شناخت و اصول کار ماشینهای CNC

شناخت و اصول کار ماشینهای CNC 

ماشين ابزارهايي كه به كمك كامپيوتر هدايت مي شدند CNC نام گرفتند. به كمك CNC به تدريج دقت مورد نياز براي توليد قطعات پيچيده در صنايع مختلف مانند هوافضا و قالب سازي حاصل شد. با دست يابي به تلرانسهاي بسيار دقيق براي توليد يك قطعه تدريجا انديشه بالاتر بردن سرعت توليد نيز قوت يافت. با ساخت ابزارهايي با سختي زياد، شرايط براي بالا بردن نرخ توليد نيز بهبود يافت «2». تا اينكه امروزه با بكارگيري تكنيكهاي ماشينكاري با سرعتهاي بالا قطعاتي با تلرانسهاي دقيق در زمان بسيار كوتاهي توليد مي گردند. براي دست يابي به قابليت ماشين كاري با سرعتهاي بالا مي بايد در زمينه هاي مختلف مانند طراحي سازه اي، كنترل ارتعاشات خود برانگيخته، يافتن بهترين نرخ براده برداري و كنترل حركت و سرعت در راستاي مسير مورد نظر به پيشرفتهايي دست يافت.

 فصل اول :

Cnc  :

كنترل حركت در راستاي يك مسير در ماشينهاي CNC در واحد درونياب صورت مي گيرد. اكثر درونيابهاي CNC  فقط قابليت درونيابي در راستاي خط و دايره را دارا مي باشند. به دليل اينكه براي ماشينكاري يك مسير منحني شكل در حالت عمومي با بكارگيري اين نوع درونيابها نياز به شكسته شدن منحني به قطعاتي از خط و دايره مي باشد، لذا اين دو نوع درونيابي به تنهايي پاسخگوي همه كاربردها از جمله ماشينكاري در سرعتهاي بالا، نيستند. بنابراين بكارگيري نوع ديگري از درونيابها يعني درونيابي در راستاي يك منحني ضروري به نظر مي رسد. محققين مختلفي در اين زمينه به تحقيق پرداخته اند و الگوريتمهاي مختلفي را بر مبناي بكارگيري منحني هاي پارامتري چند جمله اي در حالت عمومي ارائه داده اند.

Korn  در ابتدا با توسعه درونيابي دايره اي، روشهايي را براي درونيابي منحني ها درجه دو ارائه داد  Korn  , Yang , Kong, Huang , Yang با بكارگيري منحني هاي پارامتري چند جمله اي روشهايي را براي درونيابي يك منحني ارائه دادند اما اين روشها قاعدتاً براي درونيابي يك منحني درجه سه به كار مي رود و در بكارگيري منحني هاي درجه بالاتر كارآيي لازم را ندارند. به تدريج با بكارگيري مفاهيم B-Spline ها، Bedi  و همكاران روش ديگري را براي درونيابي در راستاي يك منحني ارائه دادند. تقريباً در همين زمان Wang  Yang  , بر اساس پارامتر سازي طول كمان روش بسيار مناسبي را براي مسأله درونيابي Real-Time در راستاي منحني ارائه دادند.كه اين روش براي بكارگيري در CNC نسبتاً رواج يافت. با بهبود روش پارامتر سازي طول كمان توسط Wang , Wright  اين روش براي بكارگيري منحني هاي درجه پنج بسيار كارا گرديد. همچنين اين روش توسط Altintas نيز با بكارگيري پروفيل سرعت متفاوتي استفاده شده اتس. اما تمامي اين روشه كه مبتني بر پارامتر سازي  طول كمان مي باشند روشهاي تقريبي هستند.

با بكارگيري منحني هاي خاصي بنام منحني هاي فيثاغورث – هدوگراف[1]  (PH) كه زير مجموعه اي از منحني هاي پارامتري چند جمله اي مي باشند مسأله درونيابي Real-Time را مي توان به صورت تحليلي نيز حل نمود. اين منحني ها كه توسط Farouki , Sakkalis  معرفي شدند خواص رياضي ويژه اي دارند كه اين خواص قابليت محاسبه طول كمان به صورت يك عبارت پارامتري چند جمله اي را ممكن مي سازند. روشهاي درونيابي مختلفي به صورت Real-Time بر مبناي اني منحني ها توسط Farouki ارائه گرديده است. همچنين با بكارگيري منحني هاي فيثاغورث-هدوگراف مي توان سرعت پيشروي بهينه را براي حركت بر روي يك مسير منحني با توجه به قدرت ماشين نيز بدست آورد.

همچنين تركيب متفاوتي از انواع پروفيل هاي سرعت براي ماشينكاري يك مسير منحني بررسي شده و بهترين پروفيل سرعت جهت بكارگيري در ماشينكاري با سرعتهاي بالا پيشنهاد مي گردد. در بخشهاي بعدي مسأله يافتن سرعت پيشروي بهينه بر روي يك منحني فيثاغورث-هدوگراف با توجه به توانايي و قدرت ماشين مورد استفاده بيان شده و پروفيلهاي سرعت متفاوتي براي حل اين مسأله بكار گرفته مي شوند.

ضمن اينكه با وارد كردن نيروهاي برشي در قيود موجود و بكارگيري پروفيلهاي سرعت مناسب تر، فرمول بندي جديدي براي مسأله صورت مي گيرد و جوابهاي واقعي تري براي حل اين مسأله ارائه مي گردد. در پايان الگوريتمهاي شبيه سازي شده براي درونيابي در راستاي خط، دايره و منحني با بكارگيري تكنيكهاي خاصي عملاً بر روي دستگاه CNC موجود پياده مي گردند.