التحكم الرقمي بالحاسوب

📅 آخر تحديث: ٢٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 10 صور
الموسوعة الحرة
آلة CNC تعمل على الخشب
تستخدم آلات CNC عادةً نوعًا من سائل التبريد، مثل الزيت القابل للامتزاج بالماء، لمنع الأدوات والأجزاء من السخونة.
مخرطة معدنية تعمل بنظام التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC) مع فتح الباب.

التحكم العددي بالحاسوب ( CNC ) أو التصنيع باستخدام الحاسوب هو التحكم الآلي في أدوات الآلات بواسطة الحاسوب. وهو تطور للتحكم العددي ( NC )، حيث تُدار أدوات الآلات مباشرةً بواسطة وسائط تخزين البيانات مثل البطاقات المثقبة أو الأشرطة المثقبة . ولأن التحكم العددي بالحاسوب يتيح برمجةً وتعديلاً وضبطاً فورياً أسهل، فقد حلّ تدريجياً محل التحكم العددي بالحاسوب مع انخفاض تكاليف الحوسبة. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]

آلة التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC) هي أداة آلية قابلة للمناورة، وغالبًا ما تكون منصة آلية قابلة للمناورة أيضًا، وكلاهما يُتحكم بهما بواسطة الحاسوب وفقًا لتعليمات إدخال محددة. تُرسل التعليمات إلى آلة التحكم الرقمي الحاسوبي على شكل برنامج تسلسلي من تعليمات التحكم في الآلة، مثل G-code وM-code، ثم تُنفذ. يمكن كتابة البرنامج يدويًا، أو في أغلب الأحيان، يُولّد بواسطة برامج التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) أو برامج التصنيع بمساعدة الحاسوب (CAM). في حالة الطابعات ثلاثية الأبعاد ، يُقسّم الجزء المراد طباعته إلى "شرائح" افتراضية قبل توليد التعليمات (أو البرنامج). تستخدم الطابعات ثلاثية الأبعاد أيضًا G-code. [ 4 ]

توفر تقنية التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC) إنتاجية أعلى بكثير من عمليات التصنيع التقليدية في الإنتاج المتكرر، حيث يجب التحكم بالآلة يدويًا (باستخدام أدوات مثل عجلات يدوية أو أذرع) أو ميكانيكيًا بواسطة أدلة نمطية مُصنّعة مسبقًا (انظر آلة البانتوغراف ). مع ذلك، تأتي هذه المزايا بتكلفة كبيرة من حيث النفقات الرأسمالية ووقت إعداد العمل. في بعض عمليات النماذج الأولية والإنتاج بكميات صغيرة ، يستطيع مشغل آلة ماهر إنجاز الأجزاء بجودة عالية حتى أثناء إعداد سير عمل CNC [ 5 ] .

في أنظمة التحكم الرقمي الحاسوبي الحديثة، تتم أتمتة تصميم الأجزاء الميكانيكية وبرنامج تصنيعها بشكل كبير. تُحدد الأبعاد الميكانيكية للجزء باستخدام برامج التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)، ثم تُترجم إلى توجيهات تصنيع بواسطة برامج التصنيع بمساعدة الحاسوب (CAM). تُحوّل هذه التوجيهات (بواسطة برامج المعالجة اللاحقة ) إلى الأوامر المحددة اللازمة لآلة معينة لإنتاج المكون، ثم تُحمّل في آلة التحكم الرقمي الحاسوبي.

بما أن أي مكون معين قد يتطلب استخدام أدوات متعددة - كالمثاقب والمناشير ومجسات اللمس وغيرها - فإن الآلات الحديثة غالبًا ما تجمع عدة أدوات في "خلية" واحدة. وفي تركيبات أخرى، تُستخدم عدة آلات مختلفة مع وحدة تحكم خارجية ومشغلين بشريين أو آليين ينقلون المكون من آلة إلى أخرى. وفي كلتا الحالتين، فإن سلسلة الخطوات اللازمة لإنتاج أي جزء مؤتمتة بدرجة عالية، وتنتج جزءًا يفي بجميع المواصفات الواردة في الرسم الهندسي الأصلي، حيث تتضمن كل مواصفة هامش سماحية.

وصف

نظام التحكم في تحديد المواقع

في أنظمة التحكم الرقمي، يُحدد موضع الأداة بواسطة مجموعة من التعليمات تُسمى برنامج القطعة . ويتم التحكم في تحديد الموضع باستخدام نظام حلقة مفتوحة أو نظام حلقة مغلقة. في نظام الحلقة المفتوحة، يكون الاتصال في اتجاه واحد فقط: من وحدة التحكم إلى المحرك. أما في نظام الحلقة المغلقة، فتُرسل تغذية راجعة إلى وحدة التحكم لتصحيح أخطاء الموضع والسرعة والتسارع، والتي قد تنشأ نتيجة لتغيرات الحمل أو درجة الحرارة. وتُعد أنظمة الحلقة المفتوحة أرخص عمومًا، ولكنها أقل دقة. ويمكن استخدام محركات الخطوة في كلا النوعين من الأنظمة، بينما لا يمكن استخدام محركات المؤازرة إلا في الأنظمة المغلقة.

