آموزش, دستگاه CNC

اجزای ماشین های CNC

امتیاز کاربران سایت :
[تعداد : 8 - امتیاز : 3.4 از 5]

همه دستگاه های CNC (فلز تراشچوبسنگفومبرش هواگاز – صنایع رباتیک و غیره ) از اجزاء و قطعات مشابهی تشکیل شده اند که در این مطلب به بحث و گفتگو در مورد آن خواهیم پرداخت.این مقاله به منظور آشنایی هرچه بیشتر شما با اجراء و قطعات دستگاه های CNC تهیه شده است. به طور کلی اجزای تمامی ماشین های CNC شامل سه قسمت اصلی مکانیک ؛ کنترل و برق قدرت می شود.

اجزاء و قطعات دستگاه های CNC شامل دسته بندی زیر می باشد :

۳- برق قدرت

  • تابلو برق
  • فیوز های حفاظتی
  • کنتاکتور
  • رله
  • محافظ کابل (انرژی گارد)

۲- واحد کنترل

  • کنترولر مرکزی
  • نرم افزار رابط
  • درایور موتور
  • سیستم اندازه گیری
  • اینتورتر اسپیندل موتور

۱- قسمت مکانیک

  • شاسی (استراکچر یا بدنه دستگاه)
  • موتور های حرکتی شامل سروموتورها و استپ موتورها
  • مکانیزم حرکتی شامل بال اسکرو، چرخ دنده و شانه، تسمه تایم
  • ریل و واگن
  • اسپیندل
  • سیستم روغن کاری

۱-۱- شاسی دستگاه

بدنه یا شاسی یا استراکچر یک دستگاه CNC مهمترین قسمت ماشین می باشد . تمامی اجرای ماشین شامل ریل و واگن ، موتور ها ، بال اسکرو ، دنده شانه و غیره بر روی یک بدنه نصب میگردند . شاسی دستگاه های CNC از نظر متریال و جنس به دو نوع تقسیم میشوند :

1- شاسی چدنی   2- شاسی فولادی

۱-۱-۲- شاسی فولادی:

بزرگترین مزیت این نوع سازه هزینه پایین تولید می باشد. این نوع شاسی با استفاده از  انواع پروفیل های فولادی و جوشکاری ساخته میشود. به دلیل استفاده از فرایند جوشکاری ؛ آن هم در حجم بسیار بالا باید اصول جوشکاری به صورت کامل رعایت شود. برای افزایش عمر و کاهش هرچه بیشتر تنش بهترین روش جوشکاری برای این نوع مصرف جوش CO2 می باشد. ضمن این که استراکچر می بایست بعد از فرایند ساخت برای مدت زمانی خاص رها شده و بعد فرایند تنشزدایی و بعد از آن ماشینکاری انجام شود . عدم رعایت هر کدام از اصول ساخت می تواند صدمات جبران ناپذیری به خریدار دستگاه وارد کند.

۱-۱-۱- شاسی چدنی :

این نوع استراکچر از با کیفیت ترین چدن داکتیل ساخته میشود. چدن داکتیل به دلیل خاصیت جذب ارتعاشات بهترین گذینه برای ساخت شاسی ماشین های افزار می باشد. فرایند ساخت به صورت ریخته گری یک پارچه می باشد. بهترین روش تنشزدایی رها کردن سازه به مدت ۳ تا ۱۰ سال خارج از محیط کارگاهی می باشد. بعد از ریخته گری سازنده ملزم به رعایت خواب شاسی می باشد. بعد از طی مدت زمان تعیین شده وارد مرحله ماشین کاری می شود. عمدتا این نوع سازه ها برای دستگاه های فلز تراش استفاده می شود و به دلیل هزینه بالای ساخت و محدودیت های خاص ریخته گری مناسب دستگاه های CNC چوب و سنگ نمی باشد.

