موضوع پروژه: ماشین های کنترل عددی cnc
دانشجو:
استاد بازبین:
سیستم های CNC
فهرست
فهرست
مقدمه
کنترل عددی چیست؟
تاریخچه کنترل عددی
فرق CNC , NC توضیح دهید؟
انواع سیستم های کنترل ( مدار باز – مدار بسته )
کاربرد های CNC , NC
چه دستگاه هایی سیستم کنترل عددی کارمی کند
روند توسعه ماشینهای CNC :
اصول کنترلی دستگاه : CNC
بلوک دیاگرام دستگاه CNC
برنامه ریزی دستگاه CNC
انواع ماشین CNC
الف-ماشین های ابزار
ب-ماشینهای ورقکاری و ماشینهای تجهیزات ساخت
ج-ماشینهای بازرسی کننده و کنترل کننده برای اندازه گیری ابعاد سه بعدی اجسام
مزایا , معایب و کاربردهای CNC :
موارد کاربرد ماشین ابزارهای CNC :
انواع CNC از نظر تعداد محورها
انواع CNC از نظرتعداد موتور:
تعریف برنامه NC & CNC
اصول اولیه از بدنه دستگاه و فرمت آنها
توضیح مختصری در مورد کدهای CNC
کدهای ماکرو:
کد های مختلف مربوط به برنامه نویسی:
کدهای معروف ماشینهای کنترل عددی :
نوشتن یک برنامه :
از چه نوع موتوری در ماشین های CNC استفاده می شود ؟
برنامه ریزی دستگاه CNC
نگاه کلی به G-Code
مقدمه
مقدمه
امروزه قطعات صنعتی دارای پیچیدگی های هندسی متفاوتی می باشند که فقط با استفاده از ماشین ابزارهایی با دقت بالا قابل تولید اند. با پیشرفت چشمگیری که در صنعت الکترونیک در دهه هفتاد میلادی به وجود آمد بکارگیری مینی کامپیوتر ها در صنعت ماشینکاری مرسوم گردید
«1». ماشین ابزارهایی که به کمک کامپیوتر هدایت می شدند CNC نام گرفتند. به کمک CNC به تدریج دقت مورد نیاز برای تولید قطعات پیچیده در صنایع مختلف مانند هوافضا و قالب سازی حاصل شد.
«1». با دست یابی به تلرانسهای بسیار دقیق برای تولید یک قطعه تدریجا اندیشه بالاتر بردن سرعت تولید نیز قوت یافت. با ساخت ابزارهایی با سختی زیاد، شرایط برای بالا بردن نرخ تولید نیز بهبود یافت
«2». تا اینکه امروزه با بکارگیری تکنیکهای ماشینکاری با سرعتهای بالا قطعاتی با تلرانسهای دقیق در زمان بسیار کوتاهی تولید می گردند
«3». برای دست یابی به قابلیت ماشین کاری با سرعتهای بالا می باید در زمینه های مختلف مانند
طراحی سازه ای، کنترل ارتعاشات خود برانگیخته، یافتن بهترین نرخ براده برداری و کنترل حرکت و سرعت در راستای مسیر مورد نظر به پیشرفتهایی دست یافت
«2». کنترل حرکت در راستای یک مسیر در ماشینهای CNC در واحد درونیاب صورت می گیرد. اکثر درونیابهای CNC فقط قابلیت درونیابی در راستای خط و دایره را دارا می باشند
«3». به دلیل اینکه برای ماشینکاری یک مسیر منحنی شکل در حالت عمومی با بکارگیری این نوع درونیابها نیاز به شکسته شدن منحنی به قطعاتی از خط و دایره می باشد، لذا این دو نوع درونیابی به تنهایی
پاسخگوی همه کاربردها از جمله ماشینکاری در سرعتهای بالا، نیستند «4». بنابراین بکارگیری نوع دیگری از درونیابها یعنی درونیابی در راستای یک منحنی ضروری به نظر می رسد. محققین مختلفی در این زمینه به تحقیق پرداخته اند و الگوریتمهای مختلفی را بر مبنای بکارگیری منحنی های پارامتری چند جمله ای در حالت عمومی ارائه داده اند.
Korn [1] در ابتدا با توسعه درونیابی دایره ای، روشهایی را برای درونیابی منحنی ها درجه دو ارائه داد Korn [4] , Yang , Kong [6] , Huang , Yang [5] با بکارگیری منحنی های پارامتری چند جمله ای روشهایی را برای درونیابی یک منحنی ارائه دادند
اما این روشها قاعدتاً برای درونیابی یک منحنی درجه سه به کار می رود و در بکارگیری منحنی های درجه بالاتر کارآیی لازم را ندارند. به تدریج با بکارگیری مفاهیم B-Spline ها، Bedi [7] و همکاران روش دیگری را برای درونیابی در راستای یک منحنی ارائه دادند.
تقریباً در همین زمان Wang [8] Yang [9] , بر اساس پارامتر سازی طول کمان روش بسیار مناسبی را برای مساله درونیابی Real-Time در راستای منحنی ارائه دادند.که این روش برای بکارگیری در CNC نسبتاً رواج یافت. با بهبود روش پارامتر سازی طول کمان توسط Wang , Wright [10] این روش برای بکارگیری منحنی های درجه پنج بسیار کارا گردید. همچنین این روش توسط Altintas [3] نیز با بکارگیری پروفیل سرعت متفاوتی استفاده شده اتس. اما تمامی این روشه که مبتنی بر پارامتر سازی طول کمان می باشند روشهای تقریبی هستند.
سیستم کنترل عددی چیست؟
کنترل عددی (NC) بصورت های مختلفی در قسمت کنترل ماشین مورد استفاده قرار می گیرد و با این سیستم ابعاد مشخص شده توسط کدها و اعداد معین شده کنترل می گردد با استفاده از این کدها (رمزها) به ماشین دستور داده می شود که عملیات مختلفی را انجام دهد مثل حرکت محور اصلی در جهات مختلف ،روشن وخاموش شدن دستگاه های سرد کننده و سایر عملیت بنابر این موقعیت مکانی (محل) یک شماره در دستگاه کنترل مشخص می گردد.
سیستم کنترل عددی چیست
تاریخچه کنترل عددی
تاریخچه ماشینهای CNC :
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.
نگاه کلی به ماشین های کنترل عددی کامپیوتری CNC
نگاهی کلی به ماشینهای کنترل عددی کامپیوتری CNC
روش سی ان سی در دهه ۴۰ میلادی پدید آمد و ادامه دهنده روش دستگاه های ان سی (کنترل رقمی) بود. از ان سی در جنگ جهانی دوم برای تولید جنگ افزار و پیچ ها استفاده زیادی می شد.
CNCها ماشینهای ابزار مدرن و رباتهای 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.
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 .
تفاوت سیستم های NCوCNC
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 عنوانCNC 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.
تفاوت سیستمهای NC و CNC
گرایش از NC 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.
انواع سیستم های کنترل
(مدار باز – مدار بسته)
انواع سیستم های کنترل ( مدار باز – مدار بسته )
سیستم کنترل مدار باز
در این نوع سیستم کنترل میزان جابه جایی هر محور بدقت تعیین می شود ولی سیستم قادر به کنترل موقعیت محور در طول مسیر نیست . به عبارت دیگر اطلاعات لازم در مورد وضعیت محور رخ دهد سیستم قادر به کشف و رفع آن نخواهد بود . سیستم های مدار باز نسبت به سیستم های مدار بسته ارزان قیمت تر بوده ،چرا که ابزار مانیتورینگ در آنها وجود ندارد و نگهداری آن دشوار نیست.
از سیستم های کنترل مدار باز فقط در ماشین های آموزشی کوچک استفاده می شود که دقت چندانی لازم نیست.