تتحكم الحركة في محاور متعددة، عادةً محورين على الأقل (X وY)، [ 6 ] بالإضافة إلى مغزل أداة يتحرك في المحور Z (العمق). يتم تحريك موضع الأداة بواسطة محركات خطوية ذات دفع مباشر أو محركات مؤازرة لتوفير حركات دقيقة للغاية، أو في التصاميم القديمة، بواسطة محركات تعمل عبر سلسلة من تروس خفض السرعة. يعمل نظام التحكم ذو الحلقة المفتوحة طالما أن القوى المؤثرة صغيرة بما يكفي والسرعات ليست عالية جدًا. في آلات تشغيل المعادن التجارية ، تُعد أنظمة التحكم ذات الحلقة المغلقة قياسية وضرورية لتوفير الدقة والسرعة والتكرارية المطلوبة .

الإحداثيات الديكارتية

تعتمد جميع مواضع رموز G وM على نظام إحداثيات ديكارتية ثلاثي الأبعاد . هذا النظام عبارة عن مستوى نموذجي يُستخدم عادةً في الرياضيات عند تمثيل البيانات بيانيًا. يُستخدم هذا النظام لرسم مسارات آلة التشغيل وأي عمليات أخرى مطلوبة في إحداثيات محددة. تُستخدم الإحداثيات المطلقة بشكل شائع في الآلات، وتمثل النقطة (0,0,0) على المستوى. تُحدد هذه النقطة على المادة الخام كنقطة بداية أو "موضع مرجعي" قبل بدء عملية التشغيل الفعلية.

وصف الأجزاء

مع تطور أجهزة التحكم، تطورت آلات الطحن نفسها. ومن بين التغييرات التي طرأت، وضع الآلية بأكملها داخل صندوق كبير كإجراء وقائي (مع استخدام زجاج أمان في الأبواب لتمكين المشغل من مراقبة عمل الآلة)، وغالبًا ما تُضاف إليها أقفال أمان إضافية لضمان وجود المشغل على مسافة كافية من قطعة العمل لضمان التشغيل الآمن. معظم أنظمة التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC) الحديثة تُدار إلكترونيًا بالكامل.

تُستخدم أنظمة التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC) في أي عملية يمكن وصفها بأنها حركات وعمليات. وتشمل هذه العمليات القطع بالليزر ، واللحام ، واللحام الاحتكاكي ، واللحام بالموجات فوق الصوتية ، والقطع باللهب والبلازما ، والثني ، والغزل، وثقب الثقوب، والتثبيت، واللصق، وقطع الأقمشة، والخياطة، ووضع الأشرطة والألياف، والتوجيه، والتقاط ووضع العناصر، والنشر.

تعطل الأداة/الآلة

في أنظمة التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC)، يحدث "الاصطدام" عندما تتحرك الآلة بطريقة تضر بها أو بالأدوات أو بالأجزاء التي يتم تشكيلها، مما قد يؤدي إلى انحناء أو كسر أدوات القطع، أو مشابك الملحقات، أو الملازم، أو التجهيزات، أو إلحاق الضرر بالآلة نفسها عن طريق انحناء قضبان التوجيه، أو كسر براغي التثبيت، أو التسبب في تشقق أو تشوه المكونات الهيكلية تحت الضغط. قد لا يتسبب الاصطدام الطفيف في تلف الآلة أو الأدوات، ولكنه قد يتلف الجزء الذي يتم تشكيله بحيث يجب التخلص منه. لا تمتلك العديد من أدوات CNC خاصية تحديد الموضع المطلق للطاولة أو الأدوات عند تشغيلها. يجب "ضبطها" أو "تصفيرها" يدويًا للحصول على أي مرجع للعمل منه، وهذه الحدود مخصصة فقط لتحديد موقع الجزء المراد العمل عليه وليست حدًا صارمًا لحركة الآلية. غالبًا ما يكون من الممكن تحريك الآلة خارج الحدود المادية لآلية التشغيل الخاصة بها، مما يؤدي إلى اصطدامها بنفسها أو تلف آلية التشغيل. تُطبق العديد من الآلات معايير تحكم تحد من حركة المحاور بعد حد معين بالإضافة إلى مفاتيح الحد المادية . ومع ذلك، يمكن للمشغل في كثير من الأحيان تغيير هذه المعايير.