۱-۲- موتور های حرکتی:

امروزه دستگاه های CNC عمدتا از دو نوع موتور حرکتی استفاده میکنند :

  ۱- سروموتور    ۲- استپ موتور

۱-۲-۱- سروموتور :

سروموتور  به انگلیسی: Servomotor یا موتور کنترل به انگلیسی: Control motor  نوعی از موتورهای الکتریکی است که با هدف بکارگیری در سیستم‌های کنترل فیدبک طراحی می‌شود. لختی (اینرسی) در این موتورها پایین بوده و در نتیجه تغییر سرعت در این موتورها بسیار سریع است. معمولا قطر این موتورها کم اما درازای آنها زیاد می‌باشد.

سرو موتور یک دستگاه است که یک محور (shaft) خروجی دارد. این محور قادر است تا در یک موقعیت و زاویه ای خاص با ارسال سیگنال رمزی قرار گیرد.

در واقع چگونگی حرکت وموقعیت های زاویه ای این محور خروجی توسط دسته ای از سیگنالهای رمزی که برای سیم کنترل آن تعریف می شودکنترل می شود. برای طول مدت زمانیکه یک سیگنال فعال بوده و یک پالس برروی خط ورودی آن قرار دارد این محور خروجی در موقعیت خاص زاویه ای که مختص آن سیگنال است قرار می گیرد و با تغییر سیگنال رمزی موقعیت زاویه ای تغییر می کند. در عمل سرو موتورها در صنایع رباتیک وتولیدات صنعتی مانند موتورهای کنترل کننده هواپیماها کنترل موقعیت سطوح ( مانند آسانسورها و … ) و… کاربرد وسیعی دارند .

در کاربردهای مـدرن ، واژه سرو یا مکانیــسم سرو به یک سیستم کنـترلی فیدبک که متغیر کنترل شونده ، موقعیت یا مشتق موقعیت مکانیکی به عنوان سرعت و شتاب است، محدود می شود.

یک سیستم کنترلی فیدبک ، سیـستم کنـترلی است که به نگهـداشتن یک رابطه مفروض بین یک کمیت کنـترل شده و یک کمیـت مرجع ، با مقایسه توابع آنها و اسـتفاده از اختلاف به عنوان وسیله کنترل منجر می شود.
سیستم کنـترلی فیدبک الکتریکی ، عموما برای کار به انرژی الکتـریکی تکیه می کند .

مشخصـات مهمی که معمولا برای چنین کنترلی مورد نیاز است ، عبارتند از :

  • پاسخ سریع
  • دقت بالا
  •  کنترل بدون مراقبت
  • کارکرد از راه دور

  – نیاز های چنین کنترلی عبارتست از :

  • وسیله آشکار سازی خطا
  • تقویت کننده
  • وسیله تصحیح خطا

فروشگاه استپ موتور :

استپ موتور 45 کیلو لیدشاین

720,000 تومان
استپ موتور مدل 86HS45
  • مناسب برای دستگاه های CNC کوچک
  • 4.2 الی 6 آمپر
  • دارای 8سیم ورودی
  • گشتاور نگهداری 4.5 نیوتون/متر
  • حرکت نرم و دقیق
  • بدون نویز

استپ موتور 85 کیلو لیدشاین

890,000 تومان
استپ موتور مدل 86CM85
  • مناسب برای دستگاه های CNC
  • 2 فاز - با سایز فریم NEMA 34
  • سایز شفت : 12.7 میلیمتر
  • دارای 4 سیم ورودی
  • گشتاور نگهداری 8.5 نیوتون/متر
  • حرکت نرم و دقیق و بدون نویز و حرارت پایین
  • ساخته شده با بلبرینگ و شفت ژاپنی - محصول کشور چین

استپ موتور 85 کیلو لیدشاین سری HS

1,160,000 تومان
استپ موتور مدل 86HS85
  • مناسب برای دستگاه های CNC
  • 4.9 الی 6.8 آمپر
  • دارای 8سیم ورودی
  • گشتاور نگهداری 8.5 نیوتون/متر
  • حرکت نرم و دقیق
  • بدون نویز

