ما هي التصنيع باستخدام الحاسب الآلي؟

ما هي التصنيع باستخدام الحاسب الآلي؟

CNC 101: يشير مصطلح CNC إلى "التحكم العددي بالكمبيوتر"، ويرمز مصطلح CNC إلى "التحكم العددي بالكمبيوتر".تعريف التصنيع باستخدام الحاسب الآلي هو أنها عملية تصنيع طرحية تستخدم عادةً أدوات تحكم محوسبة وأدوات آلية لإزالة طبقات من المواد من قطعة المخزون - المعروفة باسم القطعة الفارغة أو قطعة العمل - وتنتج جزءًا مصممًا خصيصًا. هذه العملية مناسبة لمجموعة واسعة من المواد، بما في ذلك المعادن،البلاستيك، خشب،زجاجوالرغوة والمواد المركبة، ويتم تطبيقها في مجموعة متنوعة من الصناعات، مثلالتصنيع باستخدام الحاسب الآلي الكبيرةوتصنيع الأجزاء والنماذج الأولية للاتصالات السلكية واللاسلكيةالتصنيع باستخدام الحاسب الآلي أجزاء الطيران، والتي تتطلب التحمل أكثر صرامة من الصناعات الأخرى. لاحظ أن هناك فرقًا بين تعريف التصنيع باستخدام الحاسب الآلي وتعريف ماكينة CNC - أحدهما عبارة عن عملية والآخر عبارة عن آلة. آلة CNC (يشار إليها أحيانًا بشكل غير صحيح باسم آلة C وC) هي آلة قابلة للبرمجة قادرة على إجراء عمليات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي بشكل مستقل.

التصنيع باستخدام الحاسب الآلي كعملية تصنيع وخدمة متاحة في جميع أنحاء العالم. يمكنك أن تجد بسهولةخدمات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي في أوروباوكذلك في آسيا وأمريكا الشمالية وأماكن أخرى حول العالم.

عمليات التصنيع الطرحية، مثلالتصنيع باستخدام الحاسب الآلي، يتم تقديمها غالبًا على النقيض منعمليات التصنيع المضافة، مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد، أو عمليات التصنيع التكوينية، مثلصب حقن السائل . بينما تقوم عمليات الطرح بإزالة طبقات المواد من قطعة الشغل لإنتاج أشكال وتصميمات مخصصة، تقوم العمليات المضافة بتجميع طبقات من المواد لإنتاج الشكل المطلوب وتشوه العمليات التكوينية المواد المخزونة وتحل محلها إلى الشكل المطلوب. تتيح الطبيعة الآلية للتصنيع باستخدام الحاسب الآلي إنتاج دقة عالية وأجزاء بسيطة وفعالية من حيث التكلفة عند تنفيذ عمليات الإنتاج لمرة واحدة ومتوسطة الحجم. ومع ذلك، في حين أن التصنيع باستخدام الحاسب الآلي يوضح مزايا معينة مقارنة بعمليات التصنيع الأخرى، فإن درجة التعقيد والتعقيد التي يمكن تحقيقها لتصميم الأجزاء وفعالية إنتاج الأجزاء المعقدة من حيث التكلفة محدودة.

في حين أن كل نوع من عمليات التصنيع له مزاياه وعيوبه، فإن هذه المقالة تركز على عملية التصنيع باستخدام الحاسب الآلي، وتحدد أساسيات العملية، والمكونات والأدوات المختلفة لآلة CNC. بالإضافة إلى ذلك، تستكشف هذه المقالة العديد من عمليات التصنيع الميكانيكية باستخدام الحاسب الآلي وتقدم بدائل لهاعملية التصنيع باستخدام الحاسب الآلي.

نظرة عامة على عملية التصنيع باستخدام الحاسب الآلي

تتطور من عملية تصنيع التحكم العددي (NC).التي تستخدم بطاقات الشريط المثقبة، فإن التصنيع باستخدام الحاسب الآلي هي عملية تصنيع تستخدمالضوابط المحوسبة لتشغيل الآلات وأدوات القطع ومعالجتها لتشكيل المواد المخزنة - على سبيل المثال، المعدن، والبلاستيك، والخشب، والرغوة، والمركب، وما إلى ذلك - إلى أجزاء وتصميمات مخصصة. في حين أن عملية التصنيع باستخدام الحاسب الآلي توفر إمكانيات وعمليات مختلفة، إلا أن المبادئ الأساسية للعملية تظل كما هي إلى حد كبير في كل هذه العمليات. تتضمن عملية التصنيع الأساسية باستخدام الحاسب الآلي المراحل التالية:

• تصميم نموذج CAD
• تحويل ملف CAD إلى برنامج CNC
• تحضير ماكينة CNC
• تنفيذ عملية التصنيع

• تصميم نموذج CAD

  تبدأ عملية التصنيع باستخدام الحاسب الآلي بإنشاء تصميم CAD ثنائي الأبعاد أو ثلاثي الأبعاد للجزء الصلب إما داخليًا أو بواسطةشركة خدمات تصميم CAD/CAM.برامج التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD).يسمح للمصممين والمصنعين بإنتاج نموذج أو عرض لأجزائهم ومنتجاتهم بالإضافة إلى المواصفات الفنية اللازمة، مثل الأبعاد والأشكال الهندسية، لإنتاج الجزء أو المنتج.

  تصميمات الأجزاء المُشكَّلة باستخدام الحاسب الآلي مقيدة بقدرات (أو عجز) ماكينة CNC وأدواتها. على سبيل المثال، معظم أدوات آلة CNC تكون أسطوانية، وبالتالي فإن هندسة الأجزاء الممكنة عبر عملية التصنيع باستخدام الحاسب الآلي محدودة حيث تقوم الأدوات بإنشاء أقسام زاوية منحنية. بالإضافة إلى ذلك، فإن خصائص المواد التي يتم تصنيعها، وتصميم الأدوات، وقدرات الماكينة على العمل تزيد من تقييد إمكانيات التصميم، مثل الحد الأدنى لسماكة الجزء، والحد الأقصى لحجم الجزء، وشمول وتعقيد التجاويف والميزات الداخلية.

  بمجرد الانتهاء من تصميم CAD، يقوم المصمم بتصديره إلى تنسيق ملف متوافق مع CNC، مثل STEP أو IGES.

  جداول التفاوتات في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي

  عند تحديد الأجزاء إلى ورشة الآلات، من المهم تضمين أي تفاوتات ضرورية. على الرغم من أن آلات CNC دقيقة للغاية، إلا أنها لا تزال تترك بعض الاختلاف الطفيف بين النسخ المكررة من نفس الجزء، بشكل عام حوالي + أو - .005 بوصة (.127 مم)، وهو ما يقرب من ضعف عرض شعرة الإنسان. لتوفير التكاليف، يجب على المشترين فقط تحديد التفاوتات في مناطق الجزء التي يجب أن تكون دقيقة بشكل خاص لأنها ستتلامس مع أجزاء أخرى. على الرغم من وجود تفاوتات قياسية لمستويات مختلفة من التشغيل الآلي (كما هو موضح في الجداول أدناه)، إلا أنه ليست كل التفاوتات متساوية. على سبيل المثال، إذا كان الجزء لا يمكن أن يكون أكبر من القياس على الإطلاق، فقد يكون له تفاوت محدد قدره +0.0/-0.5 لإظهار أنه يمكن أن يكون أصغر قليلاً، ولكن ليس أكبر في تلك المنطقة.

  الجدول 1: التفاوتات الخطية في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي

  

تحويل ملف CAD

يتم تشغيل ملف تصميم CAD المنسق من خلال برنامج، عادةً ما يكون برنامج التصنيع بمساعدة الكمبيوتر (CAM)، لاستخراج هندسة الجزء وإنشاء كود البرمجة الرقمي الذي سيتحكم في ماكينة CNC ويتعامل مع الأدوات لإنتاج الجزء المصمم خصيصًا.

تستخدم آلات CNC عدةلغات البرمجة، مشتملرمز Gورمز M . من أشهر لغات البرمجة CNCعامأورمز هندسي، يشار إليها باسمرمز G ، يتحكم في متى وأين وكيف تتحرك أدوات الآلة - على سبيل المثال، متى يتم تشغيلها أو إيقاف تشغيلها، ومدى سرعة الانتقال إلى موقع معين، والمسارات التي يجب اتباعها، وما إلى ذلك - عبر قطعة العمل. يتحكم رمز الوظيفة المتنوعة، المشار إليه باسم M-code، في الوظائف الإضافية للآلة، مثل أتمتة إزالة غطاء الآلة واستبداله في بداية ونهاية الإنتاج، على التوالي.

بمجرد إنشاء برنامج CNC، يقوم المشغل بتحميله على ماكينة CNC.

اعداد الآلة

قبل أن يقوم المشغل بتشغيل برنامج CNC، يجب عليه إعداد آلة CNC للتشغيل. تتضمن هذه الاستعدادات تثبيت قطعة العمل مباشرة في الماكينةمغزل الآلات، أو في الآلةأراك لاحقًاأو أجهزة عمل مماثلة، وإرفاق الأدوات المطلوبة، مثلرأس المثقابوالمطاحن النهائية، إلى مكونات الماكينة المناسبة.

بمجرد إعداد الماكينة بالكامل، يمكن للمشغل تشغيل برنامج CNC.

تنفيذ عملية التصنيع

يعمل برنامج CNC بمثابة تعليمات لآلة CNC؛ فهو يرسل أوامر الماكينة التي تملي إجراءات وحركات الأدوات إلى الكمبيوتر المدمج في الماكينة، والذي يقوم بتشغيل أدوات الماكينة ومعالجتها. يؤدي بدء البرنامج إلى مطالبة آلة CNC ببدء عملية التصنيع باستخدام الحاسب الآلي، ويقوم البرنامج بتوجيه الماكينة طوال العملية أثناء تنفيذ عمليات الماكينة اللازمة لإنتاج جزء أو منتج مصمم خصيصًا.

يمكن إجراء عمليات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي داخليًا - إذا استثمرت الشركة في الحصول على معدات CNC الخاصة بها وصيانتها - أو الاستعانة بمصادر خارجية لأشخاص متخصصينمقدمي خدمات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي.

أنواع عمليات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي

التصنيع باستخدام الحاسب الآلي هو عملية تصنيع مناسبة لمجموعة واسعة من الصناعات، بما في ذلك السيارات،الفضاء الجويوالبناء والزراعة، وقادرة على إنتاج مجموعة من المنتجات، مثل إطارات السيارات، والمعدات الجراحية، ومحركات الطائرات،التروس والأدوات اليدوية والحديقة. تشمل العملية العديد من عمليات التصنيع المختلفة التي يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر - بما في ذلك العمليات الميكانيكية والكيميائية والكهربائية والحرارية - والتي تزيل المواد الضرورية من قطعة العمل لإنتاج جزء أو منتج مصمم خصيصًا. في حين يتم تغطية عمليات التصنيع الكيميائية والكهربائية والحرارية في قسم لاحق، يستكشف هذا القسم بعض عمليات التصنيع الميكانيكية الأكثر شيوعًا باستخدام الحاسب الآلي بما في ذلك:

• حفر
• طحن
• تحول

الحفر باستخدام الحاسب الآلي

الحفر هو عملية تصنيع تستخدم نقاط متعددةرأس المثقاب لعمل ثقوب أسطوانية في قطعة العمل. فيالحفر باستخدام الحاسب الآلي ، عادةً ما تقوم آلة CNC بتغذية لقمة الحفر الدوارة بشكل عمودي على مستوى سطح قطعة العمل، مما ينتج عنه ثقوب محاذاة رأسيًا بأقطار تساوي قطر لقمة الحفر المستخدمة في عملية الحفر. ومع ذلك، يمكن أيضًا إجراء عمليات الحفر الزاوي من خلال استخدام تكوينات الماكينة المتخصصة وأجهزة العمل. وتشمل القدرات التشغيلية لعملية الحفرمكافحة، التوسيع، التوسيع، والتنصت.

الطحن باستخدام الحاسب الآلي

الطحن عبارة عن عملية تصنيع تستخدم أدوات قطع دوارة متعددة النقاط لإزالة المواد من قطعة العمل. فيالطحن باستخدام الحاسب الآلي تقوم آلة CNC عادةً بتغذية قطعة العمل إلى أداة القطع في نفس اتجاه دوران أداة القطع، بينما في الطحن اليدوي تقوم الآلة بتغذية قطعة العمل في الاتجاه المعاكس لدوران أداة القطع. تشتمل القدرات التشغيلية لعملية الطحن على طحن الوجه - قطع الأسطح الضحلة والمسطحة والتجاويف ذات القاعدة المسطحة في قطعة العمل - والطحن المحيطي - قطع التجاويف العميقة، مثل الشقوق والخيوط، في قطعة العمل.

تحول باستخدام الحاسب الآلي

الخراطة باستخدام الحاسب الآلي والتصنيع متعدد المغزل - حقوق الصورة: Buell Automatics

الخراطة هي عملية تصنيع تستخدم أدوات قطع أحادية النقطة لإزالة المواد من قطعة العمل الدوارة. فيتحول باستخدام الحاسب الآلي، الجهاز — عادةً أآلة مخرطة CNC —تغذية أداة القطع بحركة خطية على طول سطح قطعة العمل الدوارة، وإزالة المواد حول المحيط حتى الوصول إلى القطر المطلوب، لإنتاج أجزاء أسطوانية ذات ميزات خارجية وداخلية، مثل الفتحات، والتناقص التدريجي، والخيوط. تشمل القدرات التشغيلية لعملية الخراطةممل، مواجهة، الحز، وقطع الخيط . عندما يتعلق الأمر بمطحنة CNC مقابل المخرطة، فإن الطحن، بأدوات القطع الدوارة، يعمل بشكل أفضل مع الأجزاء الأكثر تعقيدًا. ومع ذلك، المخارط، مع قطع العمل الدوارة وأدوات القطع الثابتة، تعمل بشكل أفضل لإنشاء الأجزاء المستديرة بشكل أسرع وأكثر دقة.