سیستم کنترل مدار بسته
در این نوع سیستم کنترل موقعیت هر محور مرتبا توسط یک دستگاه بدقت اندازه گیری شده و اطلاعات لازم جهت بررسی و مقایسه با موقعیت واقعی به سیستم کنترل ارسال می گردد.
سیستم های مدار بسته با وجود ابزار فیدبک در سیستم شناخته می شوند و موقعیت یابی با درجه بالایی از دقت بدست می آید. معمولا دو نوع ابزار فیدبک در سیستم های مدار بسته مورد نیاز می باشد .
۱-فید بک سرعت دورانی برای اندازه گیری و نمایش سرعت دورانی محور موتور
۲-فیدبک موقعیت برای اندازه گیری و نمایش موقعیت با مکان اسلایدر ها
در ماشین های cnc فید بک سرعت معمولا توسط دستگاهی به نام تاکومتر فراهم می شود.
موارد استفاده از ماشین های CNC
موارد استفاده از ماشین ها CNC
انواع کار هایی که استفاده از ماشین های CNC برای آنها مناسب می باشد عبارتند از :
1 – قطعاتی که به تعدادمحدود ( 1 الی 500 ) ولی به دفعات زیاد تولید می شوند .
2 – قطعات با اشکال هندسی پیچیده مانند قالب ، ابزار ها ، قطعات هواپیما و قطعات ماشین آلات صنعتی
3 – قطعاتی که پروسه تولید آنها شامل عملیات براده برداری متنوع و زیاد می باشد .
4 – حجم براده برداری قابل ملاحظه باشد .
5 – تغییرات فنی طراحی امکان پذیر باشد .
6 – تلرانس ها پایین باشد . ( دقت کار بالا باشد )
7 – قطات گران بها اشد واشبه
8 – قطعاتی که نیاز به بازرسی کنترل کیفیت ( Q.C ) صد در صد دارند .
روند توسعه ماشین های cnc:
® 1949-1952اعلام نیاز نیروی هوائی ایالات متحده وساخت اولین ماشین فرز با کنترل اتوماتیک(عددی) توسط شرکت Parsons با همکاری فنی و تحقیقاتی MIT ® 1958 ابداع زبان برنامه نویسی APT ® 1959 توسعه IC ® 1972 اولین ماشین کنترل عددی با مینی کامپیوترCNC ® 1975 ساخت کنترلر فانوک سیستم 5 و 6 ® 1977-1982 ساخت کنترلر Sinumerik System 7 با میکروپروسسور 4بیتی
روند توسعه ماشینهای CNC :
® 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 ® 96-1995 ساخت کنترلر 810 / 840 سری دیجیتال
اصول کنترل دستگاه CNC
اصول کنترلی دستگاه : CNC
بلوک دیاگرام دستگاه CNC
از آنجایی که یک دستگاه CNC به منظور انجام عملیات به صورت دقیق خودکار به کار می رود لذا برای کنترل آن از سیستم کنترل حلقه بسته استفاده می شود.
اصول کنترلی دستگاه : CNC
بررسی یک سیستم کنترل حلقه بسته:
برای کنترل خروجی یک سیستم از طریق ورودی آن لازم است که در هر زمان از خروجی اندازه گیری به عمل آمده و ضمن تعیین انحراف آن از مقدار دلخواه فرمانی مناسب به ورودی اعمال گردد تا خروجی به میزان مطلوب برسد
Input Data
Reader
Memory
Comparator
Servo motor
Feedback Device
بلوک دیاگرام دستگاه CNC
این عملیات ها در داخل کامپیوتر صورت میگیرد
شکل 1: نمایی از یک کنترل گر CNC
برنامه ریزی دستگاه CNC
برنامه ریزی دستگاه CNC
الف ) ترسیم قطعه موردنظر به صورت کاملاً سه بعدی توسط نرم افزارهای cad نظیر AUTO CAD
MECHANICAL DESKTOP, AUTO SURF, CATIA,
ب ) تصمیم گیری در مورد نوع ماشین مورد نیاز جهت عملیات
ج ) انتخاب ابزار مورد نیاز (این قسمت می تواند شامل متغیرهای گوناگون باشد که معمولاً بهترین متغیرهای مربوط به حالتی است که کمترین زمان و بهترین کیفیت همزمان مورد توجه قرار گیرند.)
د) استفاده از نرم افزارهای CAM نظیر MASTERCAM, EDGE CAM,POWER MILL جهت استخراج کدهای مورد نظر از طرح کشیده شده در قسمت الف .
برنامه ریزی دستگاه CNC
ه) مشاهده شبیه سازی حرکت قلم نسبت به قطعه کار درون نرم افزارهای شبیه ساز کامپیوتری نظیر CNCEZ در صورت رضایت بخش بودن این قسمت ، فرستادن کدهای CNC استخراج شده در این قسمت به دستگاه CNC و تولید نهائی قطعه
1- شکل قطعات از پیش توسط یک برنامه که در سیستم کم (CAM) تولید شده مشخص می گردد. معمولاً برای این منظور هنوز از استاندارد EIA-274-D استفاده می شود که کد جی G-Code هم نامیده می شود،در این استاندارد فایلها مسیر حرکت و عملکرد ترتیبی دستگاه را مشخص می کنند
2- در استاندارد جدیدتر ISO 10303 دستگاه های CNC ،فایل ورودی CAD قطعه کار را تعریف می کند و هر دستگاه با توجه به ابزارها و قابلیت های خود , مسیر حرکت را تولید می کند.
ازنظر نوع ورودی دیتا 2 نوع CNC وجود دارد
به عنوان مثال:
G01 : حرکت خطی
G02 : حرکت دورانی
G90 : نوع مختصات را از نظر نسبی بودن یا مطلق بودن مشخص می کند
انواع ماشین CNC
انواع ماشین CNC
انواع ماشین CNC
ماشین ابزارهای CNC به طور کلی به سه دسته کلّی تقسیم
می شوند:
الف-ماشین های ابزار
ب-ماشینهای ورقکاری و ماشینهای تجهیزات ساخت
ج-ماشینهای بازرسی کننده و کنترل کننده برای اندازه گیری ابعاد سه بعدی اجسام
1-ماشینهای فرز
2-ماشینهای تراش
3-ماشینهای سوراخکاری
4-ماشینهای سنگ زنی دقیق
5-ماشینهای اسپارک EDM و وایرکات
6-ماشینهای لیزر
7-ماشینهای کپی تراش کنترل عددی یا مجهّز به دستگاه دیجیتایزر
الف-ماشین های ابزار
1-ماشینهای جوشکاری
2-ماشینهای پانچ
3-ماشینهای برش توسط جوش
4- ماشینهای فرم
5- ماشینهای خم کاری لوله
ب-ماشینهای ورقکاری و ماشینهای تجهیزات ساخت
ج-ماشینهای بازرسی کننده و کنترل کننده برای اندازه گیری ابعاد سه بعدی اجسام
دو نمونه از ماشینهای این گروه عبارتند از:
CMM : که یک اندازه گیر سه بعدی است .
Profile Projector: سایه نگار
مزایا –
معایب –
کاربردهای
CNC
مزایا , معایب
و کاربردهای CNC :
مزایا CNC :
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
معایب CNC :
1- قیمت نسبتا زیاد 2- تعمیر و نگهداری پیچیده تر و پرهزینه تر 3- نیاز به اپراتور حرفه ای و آموزش دیده و هزینه پرسنلی بیشتر
موارد کاربرد ماشین ابزارهای CNC :
1- تولید قطعات حساس و با دقت بالا 2- تولید قطعات با تیراژ نسبتا زیاد (کمتر از 100000) 3- ساخت قطعات پیچیده ، هر چند که تیراژ کمی داشته باشند (مانند قالب ها)
انواع CNC از نظر تعداد محورها
انواع CNC از نظر
تعداد محورها
به طور کلی بسته به تعداد محورها، 4 نوع CNC موجود می باشد:
دو محوره: این نوع ماشین ها برای تولید قطعات اسباب باز یهای
چوبی و یا قطعات تزیین منازل مورد استفاده قرار می گیرند. در این
نوع ماشینها محور Z وجود ندارد و کاربرد صنعتی ندارند.