لا تُدرك العديد من أدوات التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC) أي شيء عن بيئة عملها. قد تحتوي بعض الآلات على أنظمة استشعار للحمل في محركات المغزل والمحاور، بينما لا تحتوي أخرى على هذه الأنظمة. فهي تتبع رمز التشغيل المُقدّم بشكل أعمى، ويقع على عاتق المشغل اكتشاف ما إذا كان هناك عطلٌ قائم أو على وشك الحدوث، وعليه إيقاف العملية الجارية يدويًا. تستطيع الآلات المُجهزة بمستشعرات الحمل إيقاف حركة المحاور أو المغزل استجابةً لحالة التحميل الزائد، لكن هذا لا يمنع حدوث العطل، بل قد يُحدّ فقط من الأضرار الناجمة عنه. وقد لا تُؤدي بعض الأعطال إلى تحميل زائد على أي من محركات المحاور أو المغزل.

إذا كان نظام الدفع أضعف من متانة هيكل الماكينة، فسيدفع النظام ببساطة ضد العائق، وتنزلق محركات الدفع في مكانها. قد لا تكتشف الماكينة الاصطدام أو الانزلاق، فعلى سبيل المثال، من المفترض أن تكون الأداة الآن عند 210 مم على المحور X، ولكنها في الواقع عند 32 مم حيث اصطدمت بالعائق واستمرت في الانزلاق. ستكون جميع حركات الأداة التالية خاطئة بمقدار -178 مم على المحور X، وستكون جميع الحركات المستقبلية غير صالحة، مما قد يؤدي إلى مزيد من الاصطدامات مع المشابك أو الملزمة أو الماكينة نفسها. هذا شائع في أنظمة المحركات الخطوية ذات الحلقة المفتوحة، ولكنه غير ممكن في أنظمة الحلقة المغلقة إلا في حالة حدوث انزلاق ميكانيكي بين المحرك وآلية الدفع. بدلاً من ذلك، في نظام الحلقة المغلقة، ستستمر الماكينة في محاولة التحرك عكس الحمل حتى يدخل محرك الدفع في حالة تحميل زائد أو يفشل محرك المؤازرة في الوصول إلى الموضع المطلوب.

يُمكن اكتشاف التصادم وتجنبه باستخدام مستشعرات الموضع المطلق (شرائط أو أقراص التشفير البصري) للتحقق من حدوث الحركة، أو مستشعرات عزم الدوران أو مستشعرات استهلاك الطاقة في نظام القيادة لاكتشاف الإجهاد غير الطبيعي عندما يكون من المفترض أن تتحرك الآلة فقط دون قطع، ولكن هذه ليست مكونات شائعة في معظم أدوات CNC للهواة. بدلاً من ذلك، تعتمد معظم أدوات CNC للهواة ببساطة على الدقة المفترضة لمحركات الخطوة التي تدور عددًا محددًا من الدرجات استجابةً لتغيرات المجال المغناطيسي. غالبًا ما يُفترض أن محرك الخطوة دقيق تمامًا ولا يُخطئ أبدًا، لذا فإن مراقبة موضع الأداة تتضمن ببساطة عدّ عدد النبضات المرسلة إلى محرك الخطوة بمرور الوقت. عادةً لا تتوفر وسيلة بديلة لمراقبة موضع محرك الخطوة، لذا فإن اكتشاف التصادم أو الانزلاق غير ممكن.

تستخدم ماكينات تشغيل المعادن CNC التجارية أنظمة تحكم ذات حلقة مغلقة لحركة المحاور. في هذا النظام، يراقب المتحكم الموضع الفعلي لكل محور باستخدام مشفر مطلق أو تزايدي . يقلل برمجة التحكم السليمة من احتمالية وقوع حادث، ولكن يبقى على المشغل والمبرمج ضمان تشغيل الماكينة بأمان. مع ذلك، شهدت برامج محاكاة التشغيل تطورًا سريعًا خلال العقدين الأولين من الألفية الثانية، وأصبح من الشائع نمذجة جميع مكونات الماكينة (بما في ذلك جميع المحاور، والمغازل، والظروف، والأبراج، وحوامل الأدوات، وذيل الماكينة، والتجهيزات، والمشابك، والمادة الخام) بدقة باستخدام نماذج ثلاثية الأبعاد صلبة ، مما يسمح لبرنامج المحاكاة بالتنبؤ بدقة معقولة باحتمالية وقوع حادث خلال دورة التشغيل. على الرغم من أن هذه المحاكاة ليست جديدة، إلا أن دقتها وانتشارها في السوق يتغيران بشكل ملحوظ بفضل التطورات الحاسوبية. [ 7 ]

