تكنولوجيا التحكم الرقمي بالحاسب (CNC)
تكنولوجيا التحكم الرقمي بالحاسب (CNC)
تاريخ ومراحل تطور تقنية التحكم الرقمى بالحاسب :
عام 1952م تم تصنيع أول ماكينة للتحكم الرقمي , وكانت ذات ثلاث محاور وتعمل بواسطة شريط مثقب . وفي 1954م تم الإعلان رسمياً عن تطبيق تقنية التحكم الرقمي ,وبعدها بحوالي ثلاث سنوات تم أول إنتاج لهذه الماكينات وتركيبها لتكون جاهزة للاستخدام . ومرت ماكينات التحكم الرقمي بثلاث اطوار من التطور منذ بداية ظهورها وحتى الآن. الجيل الاول من الماكينات كانت تحتوي على وحدة تحكم وكانت تستخدم فقط للتحكم الرقمي في ضبط موضع الشغلة بالنسبة لعدة قطع، ولكن كان على المشغل أن يقوم باختيار نوع العدة المستخدمة، السرعات، معدلات التغذية، وباقي المعلومات الهندسية. الجيل الثانى من ماكينات التحكم الرقمى يتم فيها عملية القطع في نفس الوقت الذي يتم فيه التحكم في العلاقة بين الشغلة وعدة القطع، وتم تطوير العديد من الأجزاء الميكانيكية التي تساعد على ذلك مثل Hydrodyamic sliding Bearing وهذه الماكينات يطلق عليها ماكينات التحكم الرقمي NC يتم إدخال المعلومات للتحكم في عملية واحدة إلى الماكينة وبعد الانتهاء من التنفيذ يتم إدخال المعلومات الخاصة بالعملية التالية وكلنت تستخدم البطاقات المثقبة لادخال البيانات , ولا يمكن عمل أي تعديل في البرنامج. ولإجراء أي تعديل يحتاج إلى برنامج جديد, ومن عيوب هذه الماكينات أيضا أن سعة ذاكرة التخزين محدودة جدا.
واخيرا ظهرت ماكينات التحكم الرقمي بالحاسب والتحكم الرقمي المباشر .CNC/DNC وقد ساعد التطور الكبير في الحاسبات إلى ظهور الجيل الثالث من ماكينات التحكم الرقمي. وهذه الماكينات تقوم بعدد كبير من عمليات التشغيل كعمليات التفريز، الثقب،الخراطة، التجاويف، السلب. وتستطيع كذلك التشغيل على سطحين للشغلة وهذه تسمى مراكز التشغيلMachining centers.والماكينات التي تقوم بعدد كبير من عمليات التشغيل بالحاسب في ماكينات العدد وهما:
* التحكم الرقمي بالحاسب.
* التحكم الرقمي المباشر.
انظمة التحكم الرقمى والمقارنة بينهم :
يوجد ثلاث انظمة للتحكم الرقمي
التحكم الرقمي (NC) :
هو نظام الية يتم التحكم في معدات التصنيع بواسطة برنامج خاص بالقطعة المراد إنتاجها , ويكون البرنامج في شكل أرقام وحروف ورموز ,ويحفظ علي هيئة شريط مثقب تتم قراءته بواسطة جهاز التحكم في الماكينة . التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC) :
وهو عبارة عن نظام تحكم رقمي يستخدم فيه كمبيوتر( له ذاكرة لحفظ البرامج) للتحكم في ماكينة التحكم الرقمي . ويمثل الكمبيوتر جزء لا يتجزأ من الماكينة , ويمكن برمجة ماكينة التحكم الرقمي مباشرة باستخدام لوحدة مفاتيح الكمبيوتر أو بواسطة شريط مثقب (Punched Tape) يقوم الكمبيوتر بقراءته كما أن بعض ماكينات (CNC) يستطيع فيها الكمبيوتر بالإضافة إلي ما ذكر قراءة البرامج المسجلة علي اسطوانات. مكونات ماكينات التحكم الرقمي بالكمبيوتر.
تشتمل ماكيناتCNC على العكس من الماكينات العادية، على عدد من الوحدات الخاصة وهي:
- وحدة إدخال بيانات التشغيل"مجال التشغيل"
- وحدة تحكم إليكترونية لتشغيل البيانات.
- إدارة رئيسية ذات تحكم إليكتروني.
- محركات تغذية ذات تحكم إليكتروني لكل محور تشغيل.
- نظم قياس إليكترونية لكل محور.
- أعمدة إدارة خاصة للأدلة.
التحكم الرقمي المباشر (DNC) :
وهو عبارة عن نظام تصنيع يقوم فيه كمبيوتر واحد بالتحكم في عدة ماكينات تحكم رقمي بصورة مباشرة , حيث ينتقل برنامج القطعة المعينة المراد إنتاجها من ذاكرة الكمبيوتر مباشرة إلي ماكينة التحكم الرقمي .الفروق بين كلاً من نظامي الـ (CNC) والـ (DNC) :
1. الكمبيوتر في الـ (CNC) يتحكم في ماكينة واحدة , في حين أنه يسيطر علي عدد كبير من الماكينات في حالة الـ (DNC) .