سه محوره: این نوع ماشینها متداولترین
CNC های موجود می باشند که کاربرد صنعتی
دارند. در این دستگاه ها شعاع حرکتی محور
X در حد 8 فوت، محور Yدر حد 4 فوت و
محور Z درحدود 6 اینچ می باشد.
انواع CNC از نظرتعداد محورها:
چهار محوره:
اضافه نمودن محور چهارم اجازه میدهد که ابزار برش و فرز حول قطعه بچرخد.
پنج محوره:
با این تعداد محور میتوان حول یک قطعه برشسه بعدی را انجام داد.
اکثر صنایع کوچک و متوسط از CNC های 3 یا 4 محوره
استفاده می کنند. CNC های 5 محوره توسط صنایع کشتی سازی، اتومبیل سازی و هواپیماسازی مورد استفاده قرار می گیرند.
انواع cnc از نظرتعداد موتور:
انواع CNC از نظرتعداد موتور:
در ارتباط با موتور، 2 نوع موتور وجود دارد:
Stepper -1
Servo -2
موتورهای Stepper پس از دریافت سیگنال حرکتی، در جهت مشخص به اندازه گفته شده در برنامه جابجا میشوند ولی به محض اتمام برنامه و متوقف شدن اطلاعات موقعیت نسبت به مبدا پاک میشود و کامپیوتر نمی تواند تشخیص دهد که ابزار برش دقیقاً در چه موقعیتی قرار دارد. در برش های پیچیده استفاده از این موتورها سبب بروز خطا می شود. برعکس در موتورهای Servo بعد از هر نوع حرکتی یک سیگنال حاوی اطلاعات موقعیت ابزار از طرف موتور به کامپیوتر فرستاده می شود.
تعریف برنامه NC و CNC
دستورات و اطلاعات مورد نیاز در قالب حروف و ارقام برای تولید یک قطعه کار را یک برنامه NC& CNC گفته می شود . 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 دریافت 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 .
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
معرفی M کدها که کارهای جانبی مانند روشن کردن پمپ ماده خنک کننده و .
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.
: CNC توضیح مختصری در مورد کدهای
کدهای CNC بر دو نوع G (عمومی) و M (عملگرهای ماشین) می باشند. در هر سطر از برنامه یک G کد و یک M کد قابل استفاده است.
G کدها، کد فرمان بوده و کار آن ها بستگی به نوع سیستم دارد و در سیستم های مختلف متفاوت است. هر G کد بسته به طراح سیستم به عنوان فرمان خاصی مورد استفاده قرار می گیرد. ولی بعضی G کدها برای کار ( فرمان) خاصی استاندارد شده اند؛ به عنوان مثال G01 برای حرکت تغذیه و G00 برای حرکت سریع استاندارد شده اند.
لازم به ذکر است که سازندگان بعضی از سیستم ها امکان تغییر و تعریف کدهای جدید را تعبیه کرده اند و برنامه نویس می تواند کدهای فرمان پیش فرض را تغییر دهد و یا کدهای جدیدی را تعریف نماید.
Mکدها مربوط به ماشین بوده و در ماشینهای همنوع مشترکند. بعضی از M کدها نیز برای کارهای خاصی استاندارد شده اند؛ به عنوان مثال کد M03 حرکت ساعت گرد و M04 حرکت پادساعت گرد محور را موجب می شود و M05 جریان را از خروجی M03وM04 در سیستم قطع کرده و باعث توقف دوران محور می شود.
M کدها از نظر نوع کارکرد و تقدم اجرایی به چند دسته تقسیم می شوند:
از نظر نوع کارکرد در دو دسته کدهای میکرو و کدهای ماکرو قرار می گیرند؛
کدهای میکرو: کدهایی هستند که هر کدام فقط یک کار انجام می دهند مثل M03 که فقط موجب دوران ساعت گرد محور می شود.
کدهای ماکرو:
۱) توقف محور(M05)
۲) اورینت محور(M19)
۳) قرار دادن ماشین در موقعیت تعویض ابزار(M21)
۴) قفل کردن ابزارهای روی محور و انباره در بازو(M22)
۵) باز کردن ابزار از محور (M24)
۶) باز کردن ابزار از انباره (M26)
۷) بیرون آمدن بازو (M28)
۸) چرخش بازو (M31 ,32) (به حالت فلیپ فلاپ عمل می کنند.)
۹) بازگشت بازو (M29)
۱۰) قفل کردن ابزار در انباره (M27)
۱۱) قفل کردن ابزار در محور (M25)
۱۲) باز کردن ابزارهای روی محور و انباره در بازو (M23)
بعد از انجام این مراحل ماشین از موقعیت تعویض ابزار خارج شده و آماده کار می شود.
دسته بندی کدها از نظر تقدم اجرایی: بعضی از این کدها در اول سطر و بعضی دیگر در پایان سطر اجرا می شوند. عموما کدهای Starter متقدم بوده و قبل از G کد اجرا می شوند و Stopper ها متاخر بوده بعد از G کد اجرا می شوند. (M06 به عنوان کد متاخر عمل می کند)
مثال:
N100 G00 x150 y50 z15 s500 f M03
N200 G01 x y z-50 s f100 M05
توضیحات مثال:
در سطر اول Starter،M03 بوده و در ابتدای عملیات، قبل از حرکت ماشین به موقعیت مورد نظر اجرا می شود و محور شروع به دوران می کند.
در سطر دوم Stopper،M05 بوده و در پایان عملیات بعد از رسیدن ماشین به موقعیت مورد نظر اجرا می شود و محور متوقف می شود
آشنایی کامل با انواع کدها، ترتیب و نحوه عملکرد آنها نوشتن برنامه ای کوتاهتر و دقیقتر را برای برنامه نویس آسان می کند.
با توجه به موارد فوق، تست چارت M کد سیستم با توجه به ماشین تحت کنترل، تنظیم می شود و در سیستم به طور مستقل نمی توان کارکرد M کدها را کنترل نمود.
کد های مختلف مربوط به برنامه نویسی:
N ………… شماره خط برنامه
G ………… توابع مقدماتی
X ………… حرکت در راستای محور x
Y ………… حرکت در راستای محور y
Z ………… حرکت در راستای محور z
A ………… حرکت زاویه ای حول محور x
B ………… حرکت زاویه ای حول محور y
C ………… حرکت زاویه ای حول محور z
F ………… نرخ پیشروی
M ………… توابع کمکی
S ………… سرعت اسپیندل
T ………… شماره ابزار
R ………… حرکت سریع محور z
کدهای معروف ماشینهای کنترل عددی :
کدهای معروف ماشینهای کنترل عددی :
G01 Linear Interpolation (G02 Circular Interpolation (CW (G03 Circular Interpolation (CCW G04 Dwell G07 Imaginary axis designation G09 Exact stop check G10 Program parameter input
G11 Program parameter input cancel G12 Circle Cutting CW G13 Circle Cutting CCW G17 XY Plane
G18 XZ Plane G19 YZ Plane G20 Inch Units G21 Metric Units G22 Stored stroke limit ON G23 Stored stroke limit OFF G27 Reference point return check G28 Automatic return to reference point G29 Automatic return from reference point
G30 Return to 2nd, 3rd, 4th reference point G31 Skip function G33 Thread cutting (G34 Bolt hole circle (Canned Cycle (G35 Line at angle (Canned Cycle (G36 Arc (Canned Cycle G40 Cutter compensation Cancel G41 Cutter compensation Left G42 Cutter compensation Right (G43 Tool Length Compensation (Plus (G44 Tool Length Compensation (Minus G45 Tool offset increase
G46 Tool offset decrease G47 Tool offset double increase G48 Tool offset double decrease G49 Tool Length Compensation Cancel G50 Scaling OFF G51 Scaling ON G52 Local coordinate system setting G53 Machine coordinate system selection G54 Workpiece Coordinate System G55 Workpiece Coordinate System 2
G56 Workpiece Coordinate System 3 G57 Workpiece Coordinate System 4 G58 Workpiece Coordinate System 5 G59 Workpiece Coordinate System 6 G60 Single direction positioning G61 Exact stop check mode G62 Automatic corner override G63 Tapping mode G64 Cutting mode G65 Custom macro simple call G66 Custom macro modal call G67 Custom macro modal call cancel
G68 Coordinate system rotation ON G69 Coordinate system rotation OFF G70 Inch Units G71 Metric Units G72 User canned cycle G73 High-Speed Peck Drilling Cycle G74 Counter tapping cycle G75 User canned cycle G76 Fine boring cycle G77 User canned cycle G78 User canned cycle
G79 User canned cycle G80 Cancel Canned Cycles G81 Drilling Cycle G82 Counter Boring Cycle G83 Deep Hole Drilling Cycle G84 Tapping cycle G85 Boring Cycle G86 Boring Cycle G87 Back Boring Cycle G88 Boring Cycle G89 Boring Cycle G90 Absolute Positioning
G91 Incremental Positioning G92 Reposition Origin Point G93 Inverse time feed G94 Per minute feed G95 Per revolution feed G96 Constant surface speed control G97 Constant surface speed control cancel G98 Set Initial Plane default G99 Return to Retract (Rapid) Plane
نوشتن یک برنامه :
یعنی نوشتن مجموعه ای از دستورات قابل اجرا برای کامپیوتر است بطوریکه برنامه های کامپیوتر باید با زبانهای برنامه نویسی شوند .
