی به قالب برنامه جدید وارد نماید.

بعد از تحقیق و بررسی در ساختار هر دو فرمت نهایتاً به کشف موارد تضاد و تشابه هر دو استاندارد (استاندارد ماشینهای فانوک و استاندارد ماشین‌CNC کفا) نایل گشتیم‌.

قدم دوم رفع این تضاد به گونه‌ای بود که بتوان با اجرای یک برنامه کامپیوتری ثالث فرمت فانوک را به‌فرمت کفا تبدیل نمود.

از آنجا که برنامه‌های استخراجی از MASTERCAM چندین هزار خط بود مسلماً تغییر و تبدیل فرمتها به یکدیگر کاری نبود که بتوان بدون یک برنامه ثالث و به صورت دستی انجام داد.

لذا یک برنامه کامپیوتری به نام‌ [3]CHANCGE.EXEتدوین گشت که به راحتی کار تبدیل فرمتهای فانوک به کفا را در عرض چند صدم ثانیه انجام‌می‌داد.

بعد از تغییر فرمت برنامه استخراجی توسط MASTERCAM(فرمت فانوک‌) به فرمت قابل قبول توسط کامپایلر وکنترلر دستگاه CNC کفا نوبت به اجراء این برنامه و به دست آوردن محصـول نهائی که همان قطعات سنبه و مـاتریس قالب‌دایکاست و یا قالب بادی بودند، رسید کـه در ادامه به آن پرداخته می‌شود.

6ـ شرح روند تولید قالب به صورت عملی‌: پس از آنکه کدهای تغییر یافته را وارد نرم‌افزار KNC مجموعه کفا نمودیم‌، این نرم‌افزار بدون هیچ ایرادی این کدها را پذیرفت و مجموعه مکانیکی دستگاه آماده اجرای این برنامه پذیرفته شده گردید.

پس از تعیین نمودن نقطه صفر قطعه(PRZ) و تست نهائی حرکت به صورت OFFLINE و مشاهده این حرکت در قسمت گرافیکی نرم‌افزار KNC دستور شروع عملیات مکانیکی صادر گردید و از آنجا به بعد دیگر خود دستگاه به کمک کدهای مربوطه تمامی مراحل از براده برداری تا سوراخکاری قسمتهای مربوط به میله راهنما و سیستمهای راهگاهی را انجام داد در نهایت قطعات سنبه و ماتریس‌به روی ماکت چوبی شکل گرفت و همانگونه که در اشکال 5 و 6 نشان داده شده است جهت استفاده در خط تولید آماده گردید.

7ـ نتیجه‌گیری‌: با استفاده از تکنیک CAD/CAM امکان تهیه برنامه ماشینکاری قطعات پیچیده و متنوع بدون نیاز به برنامه نویس یا عملگر ماهر و در زمان بسیار کم میسر می‌گردد و این در حالی است که حذف بسیاری از موارد دستی در طی مراحل طراحی‌تا ساخت باعث کاهش ضریب خطا نیز می‌گردد.

در ضمن قطعاتی که روشهای معمول عاجز از تولید آنها هستند و در این‌تکنیک با دقت مطلوبی قابل تولید هستند که قطعه مطرح شده در این تحقیق نیز به خاطر سطوح و شعاعهای انحنای مختلفش‌از آن دسته می‌باشد.

محور، راستایی است که به وسیله کنترلر ماشین CNC کنترل می شود محور می تواند خطی باشد (حرکت در طول یک خط راست) یا دایره ای(حرکت دورانی).

تعداد محورهای یک ماشین، توانایی های ماشینکاری آن را مشخص می کند.

یک ماشین 2.5 محوره، واقعا دارای 3 محور است ولی فقط دو محور آن به طور همزمان حرکت می کنند.

البته بیشتر ماشینهایی که استفاده می شوند، دارای سه محور کامل هستند.

برای مراکز ماشینکاری، یک ماشین سه محوره دارای سه محور خطی است و یک ماشین چهار یا پنج محوره دارای سه محور خطی و یک یا دو محور دورانی است.

بنابراین در ماشین 2.5 محوره باید تنها دو محور در یک زمان حرکت کنند و برای عملیات ساده ای همچون سوراخ کاری و بیشتر فرزکاری بکار می رود؛ در حالیکه در ماشین 3 محوره، باید در یک زمان هر سه محور دارای حرکت باشند و برای عملیات پیچیده تری مانند سطوح با اشکال دقیق برای قالب ها به کار می رود.

کاربردهای منطق فازی در ماشین‌های CNC مکانیسم پیچیده و بسیار دقیق مغز انسان که در کنترل پدیده‌ها و حل مسائل مربوطه او را یاری می‌دهد الگوی طراحی و ساخت غالب سیستم‌های کنترل بوده است .

دو قابلیت عمده انسان در کنترل یک سیستم، یکی برخورداری از یک پایگاه دانش قابل انعطاف که همان اطلاعات فنی ذخیره شده در مغز و توانایی اصلاح و تطبیق سریع آن و دیگری انجام ترکیب اطلاعات گوناگون بدست آمده از طریق حواس می‌باشذ لذا افزایش استفاده از سیستمهای هوشمند متکی بر دانش تلاشی برای تحقق توانایی اول و تحقیقات جاری بر روی ترکیب اطلاعات نیز برای تحقق توانایی دوم انسان است .

دراین راستا به کارگیری و ترکیب روشهای هوشمند همچون شبکه‌های عصبی، سیستمهای خبره فازی و آلگوریتمهای تکاملی برای کنترل سیستم‌ها بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند.

مزیت این روشها، امکان بهره‌گیری از قابلیت یادگیری است .

هریک از سیستم‌های هوشمند فوق معمولا دارای پارامترهای تطبیقی هستند که هنگام یادگیری تغییر می‌کنند.

دراین پایان‌نامه دو روش یادگیری خارج خط و روی خط مورد بحث و بررسی قرار گرفته‌اند.

روش اول که توسط نگارنده توسعه یافته است استفاده از اطلاعات عددی بصورت خارج حط برای تولید پایگاه دانش یک کنترل کننده فازی است .

دراین روش با استفاده از اطلاعات عددی بدست آمده از دینامیک تحت کنترل، پایگاه دانش ایجاد می‌شود.

روش دوم روش خودسازمانده می‌باشد که در آن کنترل کننده فازی می‌تواند پایگاه دانش مناسب برای کنترل یک سیستم را هنگام کنترل آن ایجاد کند.

در ادامه، این روشها برای طراحی کنترل کننده محرک محورهای ماشین کنترل عددی کامپیوتری (Cnc) مورد استفاده قرار گرفته است .

علاوه بر پیاده‌سازی الگوریتمهای فوق‌الذکر، دو کاربرد دیگر منطق فازی برای ماشینهای کنترل عددی کامپیوتری ارائه شده است که عبارتند از: 1 - کنترل میزان براده‌برداری 2 - ترکیب اطلاعات بدست آمده از سنسورهای مختلف .

تحقیقات فراوانی بر روی ترکیب اطلاعات صورت پذیرفته و نظریه‌های گوناگونی ارائه شده است .

در ادامه بحث به تشریح برخی از این نظریه‌ها پرداخته و در آخر روشی نیز نگارنده در باب بهره‌گیری از منطق فازی در ترکیب اطلاعات سنسوری ارائه نموده است .

طراحی کنترل‌کننده مقاوم برای یک سیستم CNC سیستمهای CNC برای کارهای ماشین‌ابزار به طور گسترده‌ای در صنعت استفاده می‌شوند.

از مهمترین قسمتهای اینگونه سیستمها واحد کنترل آنهاست ، که نقش هدایت سیستم برای انجام عمل ماشینکاری مطلوب ، روی قطعه کار را بر عهده دارد.

در واقع کیفیت ماشینکاری در این سیستمها، وابسته به واحد کنترل آنها می‌باشد.