الدقة العددية ورد فعل المعدات

في أنظمة البرمجة العددية لآلات التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC)، يمكن لمولد الشفرة أن يفترض دقة آلية التحكم بشكل كامل، أو أن تفاوتات الدقة متطابقة لجميع اتجاهات القطع أو الحركة. ورغم أن استخدام براغي الكرات في معظم آلات التحكم الرقمي الحاسوبي الحديثة يقلل بشكل كبير من الخلوص، إلا أنه لا يزال من الضروري أخذه في الحسبان. يمكن لأدوات التحكم الرقمي الحاسوبي ذات الخلوص الميكانيكي الكبير أن تظل عالية الدقة إذا تم تشغيل آلية القيادة أو القطع لتطبيق قوة القطع من اتجاه واحد فقط، وتم ضغط جميع أنظمة القيادة بإحكام في اتجاه القطع هذا. مع ذلك، قد يؤدي استخدام جهاز تحكم رقمي حاسوبي ذي خلوص كبير وأداة قطع غير حادة إلى اهتزاز أداة القطع واحتمالية حدوث خدوش في قطعة العمل. يؤثر الخلوص أيضًا على دقة بعض العمليات التي تتضمن انعكاس حركة المحاور أثناء القطع، مثل طحن دائرة، حيث تكون حركة المحور جيبية. ولكن يمكن تعويض ذلك إذا كانت قيمة الخلوص معروفة بدقة باستخدام مشفرات خطية أو قياس يدوي.

لا يُعتمد بالضرورة على آلية الارتداد العالي لضمان الدقة المتكررة في عملية القطع، بل يمكن استخدام جسم مرجعي آخر أو سطح دقيق لضبط الآلية على الصفر، وذلك بالضغط بقوة على الجسم المرجعي وتعيينه كنقطة مرجعية للصفر لجميع الحركات اللاحقة المُشفّرة بواسطة نظام التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC). يشبه هذا الأسلوب طريقة التشغيل اليدوي لآلات القطع، حيث يتم تثبيت ميكرومتر على عارضة مرجعية وضبط قرص الورنية على الصفر باستخدام ذلك الجسم كمرجع.

البرمجة

رموز G

تُستخدم أكواد G للتحكم في حركات محددة للآلة، مثل تحريكها أو القيام بعمليات الحفر. تبدأ معظم برامج أكواد G برمز النسبة المئوية (%) في السطر الأول، ثم يتبعه حرف "O" متبوعًا باسم البرنامج (مثل "O0001") في السطر الثاني، ثم رمز النسبة المئوية (%) مرة أخرى في السطر الأخير. يتكون تنسيق كود G من الحرف G متبوعًا برقمين أو ثلاثة أرقام؛ على سبيل المثال G01. تختلف أكواد G اختلافًا طفيفًا بين تطبيقات آلات التفريز والمخارط، على سبيل المثال:

[G00 تحديد المواقع بالحركة السريعة]
[G01 حركة الاستيفاء الخطي]
[G02 حركة الاستيفاء الدائري - باتجاه عقارب الساعة]
[G03 حركة الاستيفاء الدائري - عكس اتجاه عقارب الساعة]
[G04 Dwell (Group 00) Mill]
[G10 ضبط الإزاحات (المجموعة 00) مطحنة]
[G12 جيوب دائرية - باتجاه عقارب الساعة]
[G13 جيوب دائرية - عكس اتجاه عقارب الساعة]

رموز M

[الوظائف المتنوعة للرموز (رموز M)] . رموز M هي أوامر آلية متنوعة لا تتحكم في حركة المحاور. يتكون رمز M من الحرف M متبوعًا برقمين أو ثلاثة أرقام؛ على سبيل المثال:

[M01 إيقاف تشغيلي]
[M02 نهاية البرنامج]
[M03 بدء تشغيل المغزل - باتجاه عقارب الساعة]
[M04 بدء تشغيل المغزل - عكس اتجاه عقارب الساعة]
[M05 إيقاف المغزل]
[تغيير أداة M06]
[M07 سائل تبريد على سائل تبريد رذاذي]
[تشغيل سائل التبريد M08]
[M09 إيقاف تشغيل سائل التبريد]
[فتح ظرف M10]
[إم 11 تشاك قريب]
[محور الدوران M12 لأعلى]
[M13 كلا من M03 وM08 دوران المغزل باتجاه عقارب الساعة وتبريد بالغمر]
[M14 كلا من M04 وM08 دوران المغزل عكس اتجاه عقارب الساعة وتبريد بالغمر]
[M15 إيقاف المغزل وإيقاف سائل التبريد M05 وM09]
[استدعاء الأدوات الخاصة M16]
[M19 توجيه المغزل]
[وضع M29 DNC]
[إعادة ضبط برنامج M30 والترجيع]
[باب M38 مفتوح]
[إغلاق باب M39]
[ترس المغزل M40 في المنتصف]
[اختيار الترس المنخفض M41]
[اختيار الترس العالي M42]
[M53 سحب المغزل] (يرفع مغزل الأداة فوق الوضع الحالي للسماح للمشغل بالقيام بكل ما يحتاج إليه)
[إغلاق ظرف التثبيت الهيدروليكي M68]
[فتح ظرف التثبيت الهيدروليكي M69]
[تقدم ذيل المدفع M78]
[عكس اتجاه ذيل المخرطة M79]