از چه نوع موتوری در ماشین های cnc استفاده می شود ؟
موتور پله ای stepper motor یا "استپ موتور" که از کلمه "استپ" یا پله می آید یک موتور الکتریکی است که حرکت آن کاملا دقیق و از پیش تعریف شده است . این موتور ورودی الکتریکی دیجیتال را به یک حرکت مکانیکی تبدیل می کند و با ارسال بیتهای 0 و1 به سیم پیچهای آن می توان آنرا حرکت داد و از همین روش برای کنترل آن نیز استفاده می گردد.
واژه پله به معنی چرخش به اندازه درجه تعریف شده موتور است. مثلا استپ موتوری با درجه 1.8 باید 200 پالس دریافت کند تا 360 درجه یا یک دور کامل بچرخد (1.8×200 = 360) و یک استپ با درجه 15 فقط باید 24 پالس دریافت کند تا یک دور کامل انجام بچرخد (15×24=360). این ویژگی فوائد بسیار زیادی دارد از جمله امکان کنترل سرعت دقت بالا و هزینه پایین.
N0080 …
N0090 G00 X100 Y100
N0100 G00 Z-2
N0110 G01 X110 F20 N0120 Y200 F15
N0130 G00 Z10
…N0140
——————–
نمونه ای از G-Code
—————–
برنامه ریزی دستگاه CNC
یکی از محبوب ترین نرم افزارهای مورد استفاده در صنعت نرم افزار Power Mill است
این نرم افزار از سری CAM می باشد
نگاه کلی به G-Code
نگاه کلی به G-Code
کنترلر های مختلفی برای دستگاه های CNC موجود میباشد مانند فانوک ،هایدن هاین، زیمنس فاگورو، میتسوبیشی و…
زیمنس و هایدن هاین از مارک هایی می باشند که در ایران فراوان استفاده می شوند
تفاوت های اینها به چگونه است منطق در یافت اطلاعات بصورت کد هائی می باشد که با G شروع می شوند
2 نوع کد وجود دارد:
1- کدهای عمومی:
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.
2- کدهای خاص: با توجه به نوع کنترلر شاید شماره کد فرق نماید.
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
ساده ترین کد،کد G01 می باشد
مثلا در خط فرمان دستگاه تراش تایپ می شود
.G01 X20 Y34 Z30 F10 S100 M7
دستگاه ابزار را به این نقطه ،با سرعت 10 با هر واحد از پیش تعیین شده با سرعت اسپیندل هزار و…می برد
در بعضی موارد دستگاه می تواند مختصات را به صورت قطبی نیز دریافت کند.
کدهای جانبی مانند M و S کارهای جانبی مانند روشن کردن پمپ ماده خنک کننده ، مشخص کردن سرعت و 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
سیستم کنترل عددی کامپیوتری ( CNC )
ماشینهای کنترل عددی اغلب برای تولید قطعات با تعداد تراکم کم یا متوسط و یا دارای شکاهای پیچیده بکار می رود . ارسال کلیه قوانین و دستورات به مرکز کنترل ماشین برای انجام عملیات و حرکت د قالب کد ها و استاندار های خاص از طریق برنامه ماشینکاری قطعه صورت می گیرد . اطلاعات مورد نیاز برای برنامه ریزی ماشینهای کنترل عددی شامل ابعاد هندسی قطعه ، توابع مقدماتی یا آماده سازی و توابع متفرقه یا کمکی می باشد .
سیستم های طراحی و ساخت به کمک کامپیوتر ( CAD /CAM )
CAD/CAM به مفهوم طراحی و ساخت به کمک کامپیوتر می باشد ، در واقع بکارگیری کامپیوتر در کلیه مراحل ، نقشه کشی ، ساخت ، تولید ، کنترل کیفیت و بازرسی ، بسته بندی محصول می باشد . با استفاده از سیستم های CAD/CAM می توان آخرین تغییرات طراحی را براحتی و به محض تصویب آنها به مرحله اجرا گذاشت و در نتیجه میزان تاخیرات زمانی و فعالیت های نقشه کشی و نیز ضایعات ناشی از ساخت ، آزمایش و یا اشتباه کاهش یافت و برنامه ریزی های تولید به سهولت انجام می شود .
CAD : طراحی به کمک کامپیوتر
CAM : ساخت به کمک کامپیوتر
تعریف کنترل عددی ( NC )
کنترل عددی را می توان به صورت یک اتوماسیون یا برنامه ریزی تعریف نمود که در آن فرایند توسط اعداد ، حروف و سنبل ها کنترل می شود . اعداد ، حروف و علائم که بطور منطقی برای هدایت یک ماشین مورد استفاده قرار می گیرد برنامه نامیده می شود .
کنترل عددی مستقیم ( DNC )
با بهم مرتبط کردن کنترلرهای CNC و تحت فرمان قرار دادن آنها توسط یک کامپیوتر مرکزی امکان پذیر می باشد که به آن Direct Numerical Control می گویند .
موارد استفاده از ماشین ها CNC
انواع کار هایی که استفاده از ماشین های CNC برای آنها مناسب می باشد عبارتند از :
1 – قطعاتی که به تعدادمحدود ( 1 الی 500 ) ولی به دفعات زیاد تولید می شوند .
2 – قطعات با اشکال هندسی پیچیده مانند قالب ، ابزار ها ، قطعات هواپیما و قطعات ماشین آلات صنعتی
3 – قطعاتی که پروسه تولید آنها شامل عملیات براده برداری متنوع و زیاد می باشد 4 – حجم براده برداری قابل ملاحظه باشد .
5 – تغییرات فنی طراحی امکان پذیر باشد .
6 – تلرانس ها پایین باشد . ( دقت کار بالا باشد )
7 – قطات گران بها اشد واشبه
8 – قطعاتی که نیاز به بازرسی کنترل کیفیت ( Q.C ) صد در صد دارند .
