التحكم الرقمي CNC:

التحكم الرقمي CNC:

إن مصطلح CNC هو اختصار ل (Computer Numerical Control) و الذي يعني كمبيوتر التحكم الرقمي و هي على عكس ما يعتقد الكثيرين ليست من الاختراعات الحديثة جدا فأول متحكم رقمي استخدم عام 1957 م و قد استخدم مصطلح التحكم الرقمي بشكل واسع في مجال آلات التشغيل و ذلك لأن التحكم الرقمي مكن المشغل من التواصل مع الآلة من خلال سلسلة من الأرقام و الرموز و بالتالي فإن التحكم الرقمي أحدث تغيرات مدهشة في مجال الأعمال الصناعية المعدنية حيث إن التحكم الرقمي مكن الصناعيين من إنتاج قطع بشكل كمي و بدقة لم أحد يحلم بها قبل بضعة أعوام حيث أنه يمكن تصنيع نفس القطعة و بنفس الدقة في أي وقت إذا تم تحضير البرنامج و المتحكم الرقمي بشكل جيد حيث تقوم تعليمات التشغيل في المتحكم الرقمي بإنجاز العمل أتوماتيكيا و بدقة و سرعة و عملانية و قابلية التكرار
هنا يتساءل البعض عن الفرق بين التحكم الرقمي و المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة PLC
إن المتحكمات المنطقية PLC تعمل من خلال برنامج يتم إدخاله إلى المتحكم المنطقي يقوم هذا البرنامج بالتحكم بالآلة أو الآلات المراد التحكم بها من خلال مخارج ال PLC المخصصة و ذلك اعتمادا على المعطيات التي ترد إلى مدخل ال PLC ويختلف عدد هذه المداخل و المخارج حسب حجم المنشأة التي سيتم التحكم بها
أما بالنسبة للمتحكمات الرقمية CNC فإنها تتحكم بالآلة التي نريد التحكم بها من خلال برنامج بسيط يتم إدخاله للمتحكم لكل قطعة على حدى دون الاعتماد على معطيات ترد من مداخل أو ما شابه ذلك
لذلك فإنه يتم استخدام ال PLC للتحكم بالآليات الضخمة و المعامل و خطوط الإنتاج المتكاملة في حين أن ال CNC تستعمل في التحكم بآلات التشغيل الميكانيكي و في الإنتاج الكمي للحصول على دقة في العمل
إن الانتشار الكبير و المتزايد لآلات التحكم الرقمي دفع الصناعيين إلى البحث عن الأشخاص القادرين على برمجة المتحكم الرقمي بدقة و سرعة و دفع الباحثين لتطوير لغات برمجة أكثر تطورا و سهولة مما أدى إلى تطور طريقة التواصل مع المتحكم الرقمي من شريط مثقب ينقل البرنامج إلى المتحكم الرقمي إلى برنامج يكتب بواسطة الكمبيوتر و يرسل إلى المتحكم الرقمي عن طريق سلك أو ذاكرة قابلة للنقل
لشرح لغة المتحكم الرقمي لابد من التعرف على بعض المواضيع المتصلة بعملية البرمجةالآلات التي تستخدم التحكم الرقمي :
في آلات التشغيل التقليدية لابد من وقوف العامل بشكل مستمر أمام الآلة أثناء العمل و يكن نسبة الزمن المستخدم لإزالة المعدن عن المشغولة 20 بالمئة فقط
في حين أنه في الآلات المتحكم بها رقميا ليس من الضروري وقوف العامل بشكل مستمر أمام الآلة أثناء العمل مما يمكن العامل من تشغيل أكثر من آلة معاً و يكون الزمن المستخدم لإزالة المعدن عن المشغولة هو أكثر من 80 بالمئة
آلات الخراطة : إن آلات الخراطة هي من أهم الآلات في مجال إنتاج القطع الدائرية الشكل و معظم المخارط تتم برمجتها على أساس محورين هم X,Z اتجاه المحور X هو عامودي على محور المشغولة حيث يكون الاتجاه السالب هو الحركة باتجاه محور المشغولة و الابتعاد عن محور المشغولة هو الاتجاه الموجب في حين يكون المحور Z موازي لمحور المشغولة بحيث تكون الحركة باتجاه ظرف المخرطة هو الاتجاه السالب
آلات التفريز : إن آلات التفريز من الآلات الأكثر أهمية في مجال صناعة المعادن و ذلك لتعدد المهام التي تقوم بها مثل قطع المعادن , تسوية السطوح , التثقيب , التخويش ,صناعة المسننات .... الخ . تتم برمجة آلات التفريز عادة على أساس ثلاثة محاور يمثل المحور X حركة طاولة الآلة باتجاه اليمين و اليسار و يمثل المحور Y حركة الطاولة باتجاه الأمام والخلف بينما يمثل المحور Z حركة الطاولة أو رأس القطع باتجاه الأعلى و الأسفل كما هو موضح في الشكل التالي
القطع باستخدام البلازما : إن القطع باستخدام البلازما من أهم أنواع قطع الصفائح المعدنية حيث تتم برمجة آلات القطع باستخدام البلازما عادة على أساس محورين المحور X هو اتجاه حركة العربة الرئيسية للآلة و المحور Y هو اتجاه حركة العربة الثانوية و تشترك معها في هذا التصميم أيضا آلات القطع باستخدام الليزر و الماء و القطع باستخدام الأكسجين