هدف از این رساله طراحی کنترل‌کنندهء مناسب ، جهت تعقیب مسیر مرجع حرکت و سرعت مطلوب ماشینکاری، برای سیستمهای CNC مسیر پیوسته می‌باشد.

بدین منظور از مدل یک سیستم CNC خاص استفاده،و کنترل‌کننده‌های مختلفی برای آن طراحی شده است .

کنترل‌کننده‌هایی که در این رساله برای سیستم موردنظر طراحی شده، عبارت از کنترل‌کنندهء اصلاح شده، که در واقع اصلاحی بر واحد کنترل سیستم CNC مورد نظر می‌باشد، کنترل‌کنندهء PID به روش الگوریتم ژنتیک ، کنترل‌کنندهء لغزشی و کنترل‌کنندهء فازی می‌باشند.

با استفاده از نتایج شبیه‌سازی عملکرد سیستم CNC مورد نظر، همچنین عملکرد آن با استفاده از کنترل‌کننده‌های طراحی شده، مورد بررسی قرار گرفته است .

در نهایت مقایسه‌ای بین عملکرد سیستم، با استفاده از کنترل‌کننده‌های مختلف انجام، و مزایا و معایب هر یک بیان گردیده است .

طراحی یک مسیریاب پیوسته تطبیقی و کنترلگریک دستگاه CNC چند محوره نقشه سرعت پیشروی ماکزیمم را برای پرداخت خشن در یک دستگاه فرز CNC بدست می‌آوریم.

و سپس با استفاده از آن مسیرهای حرکت و الگوی سرعت پیشروی را بصورت خارج از خط بهینه‌سازی می‌کنیم.

مدل نیروی استفاده شده در اینجا از نوع صلب لحظه‌ای بوده و پرداخت توسط یک دستگاه سه محوره و با مته انتها-تخت انجام می‌شود.

مسیرهای حرکت را بگونه‌ای تعیین می‌کنیم که پرداخت در حداقل زمان ممکن صورت گیرد و الگوهای سرعت پیشروی را چنان محاسبه می‌کنیم که نیروی وارد شده بر افزایش برش از حد مجاز بیشتر نشود.

همچنین یک درونیاب تطبیقی را ارائه می‌کنیم.

که در آن جهت‌های حرکت با استفاده از مقادیر لحظه‌ای خطای موقعیت اصلاح می‌شود و در مواردی که خطا از آستانه مجاز بیشتر شود، با کاهش سرعت پیشروی بصورت روی خط، خطا محدود می‌گردد.

در سیستم‌های پیشنهادی اثر اغتشاش گشتاور برشی با استفاده از یک کنترلگر طراحی شده حذف می‌گردد.

نتایج حاصل از شبیه‌سازی روشهای پیشنهادی نشانگر بهبود قابل توجه بازدهی دستگاه CNC است .

طراحی و تحلیل میزسه محوره CNC جهت استفاده در دستگاه برش با آب کنترل عددی که بصورت مخفف با حروف NC نشان داده می‌شود عبارتست از :شیوه راهنمایی ماشین به کمک علامتهایی که بصورت کد یا رمز در آمده‌اند.

که این کدها از حروف الفبا و اعداد تشکیل شده و همچنین از سنبل‌های دیگری بعنوان کد استفاده می‌گردد .

ماشین های NC حافظه نداشته و برای حرکت خودکار،واحد کنترل MCU یک قسمت از اطلاعات را خوانده و آن بلوک را اجرا می‌کند، سپس قسمت بعدی را می‌خواند و به همین ترتیب تا به انتهای برنامه برسد.

دستگاههای کنترل عددی کامپیوتر نیز مانند دستگاههای NC می‌باشند با این تفاوت که به کمک یک کامپیوتر دستگاه دارای حافظه مستقلی می‌باشد.

در CNC سعی برآن است که اعمال MCU برای اجرای بهتر تا حد ممکن داخل نرم‌افزار برنامه‌ریزی شده، و به حافظه فرستاده شود که این خود باعث سادگی سخت افزار گردیده است.