امتیازات سیستم های CNC
1 – کمتر شدن زمان غیر ماشینکاری
2 – کمتر شدن تعداد fixturure ها
3 – کم شدن lead time
4 – انعطاف بیشتر تولیدو تکرار پذیری
5 – کمتر شدن سرمایه در گردش و کاهش موجودی
6 – بهبود کنترل کیفیت
7 – کوچک شدن محل تولید
8 – توانایی تولید قطعات پیچیده
معایب سیستم های CNC
1 – سرمایه گذاری بیشتر
2 – هزینه بیشتر تعمیر و نگهداری
3 – هزینه بیشتر آموزش پرسنل
اجزای اصلی سیستم کنترل عددی کامپیوتری
معرفی اجزای اصلی
اجزای اصلی یک سیستم CNC عبارتند از :
1 – برنامه و دستورات
2 – واحد کنترل ماشین
3 – ماشین ابزار
برنامه و دستورات
برنامه دستورات در واقع دستورات قدم به قدم است که به ماشین ابزار می گوید که چه کاری بکند . این برنامه بصورت کد های حرفی و عددی در آمده و توسط نوعی دستگاه ورودی به قسمت کنترل وارد می شود و در آنجا دستورات ترجمه شده و به صورت حرکات منظم برای ماشینکاری یک قطعه خاص به ماشین ابزار منتقل می شود .
فرم برنامه
معمولا برنامه ها در فرم ها و قالب های زیر تهیه و به بازار عرضه می شوند که به نمونه هایی از آن اشاره می شود :
1 – کارت کامپیوتری
2 – نوار کاغذی پانچ شده
3 – نوار مغناطیسی
4 – دیسک با علائم الکترونیکی
5 – کامپیوتر
روشهای انتقال برنامه به ماشین
1 – به روش دستی و استفاده از طریق صفحه کلید ( MDI )
2 – به روش اتصال مستقیم CNC به کامپیوتر مرکزی ( DNC )
واحد کنترل
واحد کنترل از اجزا و قطعات الکترونیکی و سخت افزاری تشکیل شده است که برنامه دستورات را خوانده و به اعمال مکانیکی ماشین ابزار تبدیل می کند.
تقریبا تمام ماشین های NC امروزی بایک میکرو کامپیوتری همراهند که به عنوان واحد کنترل ماشین بکار می رود و به این نوع NC ها اصطلاحا CNC می گویند.
عمل پردازش در واحد کنترل در واحد کنترل در پنج مرحله انجام می شود :
1 – ورود اطلاعات
2 –حفظ اطلاعات
3 – حافظه واسطه
4 – حافظه اصلی
5 – خروج اطلاعات
ورود اطلاعات
برنامه ها با توجه به نوع فرمت خاص خود توسط یک واسطه ورود اطلاعات مانند کارتخوان یا مستقیما به وسیلع اپراتور از طریق صفحه کلید به سیستم وارد می شوند .
حفظ اطلاعات
برنامه خوانده شده در یک حافظه اطلاعات نگهداری می شود در این حافظه علاوه بر برنامه ، اصطلاحات هندسی لازم شامل نقاط مبنا و مرجع ، اطلاعات ابزار و اطلاعات ماشین نگهداری
می شوند .
حافظه واسطه
برنامه موجود در حافظه اطلاعات باید قسمت به قسمت پردازش شده و برای اجرا به ماشین ارسال شود . هر لحظه 10 بلوک از برنامه وارد این حافظه شده و پردازش می شود و خطا های احتمالی کشف می شود . مقادیر جابجایی ها برای هر محور محاسبه می شود و به حافظه اصلی ارسال می گردند .
حافظه اصلی
در این حافظه مقادیر ارسالی از حافظه واسطه به مقادیر ظریف تر تقسیم شده و توسط انتراپلاتور ها اندازه های واقعی جابجایی هر محور Set Value محاسبه شده و به درایو مربوط ارسال می شوند .
خروج اطلاعات
مقادیر تنظیم شده از واحد کنترل به لوپ های کنترل موقعیت فرستاده می شوند ، سرعت اسپیندل نیز توسط واحد کنترل ارسال می شود .
تفاوت سیستم ها NC و CNC
سیستم های NC از سخت افزار های الکترونیکی بر پایه تکنولوژی نوار های دیجیتالی برای کنترل استفاده کرده در حالی که CNC ها یک مینی کامپیوتر را برای کنترل ماشین ابزار به کار می گیرند و تا حد امکان مدار های سخت افزاری اضافه را در واحد کنترل حذف می کنند .
شرکت های عمده سازنده کنترولر ها ماشین های CNC
شرکت های عمده سازنده کنترولر ها ماشین های CNC عبارتند از :
1 – شرکت Siemens آلمان سازنده کنترلر های Sinumerik
2 – شرکت Fanuc آمریکا
3 – شرکت Host تایوان
4 – شرکت Hiden hain آلمان
5 – شرکت Cincinati انگلستان
6 – شرکت Mazak ژاپن
وظایف قابل کنترل ماشینهای CNC
سیستم کنترل در ماشینهای تراش و فرز CNC وظایف زیادی دارند که به برخی از آنها اشاره می شود .
1 – روشن و خاموش کردن اسپیندل اصلی
2 – تعیین جهت و سرعت دوران اسپیندل اصلی
3 –حرکت و موضع دهی دقیق ابزار روی دو محور
4 – تعویض ابزار به صورت اتوماتیک
5 – روشن و خاموش کردن سیستم خنک کاری
6 – جابجایی مرغک و در گیری مرغک با قطعه کار
7 – تعویض اتوماتیک قطعه کار
8 – شبیه سازی گرافیکی
ماشین ابزار
سومین قسمت اصلی یک سیستم CNCماشین ابزار می باشد که کار اصلی فرایند یعنی براده برداری را انجام می دهد. این قسمت درحقیقت شامل قطعه کار ، ابزار ، ابزار گیر ، فیکسچر و دیگر اجزا مکانیکی و برقی موجود در ماشین های CNC می باشد . ماشین های ابزار نیز خود به چند گروه تقسیم بندی می شوند:
1 – ماشین هایی که در آن قطعه کار حرکت دورانی و ابزار حرکت خطی دارد مانند تراش CNC
2 – ماشینهایی که در آن قطعه کار حرکت خطی و ابزار حرکت دورانی دارد . مانند فرز CNC
3 – ماشینهایی که به روش تخلیه الکتریکی براده برداری می کنند . مانند وایرکات CNC
4 – ماشینهایی که به روش سایش براده برداری می کنند . مانند سنگ CNC
اجزا مکانیکی و برقی ماشین های CNC
بدنه ماشین
عضوی از ماشین است که سایر اجزا روی آن سوار می شوند لذا باید بسیار مستحکم و مقاوم در برابر ارتعاش و حرارت باشد تا بتواند شتابها و سرعت های بالا را تحمل نماید . عمدتا از چدن خاکستری سخت کاری شده و در بعضی موارد سرامیک و یا گرافیت ساخته می شود .
اسلایدر ها
صفحات صاف و سختی هستند که ابزار گیر یا میز روی آنها به کمک رولبرینگ و سیستم روغنکاری می لغزد . برای کاهش اصطکاک ، اسلایدر ها پوشش داده می شوند یا روی لایه نازکی از هوا یا بالشی از هوا حرکت می کنند .
محور اصلی
موتور اصلی در تراش قطعه کار و در فرز ابزار را می چرخاند . در هر دو حالت موتور باید توان لازم برای برش قطعه کار را داشته باشد .
موتور های محرک محور ها
در ماشین های CNC برای به حرکت در آوردن و پیشروی محور ها در ماشینهای کنترل عددی از محرکه های الکتریکی ، هیدرولیکی و پنوماتیکی استفاده می شود . از جمله عوامل موثر در انتخاب محرکه ها می توان قدرت موتور ، هزینه ، قابلیت ، اعتماد و اطمینان ، مصرف برق و نگهداری آن را نام برد .