مثال برمجي

% O0001 G20 G40 G80 G90 G94 G54 (بوصة، تعويض القطع، إلغاء، تعطيل جميع الدورات المعلبة، تحريك المحاور إلى إحداثيات الماكينة، معدل التغذية في الدقيقة، نظام إحداثيات الأصل) M06 T01 (تغيير الأداة إلى الأداة 1) G43 H01 (تعويض طول الأداة في الاتجاه الموجب، تعويض طول الأداة) M03 S1200 (يدور المغزل باتجاه عقارب الساعة بسرعة 1200 دورة في الدقيقة) G00 X0. Y0. (التحرك السريع إلى X=0. Y=0.) G00 Z.5 (التحرك السريع إلى z=.5) G00X1. Y-.75 (اجتياز سريع إلى X1. Y-.75) G01 Z-.1 F10 (الانغماس في الجزء عند Z-.25 بسرعة 10 بوصة في الدقيقة) G03 X.875 Y-.5 I.1875 J-.75 (قطع قوس عكس اتجاه عقارب الساعة إلى X.875 Y-.5 مع أصل نصف القطر عند I.625 J-.75) G03 X.5 Y-.75 I0.0 J0.0 (قطع قوس عكس اتجاه عقارب الساعة إلى X.5 Y-.75 مع أصل نصف القطر عند I0.0 J0.0) G03 X.75 Y-.9375 I0.0 J0.0(قطع قوس عكس اتجاه عقارب الساعة إلى X.75 Y-.9375 مع أصل نصف القطر عند I0.0 J0.0) G02 X1. Y-1.25 I.75 J-1.25 (قطع قوس باتجاه عقارب الساعة إلى X1. Y-1.25 مع أصل نصف القطر عند I.75 J-1.25) G02 X.75 Y-1.5625 I0.0 J0.0 (قطع قوس باتجاه عقارب الساعة إلى X.75 Y-1.5625 بنفس نصف قطر الأصل للقوس السابق) G02 X.5 Y-1.25 I0.0 J0.0 (قطع قوس باتجاه عقارب الساعة إلى X.5 Y-1.25 بنفس نصف قطر الأصل للقوس السابق) G00 Z.5 (انتقال سريع إلى z.5) M05 (محددات دوران المغزل) G00 X0.0 Y0.0 (عودة الطاحونة إلى نقطة الأصل) M30 (نهاية البرنامج) %

يُسهم ضبط السرعات ومعدلات التغذية الصحيحة في البرنامج في إنتاج أكثر كفاءة وسلاسة. أما السرعات ومعدلات التغذية غير الصحيحة فتؤدي إلى تلف الأداة، ومحور دوران الماكينة، وحتى المنتج نفسه. وأسرع وأسهل طريقة للحصول على هذه القيم هي استخدام آلة حاسبة متوفرة على الإنترنت. كما يمكن استخدام معادلة لحساب السرعات ومعدلات التغذية المناسبة للمادة. ويمكن إيجاد هذه القيم على الإنترنت أو في دليل الآلات .

أمثلة على آلات التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC)