استپ موتور 86CM45

720,000 تومان
استپ موتور مدل 86CM85
  • مناسب برای دستگاه های CNC
  • 2 فاز - با سایز فریم NEMA 34
  • سایز شفت : 12.7 میلیمتر
  • دارای 4 سیم ورودی
  • گشتاور نگهداری 4.5 نیوتون/متر
  • حرکت نرم و دقیق و بدون نویز و حرارت پایین
  • ساخته شده با بلبرینگ و شفت ژاپنی - محصول کشور چین

محصول شرکت LeadShine – برای دانلود کاتالوگ کلیک کنید.

۱-۲-۲- استپ موتور :

استپ موتور ( Step Motor ) یا موتور پله ای یک موتور براشلس (Brushless ) الکتریکی DC است که یک دور کامل ( ۳۶۰ درجه ) را به تعدادی پله یا استپ مساوی تقسیم می نماید. کنترل موقعیت موتور پله ای برای رفتن به یک پله خاص یا ماندن در آن پله بدون استفاده از سیستم فیدبک می باشد و این نشانه دقت بالای این موتور ها است.

این موتور ها در هر پله یا استپ به میزان خاصی بر حسب درجه دوران می کنند ، به عنوان مثال محور استپ موتور ۲۰۰ استپ در هر استپ ۱/۸ درجه دوران می کنند.

موتور های DC جاروبک دار عملا مادامی که به ترمینال های آنها ولتاژ اعمال شود به حرکت پیوسته ادامه می دهند. اما بر خلاف دسته یاد شده ، استپ موتور ها فاقد جاروبک یا براشلس هستند و مشخصه اصلی آنها که آنها را از سایر انواع موتور ها متمایز می کند این است که با اعمال پالس به ترمینال های آن ( عموما پالس های موج مربعی ) موقعیت شفت یا محور موتور به میزان مشخص و از پیش تعیین شده ای ( در هنگام تولید موتور ) دوران می کند. هر پالس به میزان مشخصی زاویه محور را تغییر می دهد.

در استپر موتور ها در اطراف هسته مرکزی چندین الکترومگنت  ( آهنربای های الکتریکی ) دندانه داری قرار دارند و در مرکز نیز یک سیلندر آهنی دندانه دار ( به شکل چرخ دنده ) وجود دارد. این الکترو مگنت ها بوسیله ی یک کنترلر خارجی ( به عنوان مثال میکرو کنترلر ) فعال و غیر فعال می شوند. با برانگیخته شدن اولین الکترومگنت ، سیلندر مرکزی دندانه دار شروع به چرخش می کند تا دندانه های روی سیلندر دقیقا مقابل دندانه های اولین الکترو مگنت قرار بگیرند. ( به خاطر داشته باشید در این حالت دندانه های سیلندر مرکزی فقط با دندانه های اولین الکترومگنت مطابقت می نماید و با دندانه های سایر الکترومگنت ها انطباق ندارد. )

با فعال شدن الکترو مگنت بعدی و غیر فعال شدن اولین الکترومگنت ، دندانه های روی روتر ( Rotor ) با دندانه های الکترومگنت بعدی منطبق می شود به هر یک از این چرخش ها یک پله یا یک استپ می گویند و بدین شکل یک استپ به جلو یا عقب حرکت می کند.با ادامه این فرآیند موتور به چرخش ادامه می دهد. استپ موتور ها می توانند به این شکل زوایای دقیقی حرکت کنند.

۱-۳- سیستم حرکتی :

تبدیل حرکت دورانی موتور ها به حرکت خطی دستگاه های CNC به روش های زیر انجام می گیرد :

  1. بال اسکرو
  2. دنده شانه و چرخ دنده
  3. تسمه تایم

 

۱-۳-۱- بال اسکرو :

بال اسکرو یک وسیله ی مکانیکی است که حرکت چرخشی را به حرکت خطی تبدیل می کند این اسکرو ها که اشیا را حرکت می دهند یا نیرو ها را منتقل می کنند وسیله ای هستند برای تبدیل نیرو های چرخشی کوچک به نیرو های پرتابی (نیروی فشاری) . در واقع بال اسکرو وسیله ای مکانیکی است برای تبدیل حرکت چرخشی به حرکت خطی با کمترین اصطکاک ممکن.