پیچ و مهره های ساچمه ای
برای تامین حرکت پیشروی محور ها معمولا از مکانیزم Ball Screw استفاده می شود . برای سهولت حرکت و به حداقل رساندن سایش و لقی از نوعی پیچ و مهره های خاص با گام مشخص استفاده می شود که فضای بین پیچ و مهره با ساچمه های بسیار دقیق پرشده است . به این ترتیب بین پیچ و مهره عمل غلتشی صورت می گیرد نه لغزشی . با وجود ساچمه های دقیق لقی در هنگام معکوس شدن جهت حرکت به حداقل می رسد و حرکتی بسیار نرم و دقیق راحاصل می نماید .
ابزار های برشی ماشینهای cnc
آشنایی با ابزار های مدرن براده برداری
یکی از مهمترین ویژگی های که ابزار های براده برداری باید داشته باشند حفظ درجه سختی در حرارت بالا به هنگام براده برداری میباشد مهمترین مواد ابزاری ، آلیاژ هایی هستند که بتواند در بالاترین درجه سختی خود را حفظ نمایند .
ابزار های براده برداری CNC بیشتر از جنس HSS ، کاربید های فلزات سخت ، سرمیت ها ، سرامیک ها ، CBN ها و الماس های چند کریستاله میباشند .
خصوصیات ابزار های مدرن براده برداری
الف ) سختی بالا
ب ) گرم سختی
ج ) چقرمگی
د ) صلبیت بالا
پارامتر های ماشین کاری
سرعت برش
سرعت محیطی خطی لبه برنده بزار در فرزکاری و یا سرعت محیطی قطعه کار در تراشکاری را سرعت برشی گویند . به عبارت دیگر سرعت برشی طول براده ایجاد شده در مدت یک دقیقه می باشد . واحد آن متر بر دقیقه که با حرف VC نمایش می دهند .
VC = 𝜋. 𝑑.𝑛 1000
سرعت برشی از رابطه زیر به دست می آید :
در رابطه بالا
VC = سرعت برشی بر حسب m/min
d = قطر کار و یا ابزار بر حسب mm
n = تعداد دوران اسپیندل بر حسب دقیقه / دور
سرعت پیشروی feed
سرعت جابجایی ابزار به ازای هر دور گردش قطعه کار در تراشکاری وسرعت جابجایی قطعه کار به ازای هر دور گردش ابزار در فرزکاری را سرعت پیشروی می گویند.
سرعت پیشروی با حرف اختصاری F نمایش داده می شود که برای انتخاب آن باید موارد زیر را در نظر گرفت :
الف – افزایش پیشروی باعث افزایش توان مصرفی می شود .
ب – با کاهش پیشروی همراه با افزایش سرعت برشی صلفی سطح بالاتری به دست می آید .
د- کاهش پیشروی باعث پیوستع شدن براده ها در ماشین تراش می شود .
ه – انتخاب سرعت پیشروی مناسب در تراشکاری ، بستگی به جنس قطعه کار ، جنس ابزار و کیفیت سطح مورد نظر بستگی دارد .
F = 8 ×𝑟 ×𝑅𝑧
با مشخص بودن کیفیت و صافی سطح ( RZ ) و شعاع نوک دنده ( r ) مقدار پیشروی از رابطه زیر بدست می آید :
عمق براده
میزان نفوظ ابزار در داخل قطعه کار در هر مرحله براده برداری را عمق براده می گویند .که بر توان جذب شده مصرف شده توسط موتور اصلی اسپیندل تاثیر مستقیم دارد . بهترین عمق براده برابر یا مقدار پیشروی می باشد ، در صورتیکه ماشینکاری با سرعت مناسب صورت گیرد .
اصول اولیه برنامه نویسی ماشین های CNC
دستگاه های مختصات دهی و کاربرد آن در برنامه نویسی
اصول اولیه برنامه نویسی جهت هدایت ابزار و یا قطعهکار در ماشین های CNC ، آشنایی و به کارگیری سیستمهای متعارف و استفاده از ویژگی های آن می باشد . لذا یادآوری مطالبی چند از بحث های مربوطبه دستگاه های مختصات ضروری به نظر می رسد .
محور های مختصات
محور مختصات یک خط راست است که که دارای مشخصات زیر می باشد :
دارای مبدامی باشد .
دارای جهت می باشد.
.دارای واحد اندازه گیری می باشد
در محور های مختصات همواره یک نقطه با طول صفر به عنوان مبدا انتخاب می شود که اندازه ها در جهت مثبت محور افزایش یافته و در جهت خلاف محور کاهش می یابند و واحد اندازه گیری معمولا میلیمتری یا اینچی می باشد .
دستگاه مختصات متعامد
چنانچه بخواهیم موقعیت یک نقطه را در یک صفحه مشخص کنیم از یک دستگاه مختصات متعامد دو بعدی استفاده می کنیم . دو محور X و Y دارای خصوصیات زیر می باشند .
دو محور بر هم عمودند
دو محور در نقطه مبدا با هم مشترک هستند
دستگاه مختصات سه بعدی ( فضایی )
سیستم مختصات برای نقاطی که در یک صفحه واقع شده می باشند مورد استفاده قرار می گیرد . چنانچه نقطه مورد نظر در فضا باشد به یک محور دیگر عمود بر صفحه دو محورفوق الذکر رسم نمائیم . برای تعیین محور سوم که عموما Z نامهده می شود از سه انگشت دست راست مطابق شکل زیر استفاده می کنیم . اگر انگشت شست درست راست در جهت مثبت محور X باشد ، انگشت سبابه جهت مثبت محور Y و انگشت وسط جهت مثبت محور Z را نشان خواهد داد . رعایت ترتیب محور های سه گانه برای موارد فوق حائز اهمیت است
دستگاه مختصات قطبی
در این دستگاه ابتدا یک نقطه به عنوان قطب تعریف شده وسپس موقعیت نقطه مورد نظر با تعریف فاصله نقطه تا قطب با R و زاویه خط و اصل بین نقطه و قطب با جهت مثبت محور X با α تعیین می شود و نقطه پارامتر های R با α مشخص می شود
سیستم مختصاتی تراش CNC
معمولا در سیستم های تراش ، دو محور مورد نیاز است تا ابزار را نسبت به قطعه کار حرکت دهیم . محور Z محور تقارن قطعه کار و محور X محور قرار گیری ابزار برش است . همیشه جهت مثبت محور X به طرف ابزار و جهت مثبت محور Z به سمت مرغک دستگاه می باشد .
انواع روشهای موقعیت یابی در برنامه نویسی
در صورتی که بخواهیم یک قطعه در صفحه XY ماشین کاری شود ، به صورتی که ابزار از محل شماره 1 به ترتیب 2 ، 3 و …. و بالاخره به 1 باز گردد ، به ابزار دستوراتی می دهیم که بین این نقاط حرکت کند.
این کار به دو صورت انجام پذیر است :
1 – موقعیت یابی مطلق
2 – موقعیت یابی نسبی
در موقعیت دهی مطلق همیشه موقعیت ابزار نسبت به نقطه مبدا مختصات و در روش نسبی نسبت به موقعیت قبلی آن سنجیده می شود .
انواع سیستمهای کنترل حرکت در ماشین های CNC
کنترل حرکت نقطه به نقطه
در این نوع منترل حرکت ابزار برش به نقاط از قبل تعیین شده هدایت می شود و در آن محل عملیات ماشینکاری را انجام می دهد ، کنترل مسیر مورد نظرنیست بلکه فقظ نقاط آغاز و پایان مهم است و در جایی که لازم است در کوتاه ترین زمان ممکن به یک نقطه برنامه ریزی شده هدف برسد مورد استفاده قرار می گیرد . سرعت ، پیشروی و مسیر هدف مشخص نیست . این حرکت برای سوراخ کاری ، نقطه جوش و ماشین های مته و پانچ مورد استفاده قرار می گیرند و ساده ترین نوع کنترل حرکت می باشند .
کنترل حرکت مستقیم
در این نوع حرکت سیستم کنترل در زمان معین ابزار را در جهتیکی از محور ها حرکت داده و عمل ماشین کاری نیز انجام دهد . مانند فرز کاری قطعات مکعبی شکل .