ماكينة CNCوصفصورة
مطحنةتُترجم هذه الآلات برامج تتكون من أرقام وحروف محددة لتحريك المغزل (أو قطعة العمل) إلى مواقع وأعماق مختلفة. يمكن أن تكون مركز طحن عمودي (VMC) أو مركز طحن أفقي، وذلك حسب اتجاه المغزل. يستخدم العديد منها لغة G-code . تشمل وظائفها: طحن الأسطح، وطحن الأكتاف، والتثقيب، والحفر، وبعضها يوفر أيضًا وظيفة الخراطة. اليوم، يمكن أن تحتوي آلات الطحن CNC على ثلاثة إلى ستة محاور. تتطلب معظم آلات الطحن CNC وضع قطعة العمل عليها أو بداخلها، ويجب أن يكون حجمها على الأقل مساويًا لحجم قطعة العمل، ولكن يتم إنتاج آلات جديدة ثلاثية المحاور أصغر حجمًا بكثير.
مخرطةتقطع هذه المخارط قطع العمل أثناء دورانها، مما يوفر قطعًا سريعة ودقيقة، باستخدام أدوات ومثاقب قابلة للفهرسة . وهي فعالة للبرامج المعقدة المصممة لتصنيع أجزاء يصعب تصنيعها على المخارط اليدوية. تتشابه مواصفات التحكم فيها مع مواصفات مخارط CNC، وغالبًا ما تستطيع قراءة رمز G. تحتوي عادةً على محورين (X وZ)، ولكن الطرازات الأحدث تحتوي على محاور أكثر، مما يسمح بتصنيع عمليات أكثر تعقيدًا. تتميز معظم المخارط الحديثة بأدوات حية، مما يسمح بإجراء عمليات طحن محدودة دون الحاجة إلى إزالة القطعة من مغزل المخرطة. يمكن إكمال عمليات ثانوية باستخدام مغزل فرعي، وهو متحد المحور مع المغزل الرئيسي، ولكنه يواجه الاتجاه المعاكس. يسمح هذا بإزالة القطعة من المغزل الرئيسي، وإجراء عمليات تصنيع إضافية على الجانب الخلفي منها.
قاطع البلازماتتضمن هذه العملية قطع المواد باستخدام شعلة البلازما . تُستخدم عادةً لقطع الفولاذ والمعادن الأخرى، ولكن يمكن استخدامها مع مجموعة متنوعة من المواد. في هذه العملية، يُضخ غاز (مثل الهواء المضغوط ) بسرعة عالية من فوهة؛ وفي الوقت نفسه، يتشكل قوس كهربائي عبر هذا الغاز من الفوهة إلى السطح المراد قطعه، مما يحول جزءًا من هذا الغاز إلى بلازما . تكون البلازما ساخنة بما يكفي لإذابة المادة المراد قطعها وتتحرك بسرعة كافية لدفع المعدن المنصهر بعيدًا عن مكان القطع.
قطع البلازما باستخدام الحاسوب
التصنيع بالتفريغ الكهربائيتُعرف عملية التصنيع بالتفريغ الكهربائي (EDM)، أو ما يُسمى أيضًا بالتصنيع الشراري، أو التآكل الشراري، أو الحرق، أو تشكيل القوالب، أو التآكل السلكي، بأنها عملية تصنيع يتم فيها الحصول على الشكل المطلوب باستخدام التفريغات الكهربائية (الشرارات). تتم إزالة المادة من قطعة العمل بواسطة سلسلة من التفريغات الكهربائية المتكررة بسرعة بين قطبين كهربائيين، يفصل بينهما سائل عازل ويخضعان لجهد كهربائي . يُسمى أحد القطبين قطب الأداة، أو ببساطة "الأداة" أو "القطب الكهربائي"، بينما يُسمى الآخر قطب قطعة العمل، أو "قطعة العمل".

يمكن تقسيم عملية التصنيع بالتفريغ الكهربائي (EDM) بشكل عام إلى نوعين: عمليات "الغمر"، حيث يمثل القطب الكهربائي الشكل الموجب للميزة الناتجة في القطعة، ويقوم التفريغ الكهربائي بتآكل هذا الشكل داخل القطعة، مما ينتج عنه الشكل السالب، وعمليات "السلك". تُعد عمليات الغمر بطيئة نسبيًا مقارنةً بالتصنيع التقليدي، حيث يبلغ متوسط ​​سرعتها حوالي 100 مم³ / دقيقة، [ 8 ] مقارنةً بـ 8 ملايين مم³ / دقيقة للتصنيع التقليدي، ولكنها قادرة على إنتاج ميزات لا يمكن للتصنيع التقليدي إنتاجها. أما عملية التصنيع بالتفريغ الكهربائي السلكي، فتعتمد على استخدام سلك موصل رفيع، عادةً من النحاس الأصفر، كقطب كهربائي، ويتم تفريغه أثناء مروره فوق القطعة المراد تشكيلها. يُعد هذا النوع مفيدًا للمقاطع المعقدة ذات الزوايا الداخلية القائمة (90 درجة) التي يصعب تشكيلها بالطرق التقليدية.

عملية التفريغ الكهربائي باستخدام الغاطس. يتم تشبيع قطعة العمل بمحلول إلكتروليتي، ويتم تطبيق الجهد بين الغاطس العلوي وقطعة العمل السفلية.
آلة متعددة المحاورنوع من آلات الخراطة المستخدمة في الإنتاج الضخم. تُعتبر عالية الكفاءة بفضل زيادة الإنتاجية من خلال الأتمتة. يمكنها قطع المواد بكفاءة إلى قطع صغيرة مع استخدام مجموعة متنوعة من الأدوات في الوقت نفسه. تحتوي آلات الخراطة متعددة المحاور على عدة محاور على أسطوانة تدور حول محور أفقي أو رأسي. تحتوي الأسطوانة على رأس حفر يتكون من عدة محاور مثبتة على محامل كروية وتُدار بواسطة تروس . يوجد نوعان من الملحقات لرؤوس الحفر هذه، ثابتة أو قابلة للتعديل، وذلك حسب الحاجة لتغيير المسافة المركزية لمحور الحفر. [ 9 ]
قاطع نفاث مائيتُعرف أيضًا باسم "القطع النفاث المائي"، وهي أداة قادرة على قطع المعادن أو مواد أخرى (مثل الجرانيت ) باستخدام تيار مائي عالي السرعة والضغط، يصل إلى 60,000 رطل لكل بوصة مربعة، أو خليط من الماء ومادة كاشطة ، مثل مسحوق العقيق. تُستخدم هذه التقنية بكثرة في تصنيع أجزاء الآلات والأجهزة الأخرى. يُعد القطع النفاث المائي الطريقة المُفضلة للتشغيل الآلي عندما تكون المواد المراد قطعها حساسة لدرجات الحرارة العالية الناتجة عن الطرق الأخرى. وقد وجدت تطبيقات في العديد من الصناعات، من التعدين إلى صناعة الطيران، حيث تُستخدم في عمليات مثل القطع والتشكيل والنحت والتوسيع . عادةً ما يكون سُمك المادة التي يُمكن معالجتها باستخدام القطع النفاث المائي محدودًا بضغط التيار المائي، وبتشتت التيار كلما ابتعد عن الفوهة. تحتوي بعض قواطع النفاثات المائية على رأس قطع خماسي المحاور، مما يسمح بقطع أشكال أكثر تعقيدًا، والتعويض عن زاوية القطع لترك الجدار المائل على الخامة بدلاً من الجزء النهائي.
ماكينة قطع المياه من تيبو
ماكينة قطع بالماء
لكمةتُستخدم مكابس التثقيب لثقب المواد الرقيقة وقطعها بسرعة، مثل الصفائح المعدنية والخشب الرقائقي والقضبان الرقيقة والأنابيب. ويُستخدم هذا النوع من المكابس عادةً عندما تكون آلة التفريز CNC غير فعالة أو غير عملية. تتوفر مكابس التثقيب CNC بنوعين: النوع ذو الإطار C، حيث تُثبّت الصفيحة المعدنية على طاولة التشغيل ويقوم مكبس هيدروليكي بدفعها للأسفل، والنوع ذو الإطار البوابي، حيث تُغذّى القضبان/الأنابيب إلى داخل الآلة.
آلة التثقيب قيد التشغيل

أدوات CNC أخرى

قاطع ليزر في مختبر تصنيع رقمي
قاطع نفاث مائي
خشب محفور بالليزر

تتوفر العديد من الأدوات الأخرى بنسخ تعمل بنظام التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC)، بما في ذلك:

تاريخ

من أربعينيات إلى خمسينيات القرن العشرين

تم بناء أولى آلات التحكم العددي في أربعينيات وخمسينيات القرن العشرين، بالاعتماد على أدوات موجودة تم تعديلها بمحركات تحرك الأداة أو القطعة لمتابعة النقاط التي يتم إدخالها إلى النظام على شريط مثقوب . [ 4 ] تم تعزيز هذه الآليات المؤازرة المبكرة بسرعة بأجهزة كمبيوتر تناظرية ورقمية، مما أدى إلى إنشاء أدوات آلات التحكم العددي الحديثة التي أحدثت ثورة في عمليات التشغيل.