ساختار ظاهری بال اسکرو شبیه یک مجموعه پیچ و مهره است که گوی به عنوان مهره و شافت رزوه شده به عنوان پیچ عمل می کند. شفت رزوه دار مارپیچی، مسیر حرکت ساچمه هایی را فراهم می سازد که قسمت لغزنده بال اسکرو (مهره) بر روی آنها به حرکت در می آید. گوی در بال اسکرو به گونه ای ساخته شده است که امکان چرخش ساچمه ها را در داخل

خود فراهم می سازد. به طوری که در مدت حرکت گوی بر روی شفت، ساچمه ها در داخل گوی به گردش در می آیند .بال اسکرو ها از یک پیچ هرز گرد،مهره و ساچمه ها تشکیل شده اند که وجود ساچمه ها باعث می شوند هیچ تماسی بین پیچ و مهره ایجاد نشود.وقتی که مهره را در حول محور خودش می چرخانید آن وقت تا زمانیکه شیارهای پیچ به طور مداوم در شکل حلزونی خود هستند مهره در جهت محوری خود حرکت می کند به عبارت دیگر اسکرو یک عضو مکانیکی است که حرکت چرخشی را به حرکت خطی تبدیل می کند.

اسکرو ها چیزی را حرکت می دهند یا نیرویی را انتقال می دهند و این یعنی نیروی چرخشی کوچکی را به نیروی رانشی قوی تبدیل میکنند .

با بهتر قرار گرفتن ساچمه های فلزی بین شفت اسکرو ومهره حرکت خطی هم بهتر انجام می شود در واقع با گذر زمان در اثر اصطکاک ممکن است این جاگیری ساچمه ها در بین شیار ها از حالت ایده ال خود خارج شود بنابراین بحث نیروی اصطکاک مسئله مهمی است که با یک مثال به توضیح آن می پردازیم . وقتی شما یک جعبه را روی زمین حرکت می دهید این جعبه هرگز با یک نیروی کم حرکت نمی کند و باید تا حد معینی نیروی وارده به آن را افزایش دهید که این حد معین همان نیروی اصطکاک دینامیکی است و به محض اینکه نیروی دینامیکی را وارد کنید جعبه شروع به حرکت کردن می کند.

در این حالت که جعبه روی زمین است تفاوت بین نیروی استاتیکی و دینامیکی زیاد است و طبیعی است که هر چه جعبه سنگین تر باشد این تفاوت بیشتر هم می شود و این حالت همان sliding contact screw می باشد ولی اگر از حالت rolling contact screw استفاده کنید یعنی چند عدد ساچمه زیر جعبه بگذارید آنوقت نیروی بسیار کمتری برای حرکت دادن جعبه نیاز دارید و فاصله بین نیروی استاتیکی و دینامیکی بسیار کمتر می شود و بال اسکرو ها همین حالت Rolling contact screw را دارند .

۱-۳-۲- دنده شانه :

این چرخ دنده‌ها برای تبدیل حرکت دورانی به حرکت خطی استفاده می‌شوند. یک مثال خوب برای این چرخ دنده‌ها فرمان اتومبیل است. فرمان، چرخ دنده ای را می‌چرخاند که با چرخ شانه ای در تماس است.

وقتی شما فرمان را می‌چرخانید، با توجه به جهت چرخش فرمان، شانه به سمت چپ و یا راست حرکت می‌کند و باعث حرکت چرخها می‌شود. در برخی از ترازوها نیز برای چرخاندن عقربه از سیستم مشابهی استفاده می‌شود. به دلیل حساسیت کم این مکانیزم به گردو غبار برای استفاده در کارگاه های چوب و سنگ بسیار مناسب می باشد.