کنترل حرکت پیوسته
این نوع کنترل گران ترین و پیچیده ترین نوع کنترل می باشد که شامل هر دو نوع کنترل نقطه به نقطه وحرکت مستقیم می باشد . در این نوع سیستم کنترل می توان بیشتر از یک محور را در آن واحد کنترل کرد و تمام شکا های ممکن از قبیل سطوح شیب دار ، منحنی ها و رویه ها را می توان به این صورت ماشین کاری کرد .
انواع نقاط مبنا و مرجع در برنامه نویسی
هدف اصلی در برنامه نویسی CNC تعیین مسیر حرکت ابزار توسط تعریف نقاط تشکیل دهنده مسیر و نحوه حرکت ابزار بین نقاط مذکور می باشد . بدین منظور و با توجه به مطالب بیان شده در بالا مراحل زیر را به ترتیب انجام می دهیم :
1 – تعیین مبدا مختصات برای سیستم فوق که معمولا آنرا روی نقطه صصفر قطعه کار می گیرند .
2 – تشکیل دستگاه مختصات برای تعیین مختصات ، نقاط تشکیل دهنده مسیر
نقطه صفر ماشین
یک دستگاهمختصات ثابت و مشخص روی ماشین های CNC وجود دارد که برنامه نویس باید از آن اطلاع کافی داشته باشد . مبدا مختصات این دستگاه را نقطه صفر ماشین می نامند و با حرف M مشخص می شود و نقطه ای است غیر قابل تغییر که به نقطه صفر ثابت نیز معروف است . این نقطه توسط شرکت سازنده بر روی دستگاه تعریف می شود ، محا استقرار و تعریف این نقطه در ماشین های تراش در گلویی سه نظام و در راستای محور Z ها و در ماشین فرز معمولا در گوشه سمت چگ و در پایین میز فرز تعریف می شود . سیستم کنترل ماشین فقط این نقطه را می شناسد و در حالت عادی ( غیر برنامه ) مختصات نقطه استقرار این نقطه نمایش داده می شود
نقطه صفر قطعه کار
برنامه نویس با توجه به نحوه استقرار قطعه کار روی ماشین ، یک دستگاه مختصات برای قطعه کار خود تعریف می کتد که لازماست محور های این دستگاه از لحاظ نام و جهت محور ها مطابق با سیستم مختصات ماشین باشند . تا برنامه نویس بتواند مسیر حرکت ابزار را برای واحد کنترل ماشین تعویض نماید . در اکثر
موارد چنانچه برنامه نویس موظف باشد که نقطه صفر دستگاه مختصات قطعه کار را بر نقطه صفر ماشین منطبق کند مجبور به انجام محاسبات اضافی برای تعیین مختصات نقاط خواهد بود که ممکن است منجر به خطا شود . لذا این امکان برای برنامه نویس وجود دارد که نقطه دیگری غیر از نقطه صفرماشین را به
عنوان مبدا ، مختصات کار خود در نظر بگیرد . این نقطه را نقطه صفر قطعه کار نمایند و اختصارا با حرف W نشان می دهند و به نقطه صفر متغیر نیز معروف است و با توجه به نحوه اندازه گذاری نقشه تعیین می شود . در برنامه نویسی جهت تراشکاری قطعات ، نقطه صفر قطعه کار را در راستای محور Z و در پیشانی قطعه کار انتخاب می کنند و در فرز کاری قطعات صنعتی معمولا در یکی از گوشه های قطعه کار انتخاب می شود .
نقطه مرجع ابزار گیر
از آنجا که مسیر حرکت نوک ابزار در طول برنامه باید مشخص و تعریف شود . در اکثر موارد ابزار ها دارای طول های مختلفی هستند ، لذا به منظور تعیین دقیق مشخصات لبه برنده ابزار ، باید نقطه مشخصی از ابزار گیر برای ماشین تعریف شده باشد . این نقطه را نقطه مرجع ابزار گیر می گویند که در موقع Tool offset
به لبه برنده ابزار منتقل می شود
نقطه مرجع ( ( Refrence
این نقطه در واقع مبدا دستگاه مختصاتی است که جهت شناسایی و تشخیص موقعیت محور ها و به عبارت دیگر برای کالیبره کردن سیستم اندازه گیری سیستم اندازه گیری محور ها بر روی اکثر ماشین های CNC تعریف می شود . و هر بار که ماشین خاموش و روشن می شود باید توسط اپراتور به این نقطه برسیم تا سیستم اندازه گیری قادر به درک و شناسایی موقعیت اندازه گیری خود باشد
برنامه نویسی ماشین های تراشCNC
برنامه CNC
مجموعه دستور العمل هایی که جهت ماشینکاری یک قطعه لازم است ، طی یک برنامه مرتب شده و به سیستم کنترل ماشین داده می شود . برای براده برداری از یک قطعه توسط ماشین CNCباید اطلاعات کاملی در مورد قطعه کار ، نحوه ماشینکاری ، مسیر حرکت ابزار برشی ، سرعتهای برشی ، دستگاه مختصات و
نقاط صفر به سیستم کنترل داده شود .
ساختار برنامه CNC
اطلاعات مربوط به مسیر براده برداری ، سرعت های برشی ، ترتیب به کاربردن ابزار ها ، فعال کردن انتقال نقطه صفر ابزار و قطعه کار در برنامه گنجانده می شود . هر برنامه از اجزا زیر تشکیل می شود :
نقاط صفر به سیستم کنترل داده شود .
1 – نام برنامه
این عنوان از یک سنبل که عموما علامت % است به همراه یک عدد که شماره برنامه می باشد تشکیل شده است و در سیستم کنترل SINUMERIK این عدد بین 1 تا 9999 می تواند تغییر کند . هر برنامه دارای شماره خاص خود است .
در صورتیکه برنامه خارج از کامپیوتر ماشین نوشته شده و سپس به حافظه ماشین وارد شود باید به علامت % عنوان MPF که معرف برنامه اصلی می باشد اضافه شده و سپس شماره برنامه را ذکر نمود .
% MPF 1234
پایان برنامه
انتهای برنامه با یکی از کد های M02 , M30 , M99 مشخص می شود که عموما M02 و یا M30 می باشد .
M02 : کد پایان برنامه برای تولید یک قطعه
M30 : کد پایان برنامه و برگشت به اول برنامه برای تراش قطعه بعدی و تولید انبوه
M99 : کد پایان برنامه و امکان ایجاد تغییرات در برنامه در هنگام برنامه نویسی دستی
متن برنامه
متن اصلی که بین عنوان و علامت پایان برنامه قرار می گیرد ، از تعدادی خط یا بلوک برنامه تشکیل شده است. هر خط برنامه را یک بلوک برنامه گویند . کلیه دستور ها و اطلاعات لازم درباره متغییر هایی مانند سرعت برشی ، سرعت دورانی اسپیندل ، مسیر حرکت ابزار و غیره در این بلوک هت قرار خواهند گرفت .
تقسیم بندی دستور ها از نظر پایداری
دستور هایی اجرائی و اطلاعاتی از نظر پایداری پس از فعال شدن به دو دسته تقسیم می شوند :
دستور های پایدار
دستور هایی هستند که پس از فعال شدن پایدار می مانند تا با دستور دیگری لغو یا جایگزین شوند . در صورتیکه یک دستور پایدار در بلوکی فعال شود برای فعال ماندن در بلوک های بعد نیاز به تکرار آن نیست .
دستور های ناپایدار
دستورهایی هستند که فقط در بلوک خودشان پایدار می مانند لذا برای فعال ماندن در بلوک های بعدی باید دستور دوباره تکرار شود .
کد های عملیاتی اصلی
دستور هایی عملیاتی اصلی دستور هایی هستند که عمدتا برای جابجتیی محور ها ، تعریف سرعتها و واحد های آنها و تعریف دستگاه مختصات قطعه کار استفاده می شوند .