2. الكمبيوتر يكون في مكانه بعيداً عن الماكينات التي يعمل معها في نظام الـ (DNC) ولكننا نجده مباشرة مع الماكينة التي تعمل معه في الـ (CNC).
3. الكمبيوتر في حالة الـ (DNC) ليس هدفه الوحيد التحكم في الماكينات التي تعمل معه بل هو يمثل أيضاً جزء من نظام توفير المعلومات لإدارة المصنع, أما بالنسبة لـ (CNC) فالكمبيوتر يحصر إماكنياته لخدمة الماكينة التي تعمل معه.
4. نسبة لمشاكل التنسيق التي ترافق نظام الـ (DNC) فإنه لا يكون مجدياً من الناحية الاقتصادية إلا في حالة الشركات الكبرى .
والأشكال المبسطة التالية تبين الأجزاء التي تكون الأنظمة الثلاثة التي عرفناها أعلاه (DNC و CNC و NC )
مميزات نظام الـ (CNC) علي نظام الـ (NC) :
1. يمكن إدخال البرامج مباشرة من علي الماكينة وحفظها في ذاكرة الحاسب الملحق بالماكينة .
2. سهولة تصحيح ومراجعة البرنامج وبالتالي التوفير في زمن تصميم البرنامج المطلوب لتصنيع قطع الشغل .
3. كمية المعلومات اللازم إدخالها في برنامج التصنيع أقل, وكذلك السرعة في تنفيذ البرنامج.
المزايا والعيوب الاقتصادية لماكينات التحكم الرقمي بالحاسب (CNC) :
توجد عدة أسباب أدت إلي انتشار ماكينات التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC) في الصناعة . فاستعمال ماكينات الـ (CNC) يمكن أن يحقق المزايا التالية :
1. تحقق درجة من الامان العالى للعامل لوجودة على مسافة كبيرة من الماكينة .
2. استخدام تجهيزات تثبيت (Fixtures) أكثر بساطة من المستخدمة مع الماكينات التقليدية .
3. تحقيق نظام إنتاج أكثر مرونة للتغيرات في جداول الإنتاج .
4. السهولة في تقبل أي تغييرات في تصميم المنتجات لأن ذلك يحتاج فقط إلي تغيير في البرنامج السابق للقطع.
5. .ارتفاع انتاجية العامل حيث يسمح النظام بمتابعة اكثر من ماكينة فى نفس الوقت
6. انتاج منتجات ذات دقة عالية وتطابق العينات المنتجة نظرا لاستخدام نفس البرنامج .
7. انتاج منتجات معقدة يصعب انتاجها على الماكينات التقليدية.
8. تقليل وقت الانتاج الكلى حيث انها لاتحتاج الى ضبط وتجهيز للماكينة الا فى القطعة الاولى فقط.
9. تقليل تكلفة الانتاج الكلية لعدم وجود منتجات مرفوضة لعيوب تصنيعية لعدم وجود اخطاء بشرية فى القياس .
10 - تخفيض كمية المخزون من المنتجات تامة الصنع لامكانية التحكم فى معدل انتاج واوقاتة.
11- تقليل زمن فحص العينات .
12- تخفيض المساحات المطلوبة لتخزين مستلزمات الانتاج.
ويمكن أن نستنتج أن عمليات التشغيل التي يمكن أن يحقق فيها الـ (CNC) فوائد اقتصادية لها الصفات التالية :
1. القطع التي تصنع مكررة في شكل دفع صغيرة أو متوسطة الحجم .
2. هندسة القطع معقدة (من ناحية الشكل).
3. الأزدواجات المطلوبة لتصنيع القطع ضيقة .
4. تشغيل القطع يحتاج لعدة عمليات .
5. كميات المعدن المطلوب إزالته (الرايش) للتصنيع كبيرة .
6. التغيرات في التصميم متوقعة .
7. القطع عالية التكلفة بحيث أن حدوث أخطاء في التصنيع سيكون باهظ التكلفة .
8. الحاجة لفحص جودة المنتج بنسبة 100% .
عيوب استخدام ماكينات الـ (CNC) في الإنتاج:
1. زيادة الصيانة الكهربائية وتنوعها داخل المصنع .
2. ارتفاع التكلفة الابتدائية لماكينات ال ( CNC).
3. ارتفاع تكلفة تشغيل الماكينات .
4. إجراء تدريب جديد للعاملين علي كل المستويات لاستيعاب نظام الـ (CNC) ومتطلباته من برمجة وتشغيل وصيانة .