العقد الأول من القرن الحادي والعشرين

تلعب أنظمة التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC) دورًا محوريًا في مجال التصنيع، ليس فقط في عمليات الخراطة والطحن التقليدية ، بل أيضًا في آلات ومعدات أخرى، مما يدعم الصناعة التحويلية ويرفع من جودتها وكفاءتها بشكل ملحوظ. ويمكن دمج التصنيع التقليدي القائم على الطرح مع التصنيع الإضافي (الطباعة ثلاثية الأبعاد) لابتكار أسلوب تصنيع جديد [ 10 ] يُعرف بالتصنيع الهجين الإضافي القائم على الطرح (HASM). [ 11 ] ومن الاتجاهات الأخرى دمج الذكاء الاصطناعي مع عدد كبير من أجهزة الاستشعار ، بهدف تحقيق تصنيع مرن . [ 12 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "تعريف التحكم العددي" .
  2. ↑ "ما هي آلة CNC؟" . آلات CNC . تم الاسترجاع بتاريخ 2022-02-04 .
  3. ↑ جروفر، ميكيل ب. (2024-10-28). "الأتمتة - التحكم العددي، والروبوتات، والتصنيع" . موسوعة بريتانيكا . تم الاسترجاع في 2025-03-18 .
  4. 1 2 "ما هي عملية الطحن باستخدام الحاسوب وكيف تعمل: كل ما تحتاج لمعرفته" . 3ERP . 24-06-2022 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-03-2025 .
  5. ↑ سينثيا، إبراهيم. "شرح عملية الطحن باستخدام الحاسوب: كيف تعمل، والأدوات، والاستخدامات الصناعية" . FS Fab .
  6. ↑ مايك لينش، "مفهوم التحكم الرقمي بالحاسوب الرئيسي رقم 1 - أساسيات التحكم الرقمي بالحاسوب"، مجلة ورشة الآلات الحديثة ، 4 يناير 1997. تاريخ الوصول: 11 فبراير 2015
  7. ↑ زيلينسكي، بيتر (2014-03-14)، "المستخدمون الجدد يتبنون برامج المحاكاة" ، ورشة الآلات الحديثة .
  8. ↑ كلوكي، ف.؛ شواد، م.؛ كلينك، أ.؛ فيسيلوفاك، د. (2013-01-01). "تحليل معدل إزالة المواد وتآكل القطب في استراتيجيات التخشين بالتفريغ الكهربائي الغاطس باستخدام درجات مختلفة من الجرافيت" . وقائع مؤتمر CIRP السابع عشر حول التشغيل الكهروفيزيائي والكيميائي (ISEM). 6 : 163-167 . doi : 10.1016/j.procir.2013.03.079 . ISSN 2212-8271 . 
  9. ↑ "آلات متعددة المحاور - نظرة عامة متعمقة" . دافنبورت ماشين . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25-08-2017 .
  10. ↑ تشانغ واي سي، بينيلا جيه إم، كاو جيه إتش، وآخرون. التفكيك الآلي للطبقات لتصنيع الأشكال الصلبة الحرة بالإضافة/الطرح [C]. ندوة تصنيع الأشكال الصلبة الحرة الدولية لعام 1999، 1999.
  11. ↑ دبليو. غرزيك/ (2018). "عمليات وأنظمة التصنيع الهجينة الإضافية والطرحية: مراجعة" (ملف PDF) . مجلة هندسة الآلات . 18 (4): 5-24 . doi : 10.5604/01.3001.0012.7629 (غير نشط في 1 يوليو 2025).{{cite journal}}: صيانة CS1: رقم التعريف الرقمي غير نشط اعتبارًا من يوليو 2025 ( رابط )
  12. ↑ إل سي موريرا، دبليو لي، إكس لو، إم إي فيتزباتريك، وحدة تحكم إشرافية لضمان جودة السطح في الوقت الحقيقي في عمليات التصنيع باستخدام الحاسوب باستخدام الذكاء الاصطناعي، مجلة هندسة الحاسوب والصناعة، 127 (2019)، ص 158-168

للمزيد من القراءة

  • بريتين، جيمس (1992)، ألكسندرسون: رائد في الهندسة الكهربائية الأمريكية ، مطبعة جامعة جونز هوبكنز، رقم ISBN 0-8018-4228-X.
  • هولاند، ماكس (1989)، عندما توقفت الآلة: قصة تحذيرية من أمريكا الصناعية ، بوسطن: مطبعة كلية هارفارد للأعمال، ISBN 978-0-87584-208-0، OCLC 246343673 . 
  • نوبل، ديفيد ف. (1984)، قوى الإنتاج: تاريخ اجتماعي للأتمتة الصناعية ، نيويورك، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية: كنوبف، ISBN 978-0-394-51262-4، إل سي سي إن 83048867 . 
  • رينتجيس، ج. فرانسيس (1991)، التحكم العددي: صناعة تقنية جديدة ، مطبعة جامعة أكسفورد، رقم ISBN 978-0-19-506772-9.
  • وايزبرغ، ديفيد، ثورة التصميم الهندسي (ملف PDF) ، مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) في 7 يوليو 2010.
  • وايلدز، كارل ل.؛ ليندغرين، نيلو أ. (1985)، قرن من الهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، رقم ISBN 0-262-23119-0.
  • هيرين، جولدن إي. "الصناعة تكرم مخترع التحكم العددي" ، ورشة الآلات الحديثة ، 12 يناير 1998.
  • سيجل، أرنولد. "البرمجة التلقائية لأدوات الآلات التي يتم التحكم فيها رقميًا"، هندسة التحكم ، المجلد 3 العدد 10 (أكتوبر 1956)، ص  65-70.
  • سميد، بيتر (2008)، دليل برمجة آلات التحكم الرقمي الحاسوبي (  الطبعة الثالثة)، نيويورك: دار النشر الصناعية، رقم ISBN 9780831133474، إل سي سي إن 2007045901 . 
  • كريستوفر جون باجاريجان (فيني) إدمونتون ألبرتا كندا. CNC Infomatic، تصميم وإنتاج السيارات .
  • فيتزباتريك، مايكل (2019)، "التشغيل الآلي وتكنولوجيا التحكم الرقمي الحاسوبي".
  • شعار ويكيميديا ​​كومنزالوسائط المتعلقة بالتحكم الرقمي بالحاسوب على ويكيميديا ​​كومنز