دستور های عملیاتی اصلی با G کد شناخته می شوند .
در جدول صفحه بعدی
دستوراتی که با حروف N مشخص شده اند ناپایدار و دستور هایی که با M مشخص شده اند پایدار می باشند .
دستور هایی که با حرف D مشخص شده اند دستور های پیش فرض سیستم می باشند آنها دستوراتی هستند که پس از روشن کردن سیستم به صورت خوردکار فعال می باشند .
دستور های مشخص شده با * باید در یک بلوک به صورت مجزا قرار گیرند .
توضیحات G کد های مهم
توضیحات فرمان های آماده سازی
فرمان G70 : این فرمان برای تعیین محور های مختصات استفاده می شود . این فرمان بیانگر آن است که محور های مختصات بر اساس واحد اینچی مقیاس گذاری شده .
فرمان G71 : این فرمان برای تعیین محور های مختصات استفاده می شود . این فرمان بیانگر آن است که محور های مختصات بر اساس واحد میلیمتری مقیاس گذاری شده .
فرمان G95 : از این فرمان برای تعریف پیشروی بر حسب mm/rev استفاده می شود.
فرمان G94 : از این فرمان برای تعریف پیشروی بر حسب mm/min استفاده می شود .
در فرمان G95 در صورت عدم چرخش اسپیندل یا محور اصلی پیشروی قطع می شود اما در فرمان G94 پیشروی مستقل از چرخش یا عدم چرخش محور اصلی می شود .
فرمان G96 : از این فرمان برای تعریف دوران محور اصلی با توجه با اینکه با تغییر قطر قطعه کار سرعت برشی ثابت بماند .
که فرمت این دستور به شکل زیر است :
G96 S….. LIMS=… M03/M04/M05
اما در نزدیکی مرکز قطعه کار سرعت دورانی خیلی زیاد بوده که باید کنترل شود به همین خاطر عده دوران را در ماشینها کنترل می کنیم به همین خاطر در کنترلهای زیمنس این کار با دستور LIMS مشخص می شود و در فرمت فوق باید جهت چرخش محور اصلی را نیز مشخص کرد .
فرمان G90 : از این فرمان برای تعیین نوع محور های مختصات به صورت مطلق استفاده می شود . این فرمان یک فرمان حاکم و خودنگهدار است فرمان G91 : از این فرمان برای تعیین نوع محور های مختصات به صورت نسبی یا افزایشی استفاده میشود . این فرمان یک فرمان حاکم و خود نگهدار است .
توضیحات حرکتهای اصلی
فرمان G00 : از این فرمان برای ایجاد حرکت خطی به صورت سریع جهت انتقال ابزار به محل براده برداری و بالعکس استفاده می شود . لازم به ذکر است که حرکت با این فرمان همیشه بدون براده برداری است حالت کلی این فرمان به شکل زیر است :
G00 X… Z…
فرمان G01 : از این فرمان برای عملیات براده برداری به صورت خطی با پیشروی معیین استفاده می شود که فرمت آن به صورت زیر می باشد .
G01 X… Z… F…
در فرمت بالا F مقدار پیشروی را تعیین می کند و یک کد پایدار می باشد
توضیحات انتخاب صفحات کاری
فرمان G17 : برای تعیین صفحه XY به عنوان کاری که برای اعمالی مانند سوراخکاری در تراشکاری به کار می رود .
فرمان G18 : برای معرفی صفحه XZ به عنوان صفحه کاری می باشد .
فرمان G19 : برای انتخاب صفحه YZ به عنوان صفحه کاری می باشد .
توضیحات فرمانهای حرکت دایره ای
از این فرمان ها برای ماشینکاری مسیر دایره ای شکل استفاده می شود که از فرمان G02 برای ماشینکاریدایره ای شکل در جهت عقربه های ساعت و از کد G03 برای ماشینکاری مسیر دایره ای شکل در جهت خلاف حرکت عقربه های ساعت می توان استفاده کرد که فرمت آنها به شکل زیر می باشد :
G02 X… Z… R… F…
G02 K… L… F…
البته فرمت های بالا فقط برای صفحه کاری XZ می باشند .
X , Z : مختصات پایان قوس
R : شعاع دایره یا کمان دایره که در سیستم های زیمنس با CR= نشان داده می شود که معرفی شعاع قوسبه این صورت است که اگر زاویه کمان قوس کمتر از 180 درجه باشد شعاع را با علامت مثبت معرفی می کنیم و اگر زاویه کمان قوس بیشتر از 180 درجه باشد شعاع را با علامت منفی معرفی می کنیم . مطابق مثال های زیر:
G02 X60 Z20 R50 F1
G02 X60 Z20 R-50 F1
تذکر : در ماشینکاری یک مسیر دایره ای کامل نمی توانیم از پارامتر R استفاده کنیم برای این منظور از این پارامتر دو بار استفاده می کنیم یا از پارامتر های L , K استفاده خواهیم کرد .
I , K : مختصات مرکز قوس نسبت به شروع قوس که I فاصله مرکز قوس از نقطه شروع در جهت محور X و K فاصله مرکز قوس از نقطه شروع در جهت محور Z می باشد .
به مثال زیر توجه کنید
G18 G91 G03 X-50 Z-40 I-10 K-30
توضیحات مکث
فرمان G04 : از این فرمان جهت مکس زمانی محور های حرکت به منظور شکستن براده ها یا خارج کردنبراده ها و نیز خنک کاری ابزار استفاده می شود که فرمت آن در ماشینهای مختلف متفائت است که به صورت های زیر می باشند :
G04 P…
G04 X…
G04 F…
G04 S…
S بر حسب دور ، F بر حسب ثانیه ، P برحسب هزارم ثانیه ، X برحسب هزارم دور
توضیحات کد های اصلاح مسیر یا جبران شعاع ابزار
فرمان G41 و G42 : از این فرمان ها جهت اصلاح مسیر با توجه به شعاع ابزار که در قسمت اطلاعات ابزار وارد شده صورت می گیرد .
کد های عملیاتی فرعی
از این کد ها برای راه اندازی و فعال کردن عملیات جانبی و راه اندازی قسمتهای مختلف ماشین مانند فغال کردن اسپیندل ، جهت چرخش آن ، روشن و خاموش کردن سیستم خنک کننده ، باز و بسته کردن سه نظام ، توقف برنامه ، پایان برنامه و … استفاده می شود .
مثال های مختصات و برنامه نویسی فقط پرداخت
مثال 1 )
کد نویسی
N01 G00 X0 Z0
N02 G01 X10 Z0 F0.1
N03 G01 X26 Z-30
N04 G01 X26 Z-40
N05 G01 X40 Z-40
N06 G01 X42 Z-41
N07 G01 X42 Z-59
N08 G01 X40 Z-60
N09 G01 X35 Z-60
N10 G01 X35 Z-70
N11 G01 X24 Z-70
N12 G01 X24 Z-74
N13 G01 X28 Z-74
N14 G01 X28 Z-100
N15 G01 X0 Z-100
مثال 2 )
کد نویسی
N01 G00 X0 Z0
N02 G01 X20 Z0
N03 G01 X25 Z-30
N04 G01 X25 Z-35
N05 G02 X25 Z-43 R4
N06 G01 X28 Z-43
N07 G01 X28 Z-48
N08 G01 X35 Z-48
N09 G01 X35 Z-60
N10 G01 X28 Z-60
N11 G01 X28 Z-65
N12 G01 X25 Z-65
N13 G01 X25 Z-85
N14 G01 X12 Z-85
N15 G01 X12 Z-88
N16 G01 X16 Z-88
N17 G01 X16 Z-106
N18 G01 X12 Z-108
N19 G01 X0 Z-108
تمرین 1
تمرین 2
تمرین 3
تمرین 4
تمرین 5
تمرین 6
پایان
تهیه و تنظیم:
نام خود را بنویسد