بررسی تفاوت CMM با CNC اگر اولین فکر شما این است که ارزانترین CMM ای را که می توانید پیدا کنید- برای خدمات دادن نمایشی به آن دسته از مشتریانی که فقط متقاضی این قابلیت هستند - بخرید، باید دوباره فکر کنید.

شانس این است که شما تنها به CMM های دارای کنترل کامپیوتری، سرو درایو و CMM هایی که کاملا" با محیط دیجیتالی کارگاه های امروزه ترکیب شده اند، نگاه نکنید.

یقینا" در هر بازار CMM ، محلی برای CMM های دستی ارزان وجود دارد.

ممکن است که آنها انتخاب مناسبی برای بهبود دستگاه های اندازه گیری رومیزی در کارگاههای شخصی باشند.

اما اگر به فکر خرید یک دستگاه CMM دستی به عنوان وسیله اندازهگیری اصلی خود هستند، بروید و اطراف کارگاه خود را نظاره کنید.

از خود بپرسید که چرا شما آن همه پول بابت ماشین های CNC پرداخت کرده اید.

اولین پاسخ این است که آنها در مقایسه با ماشین های دستی 6 تا 10 برابر قابلیت تولید بیشتری دارند.

یک CMM جدید با کنترل کامپیوتری تقریبا" همان محاسن قابلیت تولید را در مقایسه با نوع دستی آن دارد.

حتی اگر CMM های نوع دستی قادر به اندازهگیری قطعات شما باشند، در کسبوکار امروزه شما به سادگی نمیتوانید از عهده زمان انتظار آن برآیید.

شما مجبورید که ماشینهای ابزار خود را در حین اندازهگیر قطعه متوقف کنید و یا با این فکر که قطعات خراب نمی سازید ادامه دهید.

تا اینجا CMM های با کنترلر کامپیوتری با قابلیت تولید 6 تا 10 برابر بیشتر نسبت به انواع دستی CMM بسیار جذاب تر است.

اما این تمام داستان نیست.

ماشینهای ابزار CNC شما بی تعارف کارهایی را انجام خواهند داد که ماشین های ابزار دستی شما در مقایسه با ابعاد و قدرتشان توانایی انجام آن را ندارند.

کارهایی مثل میانیایی هلیکال(Helical) و یا برشهای همزمان چند محوره پیچیده که این برای CMM ها نیز صادق است.

در حالی که اندازهگیری یک شکل پیچیده مثل یک ایرفویل یا یک بدنه اتومبیل اسمبل شده و یا قالب یک بطری از لحاظ تئوری امکان پذیر است ولی مطمئنا" شما سعی نخواهید کرد که این کار را بیشتر از یک بار با CMM دستی انجام دهید.

اسکنیک قطعه موجود برای تولید داده های ابعادی مورد نیاز برای مهندسی معکوس به سادگی حتی از توانایی های یک اپراتور ماهر CMM نیز خارج است.

در نهایت شما نیازمند یک CMM قابل برنامه ریزی با قابلیت شبکه که قابلیت های دیجیتالی دیگر را نیز پشتیبانی کند خواهید بود.

اگر مشتریان شما در حال حاضر چنین نیستند، اما در زمانی نزدیک داده های قطعه را به صورت دیجیتالی برای شما خواهند فرستاد و در بازگشت خواهان اطلاعات دیجیتالی صحت قطعه خواهند بود.

چرا در کنار یک CNC باید یک CMM نیز باشد؟

ساده ترین جواب این است که شما حقیقا" راه دیگری ندارد.

اگر شما میخواهید در بازار امروز فعالیت کنید، دیر یا زود شما مجبور خواهید بود که به همراه قطعاتی که تحویل میدهید، یک گزارش اندازهگیری CMM نیز ارائه کنید.

البته می توانید برای تهیه این گزارش از خدمات اندازهگیری بیرون استفاده کنید و یا قطعه را با ماشین CNC خود اندازه گیری نمایید، اما با این روند زیاد نخواهید توانست که از نظر هزینه رقابت کنید.