المقارنة بين ماكينات العدد التقليدية وماكينات الـ (CNC) :
يوجد تشابه في الشكل العام لماكينات العدد التي تعمل بنظام الـ (CNC) وماكينات العدد التقليدية شكل (1 –4( ولكن يوجد فروق أساسية يمكن تلخيصها فيما يلى :-
1- الشكل العام يشابة ماكينات التشغيل التقليدية ولكن محاط بغلاف حماية من الرايش وسائل التبريد ولحجب الضوضاء .
2- الهيكل اكثر قساوة من ماكينات التشغيل التقليدية.
3- عمود نقل الحركة فى ماكينات التشغيل التقليدية شكل القلاووظ بة شبة منحرف بينما فى ماكينات التحكم الرقمى شبة كروى وبة كرات محملية.
4- مصدر الحركة فى الماكينات العادية هو محرك واحد ذو تيار متررد بينما فى ماكينات التحكم الرقمى يوجد محرك خاص بكل اتجاة من نوع محركات الخطوة او المحركات الهيدروليكية.
5- دقة عمليات التشغيل تبلغ 0.01 مم وتعتمد على مهارة العامل بينما تبلغ الدقة لماكينات التحكم الرقمى 0.001 مم وتعتمد على نوع نظام التحكم المستخدم.
6- الماكينات العادية تحتاج الى عمالة ماهرة بينما ماكينات التحكم الرقمى تحتاج عمالة مدربة على تشغيل نظام التحكم وادخال البرامج .
7- التكلفة مرتفعة نسبيا وتبلغ خمسة اضعاف الماكينات العادية .
8- التشغيل يتم يدويا اة اليا ويتم الاعداد لكل عملية تشغيل فى وقتها بينما فى ماكينات التحكم الرقمى التشغيل يكون عن طريق برنامج التحكم الذى يحتفظ بكل عمليات التشغيل .
9- التحكم فى الحركة يدويا او ميكانيكيا ولا يمكن تحريك اكثر من محور فى ان واحد بينما يتم التحكم فى حركة اكثر من محور فى ان واحد عن طريق برنامج التحكم.
كيف يتم نقل البيانات او الدخل والخرج اكيد ما دام يوجد جهاز كمبيوتر ويقارن بين
ما يوجد بداخلة على الذاكرة او على الجهاز وما يقرءاة الحساسات او SENSOR
ويرجعة الى الكمبيوتر ليقارن بين الدخل وما يقراءة السينسور (sensor) حتى نصل الى اقل نسبة
خطاء ممكنة وبهذا نصل الى اعلى دقة وجودة عالية ونرى كيف تنتقل البيانات .
نموذج أمتحان CNC
ما يوجد بداخلة على الذاكرة او على الجهاز وما يقرءاة الحساسات او SENSOR
ويرجعة الى الكمبيوتر ليقارن بين الدخل وما يقراءة السينسور (sensor) حتى نصل الى اقل نسبة
خطاء ممكنة وبهذا نصل الى اعلى دقة وجودة عالية ونرى كيف تنتقل البيانات .
توجد ثلاث مراحل أساسية لتصنيع قطعة الشغلة على ماكينة CNC :
1- تحويل الشكل الهندسى الى برنامج تحكم رقمى أى ترتيب عمليات التشغيل .
2- ادخال البرنامج وحفظه فى الذاكرة الخاصة ببرامج ال CNC .
3- تصنيع قطعة الشغلة بالتحكم فى الحركات المطلوبة على الماكينة على حسب البرنامج .
ان برنامج NC هو فى الاساس سجل للحركة النسبية بين أداة القطع وقطعة الشغلة .
ونصنف المعلومات المطلوبة لنظام التحكم من خلال برنامج NC الى ثلاثة أنواع وهى :
1- معلومات خاصة بعلاقة ( أداة القطع / قطعة الشغلة ) من حيث الموقع والاتجاه ومقدار الازاحة
2- معلومات خاصة بمقدار تغير علاقة (أداة القطع / قطعة الشغلة ) وتحدد بالتغذية والسرعة 3- معلومات متنوعة ضرورية لتوفير بيانات متكاملة وشاملة.
1- تحويل الشكل الهندسى الى برنامج تحكم رقمى أى ترتيب عمليات التشغيل .
2- ادخال البرنامج وحفظه فى الذاكرة الخاصة ببرامج ال CNC .
3- تصنيع قطعة الشغلة بالتحكم فى الحركات المطلوبة على الماكينة على حسب البرنامج .
ان برنامج NC هو فى الاساس سجل للحركة النسبية بين أداة القطع وقطعة الشغلة .
ونصنف المعلومات المطلوبة لنظام التحكم من خلال برنامج NC الى ثلاثة أنواع وهى :
1- معلومات خاصة بعلاقة ( أداة القطع / قطعة الشغلة ) من حيث الموقع والاتجاه ومقدار الازاحة
2- معلومات خاصة بمقدار تغير علاقة (أداة القطع / قطعة الشغلة ) وتحدد بالتغذية والسرعة 3- معلومات متنوعة ضرورية لتوفير بيانات متكاملة وشاملة.
نموذج أمتحان CNC
التسميات:
التعليم الجامعى