بنابراین برای افزایش عمر دستگاه های CNC چوب بهترین گزینه برای سیستم انتقال قدرت دنده شانه و چرخ دنده می باشد. دنده شانه ای در دو نوع ساده و مورب می باشد که در صنعت CNC  نوع مورب آن به دلیل دقت بالاتر و حرکت نرم و بی صدا تر به مدل ساده ترجیه داده می شود.

۱-۳-۳- تسمه تایم :

روش دیگر تبدیل حرکت چرخشی موتور به حرکت خطی استفاده از تسمه تایم می باشد. این روش در دستگاه های سبک و بدون بار مثل دستگاه های پرینتر – لیزر و پرینتر های سه بعدی مورد استفاده قرار می گیرد.

از مزایای این سیستم میتوان به عدم وجود لقی و در نتیجه تبدیل حرکت دقیق و نرم اشاره کرد .

مهم ترین عیب این سیستم کشیدگی لاستیک تسمه در طول های بلند (نسبت به ضخامت و پهنای تسمه متقیر می باشد) است.

۱-۴- ریل و واگن

محور های حرکتی یک دستگاه می بایست طوری طراحی شوند که با کمترین حد استحکاک روی شاسی دستگاه حرکت کنند . تمامی دستگاه های فرز از دو روش لغزشی و غلطشی برای حرکت محور ها استفاده میکنند.

۱-۴-۲- روش غلطشی :

در دستگاه های فرز نوین ریل های دستگاه را طوری طراحی می کنند تا هم میزان استهکاک بین دو سطح به کمترین حد خود برسد و هم توانایی تعویض ریل دستگاه وجود داشته باشد تا در صورت افت ریل در اثر گذشت زمان و خوردگی ناشی از حرکت تعویض گردد.  در این حالت واگن مشابه یک بلبرینگ ، بر روی ساچمه های خود میغلطد که عمومی ترین مدل های آن به شرح زیر می باشد:

  • بالبوشینگ
  • لینیر گاید می باشد.

۱-۴-۱- روش لغزشی :

در این حالت قسمت هایی از شاسی دستگاه به عنوان ریل به صورت مقطع مکعبی تراش و سنگ میخورد. همچنین محل اتصال محور با ریل به صورت ناودانی ساخته میشود تا این دو بر روی هم قرار بگیرند.

محور باید طوری طراحی شود که همیشه حد فاصل این دو قسمت مملو از روغن باشد . این روش در دستگاه سازی ؛ به خصوص دستگاه های CNC به دلایل استهلاک بالا ؛ عدم توانایی در تعویض ریل و هزینه های نگهداری بالا در حال انقراض می باشد.تنها مزیت این روش هزینه پایین تولید می باشد.

۱-۴-۲-۲- لینیر گاید :

لینیر گاید بهترین مکانیزم برای دستگاه های CNC صنعتی می باشد. این مکانیزم از دو قسمت ریل و واگن تشکیل شده است. ریل دستگاه از فولاد سمانته سخت کاری شده با سختی سطحی ۶۰ راکول به حالت جناقی ساخته میشود. سطح ریل دارای دقت ابعادی و کیفیت سطح بسیار بالایی می باشد .

این ریل ها در سایز های ۱۵ – ۲۰ – ۲۵ – ۳۰ – ۴۰ – ۵۵ – ۶۵ به صورت استاندارد تولید می شوند. طول شاخه های ریل ها ۴ و ۵ متری می باشد که سازنده آن را در ابعاد مورد نیاز برش میزند. این ریل ها باید روی سطح بسیار صافی از شاسی دستگاه پیچ شوند .

سطح مورد نظر نباید هیچ گونه پیچش و کجی داشته باشد. در صورت وجود یک دهم میلی متر کجی در یک متر طول ؛ لینیرگاید به سرعت مستحلک می شود. رعایت اصول صحیح تراشکاری شاسی نکته بسیار مهمی است.