1- محاور الحركة لآلة CNC :
إن تجهيزات آلة التشغيل CNC تنفذ عمليات التشغيل عن طريق تحقيق حركات خطية انزلاقية وحركات دورانية . و هذه الحركات الاعتيادية تصمم من قبل مصنع الآلة ويمكن أن تتغير من آلة إلى أخرى .
إن النظام سوف يستجيب لأمر تحريك المحور (أداة القطع ) على طول المحور +X أو +Y للطاولة عن طريق تحريكها في الاتجاه المعاكس -X , -Y لأن الآلة تعلم بشكل أوتوماتيكي كيف تتحرك استجابة لأمر تحرك على محور ما، فبالنسبة لمبرمج آلة CNC فإنه لا يحتاج لمعرفة ما إذا كانت الطاولة أو محور الآلة هو الذي يتحرك . المهم هنا فقط هو أن محور أداة القطع أو أداة القطع تصل إلى الموقع المراد أن تصل إليه حسب البرنامج الموضوع لها .
إن العيارات والمقاييس الحالية لمحاور الآلة تم تأسيسها اعتمادا على التقرير العياري الصناعي EIARS – 267A وهذه العيارات Standards وتتضمن :
1 - إن محاور الآلة الابتدائية للحركة يجب أن تتبع قاعدة اليد اليمنى, كما في الشكل .

2 - حركة محور دوران الآلة يقع على طول المحور Z . الحركة باتجاه المشغولة هي على طول المحور –Z والحركة بعيداً عن المشغولة هي على طول المحور +Z .
3 - في معظم آلات الفرز تكون الحركة على طول المحور X هي الحركة الأطول متعامدة مع المحور Z .
ويكون المحور X إلى اليمين على طول مستوي العمل عندما ينظر العامل لذلك المستوي .
4 - بالنسبة لآلة التفريز، الحركة على طول المحور Y هي الأقصر ومتعامدة مع المحور Z, المحور Y موجود في نفس المستوي الموجود فيه المحور X .
معظم آلات التفريز CNC يمكنها القيام بحركات متماثلة على المحاور X , Y , Z وتدعى بالآلات ثلاثية المحاور .
يوجد هنالك آلات تشغيل CNC أكثر تعقيداً بإمكانها تنفيذ حركات دورانية إضافية فعلى سبيل المثال إذا كانت طاولة آلة تشغيل CNC ثلاثية المحاور قابلة للتمييل أو الدوران حول المحور X أو Y فإنه في هذه الحالة يكون لدينا المحور الرابع والخامس للآلة . مثل هذه الآلة تكون قادرة على تحقيق خمس حركات متماثلة ، ثلاثة منها خطية واثنتان منها دورانية .
تستخدم هذه الآلات ذات أربعة وخمسة محاور لتصنيع قطع بسطوح معقدة .
2- تحديـد موقـع القطعـة :
يتم تحديد موقع القطعة بالنسبة للآلة من خلال ما يسمى بالنقاط المرجعية فالنقطة المرجعية هي نقطة ثابتة أو مختارة في موضع لا على التعيين على الآلة والأداة و المشغولة ، والنقطة المرجعية الثابتة هي موضع محدد بدقة وفق محورين أو أكثر يصمم أثناء التصنيع أو الإعداد
ويتم بناء بعض النقاط المرجعية من قبل المبرمج أثناء عملية البرمجة ، في هذه البيئات الثلاثة نحتاج إلى ثلاث نقاط مرجعية وهي :
· النقطة المرجعيـة للآلـة :صفر الآلة .
· النقطة المرجعية للمشغولة : صفر البرنامج أو صفر المشغولة .
· النقطة المرجعيـة للأداة :رأس الأداة أو نقطة التشغيل .2-1 النقطة المرجعية للآلة :
وهي مبدأ نظام إحداثيات الآلة تدعى غالباً بصفر الآلة وتحدد من قبل المصمم . فأثناء إعادة بدء تشغيل الآلة يتم ضبط كافة المحاور و ذلك باستخدام أمر "العودة إلى صفر الآلة " عندها تسحب الآلة محورها إلى ارتفاعه الأعظمي فوق الطاولة والذي يدعى (Z0 ) وتتحرك الطاولة إلى نقطة الصفر للآلة (X0 ,Y0) .
إن جميع أنظمة التحكم المستخدمة تمنع العمل الآلي لآلة التشغيل ( Auto) ما لم يتم تنفيذ أمر العودة إلى صفر الآلة وهذا يعبر عن إحدى ميزات الآمان الجيدة .و يتوضع صفر الآلة في ملتقى النهايات الموجبة لمجالات حركة المحاور.2-2 النقطة المرجعية للمشغولة :
بعد تحميل البرنامج في وحدة التحكم بالآلة MCU فإن المبرمج يعمل لإدخال معلومات أخرى هامة والتي تركت خالية من قبل المبرمج وأهمها تحديد موقع نقطة المرجع للمشغولة أو صفر البرنامج Part Origin وذلك بالنسبة لصفر الآلة Machine home .

صفر الآلة و صفر المشغولة (البرنامج)

2-3 النقطة المرجعية للأداة :
تكون هذه النقطة في جميع عمليات التفريز والعمليات ذات الصلة عند نقطة تقاطع المحور المركزي للأداة مع لقمة القطع السفلي لها (الحد القاطع) .
إن هذه المجموعات الثلاثة للنقاط المرجعية مترابطة مع بعضها وأي خطأ في إعداد إحداها سيؤثر سلباً على النقاط الأخرى.