۱-۴-۲-۱- بال بوشینگ :

بال بوشینگ مکانیزم حرکت یک بوش بر روی یک شافت سنگ خورده است. ما بین بوش و شافت ۴ یا ۵ ردیف ساچمه قرار دارد که این دو را به هم متصل می کند.

هزینه راه اندازی این مکانیزم پایین تر از لینیر گاید می باشد اما دقت و طول عمر کافی برای استفاده در دستگاه های CNC صنعتی را ندارد.

این مکانیزم برای دستگاه های CNC کوچک و پرینتر های سه بعدی مناسب می باشد .

۱-۵- اسپیندل

در ماشین های فرز اسپیندل محور دواری است که ابزار به آن بسته شده و با سرعت بالا به گردش در می آید.در دستگاه های تراش قطعه کار به اسپیندل بسته شده و با سرعت به چرخش در می آید . لغت “اسپیندل” به معنای چرخنده است و تمام محورهای یک ماشین CNC که دوران میکنند را اسپیندل میگویند.

البته در تئوری اسپیندل به شفت ( میله انتقال نیرو ) چرخنده اطلاق میشود ولی عموما به تمام سیستم چرخشی اسپیندل گفته می شود. اسپیندل اصلی دستگاه معمولا موتوری است که برای چرخاندن فرز CNC مورد استفاده قرار میگیرد.اسپیندل ها انواع مختلفی دارند، بسته به گشتاور و سرعت نهایی و البته سیستم تغذیه شان به دسته های متنوعی تقسیم میشوند.

معمولا برای دستگاه های برش اسپیندل های با ۲۰۰۰۰ دور در دقیقه ( حداکثر سرعت ) استفاده میشوند و در حین کار سرعت اسپیندل متغیر است. هر چه سرعت اسپیندل بیشتر باشد می تواند راحتتر براده برداری کند ولی گرمای بیشتری روی فرز ایجاد میشود و عمر آن را کوتاه میکند.اسپیندل ها معمولا توسط VFD ( اینورتر ) ها کنترل میشوند و با تغییر فرکانس ورودی سرعت گردش آنها تغییر می کند. اسپیندل ها برای کارهای سنگین مورد استفاده قرار میگیرند و معمولا با بلبرینگ های سرامیکی عرضه میشوند که در مقابل بارهای زیاد مقاومت خوبی دارند. همچنین لنگی شفت بسیار پایینی دارند.

در دستگاه های فلز تراش اسپیندل به صورت جدا از موتور می باشد . به طوری که از بالا به وسیله تسمه یا کوپلینگ به یک الکترو موتور وصل می شود . شکل ظاهری این اسپیندل ها به این صورت می باشد :

در دستگاه های CNC چوب و سنگ اسپیندل و موتور در یک یونیت خلاصه شده اند که به اسپیندل موتور معروف هستند . اسپیندل موتور ها در دو نوع تعویض ابزار اتوماتیک و تعویض ابزار دستی عرضه می شوند

در مدل های دارای سیستم AUTO Tool Change یا تعویض ابزار اتوماتیک ، این یونیت به وسیله فشار باد کولت ابزار را باز و بست می کند که با هماهنگی کنترلر و سایر اجزای دستگاه ، ابزار ها به صورت اتوماتیک تعویض می شوند .

این مقاله در حال گردآوری و تکمیل می باشد

پست های مرتبط

1 نظر در “اجزای ماشین های CNC

  1. admin گفت:

    لطفا در صورت وجود هر گونه سوال درباره این مقاله در قسمت نظرات ارسال نمایید . ما آماده پاسخ گویی به شما عزیزان هستیم .

  2. MoviFiede گفت:

    Showbox is a famous APK-app for an Android device. It also works for Mac. http://www.jvldir.com/blog/index.php/2009/03/11/20-football-un-sale-air-de-cafteur?cos=1

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *