Cnc 2- structure of cnc machines - hiast

الآلات الرقمية
CNC Machines
مكونات الآلات الرقمية وتصميمها
27 October 2014 CAM. Dr. Ahmad Almaleh 1

مخطط المحاضرة
مقدمة 
متطلبات آلات التشغيل الرقمية. 
مكونات آلات التشغيل الرقمية. 
المشاكل الميكانيكية في محاور نقل الحركة. 
نظام المراقبة والقياس. 
نظام المناولة. 
 Hartford Pro 1000AG الفارزة الرقمية

متطلبات آلات التشغيل الرقمية
متطلبات الأتمتة: 
تبديل أوتوماتيكي لأدوات القطع وللقطع. 
إخلاء الرايش بشكل أوتوماتيكي وتنظيف القطع. 
متطلبات المرونة: 
إمكانية الانتقال من تشغيل قطع معينة إلى أخرى مختلفة بتدخل بسيط من 
العامل أو بدونه.
إمكانية تخزين عدة برامج تشغيل وطلب المناسب منها عند الضرورة. 
متطلبات الإنتاجية: 
استطاعة كافية للمحركات. 
جساءة كبيرة في جسم وهيكل الآلة. 

متطلبات الدقة: 
دقة المنزلقات ومحاور الحركة. 
متانة عالية للآلة والقدرة على امتصاصالاهتزازات. 
قياس وتدقيق أبعاد القطع. 
استخدام حساسات وضع عالية الدقة والوثوقية. 
نوعية جيدة لوحدة التحكم. 
استقرارية حرارية للآلة بهدف تفادي التشوهات الحرارية. 
مراقبة اهتراء أدوات القطع. 

متطلبات الوثوقية: 
مراقبة أوتوماتيكية لأدوات القطع وشروط القطع. 
إخلاء الراش بشكل جيد. 
عدد أعطال أصغري. 

مكونات آلات التشغيل المبرمجة
المكونات الميكانيكية 
نظم القيادة 
النظم المساعدة 

المكونات الميكانيكية
وهي عبارة عن محاور التشغيل و أدوات القطع وميكانيزمات تثبيت القطع 
التي يجري تشكيلها.
تتصل هذه الميكانيزمات مباشرة بالمفعلات التي قد تكون محركات كهربائية 
أو هيدروليكية أو هوائية أو حتى يدوية في بعض الأحيان.

الجسم الميكانيكي لآلات التشغيل الرقمية
جسم الآلة 
المنزلقات 
المحاور الدوارة 
جمل نقل الحركة 
المحركات 
الحساسات أجهزة قياس السرعة الوضع و الزاوية 
منظومة أداة القطع 

جسم الآلة
المتطلبات: 
متانة. 
جساءة. 
تخميد الاهتزازات. 
توصيل حراري 
بنية الجسم: 
فونت. 
اسمنت مسلح. 
صفائح ملحومة. 
غرانيت. 
أشكال الأجسام: 
فارزات. 
مخارط. 

المتانة 
تحمل السرعات العالية 
المنزلقات
تخميد الاحتكاك والاهتراء 
أنواع المنزلقات المستخدمة 
منزلقات اسطوانية: مع مدارج كروية خطية. 
منزلقات مسطح: مستوية، بشكل حرف ، هيدروستاتيك، ذات مدارج 
دحروجية خطية، سطوح مغطاة بمادة ذات معامل احتكاك منخفض

المنزلقات

المحاور الدوارة
متانة. 
سرعات عالية من 30 إلى 4000 دورةد. وقد تصل إلى 40000 
دورةد.
استقرار المحور. 
أنواع المحاور المستخدمة: 
بسيطة: هيدروستاتيكية أو هيدروديناميكية. 
بمدارج دحروجية أو كروية. 

المحور )الرقمي(: 
محاور الحركة
يمثل درجة حرية للجزء المتحرك في الآلة، حيث يمكن لهذا المحور أن يأخذ
–انطلاقا من تعليمة رقمية- جميع المواضع الممكنة بشكل مستمر تقريب ا.ً أي
أن التحكم يتم بالموضع والسرعة.
نصف المحور: 
هو محور حركي لا يتم التحكم بالسرعة، ويكون له عدد محدود من
يمثل درجة حرية للجزء ISO (NFZ 68- الوضعيات وفق المعيار العالمي ( 020
المتحرك )انسحابي، دوراني( من الآلة.
يتم ربط جملة إحداثيات مباشرة بالقطعة وتعتبر اتجاهات الحركات دائم ا نًسبيا بين أداة القطع والقطعة التي تعتبر ثابتة بالرغم من إمكانية تحركها.

يكون مطابقا لمحور الدوران الرئيسي، الجهة الموجبة توافق :)Z( المحور 
حركة المحور بحيث تزداد المسافة بين الأداة والقطعة.
محور الحركة الرئيس في الآلة )الأطول شوطاً( في :)X( المحور 
مستوي توضع الأداة أو القطعة. يأخذ الاتجاه الموجب في
الفارزات الطرف اليميني للعامل عندما يقف أمام الآلة.
يكمل مجموعة المحاور المتعامدة. :)Y( المحور 
تمثل محاور التدوير وفق المحاور السابقة :)A,B,C( المحاور 
بالترتيب. الجهة الموجبة لهذه المحاور توافق دورانها (X,Y,Z)
عكس عقارب الساعة.

متانة. 
سرعة استجابة. 
دقة )دون خلوصات(. 
اهتزازات قليلة. 
أنواعها: 
محور مقلوظ مع صامولة بكريات: للأشواط القصيرة والمتوسطة، 
. مردود % 90
جريدة مسننة مع مسنن: للأشواط الطويلة، قطر مسنن كبير لزيادة 
التعشيق.

جمل نقل الحركة

المحركات
محركات محور الدوران الرئيسي: 
كهربائية: 
الأكثر استخدام ا.ً 
30 إلى 4000 دورةد، استطاعة من 5 إلى 30 كيلووات. 
ذات تيار متناوب: وثوقية، تكلفة أقل، صيانة سهلة، يمكن التحكم 
بالسرعة من خلال تغيير التردد.
ذات تيار مستمر: عند الحاجة إلى مجال واسع من السرعات. 
هيدروليكية: 
تستعمل عند الحاجة إلى سرعات عالية 30000 دورةد. 

المحركات
محركات المحاور الخطية: 
كهربائية بشكل عام. 
استطاعة بحدود 1 كيلووات، سرعات غير عالية. 
.)Closed Loop( محركات تيار مستمر: حالة دارة مغلقة 
للآلات الخفيفة ،)Open Loop( محركات خطوية: حالة دارة مفتوحة 
.0.01 mm نسبيا،ً دقة
محركات تيار متناوب. 

المحركات

الحساسات
تكمن أهمية الحساسات بأنها الاجهزة التي سوف تعطي المعطيات الراجعة
لجهاز التحكم في الآلة الرقمية ومنها: FeedBack
قياس موضع أو مسافة. 
قياس سرعة. 
قياس درجة حرارة. 
قياس عزم فتل. 
قياس التدفق. 
قياس الضغط 

23
Encoder مرمز الوضع
جهاز يستخدم لتحويل معلومات الموضع الخطي أو 
الدوراني إلى إشارات كهربائية
27 October 2014 CAM. Dr. Ahmad Almaleh

24
ENCODERS

25
INDUSTRIAL APPLICATIONS of
ENCODERS

26
RESOLVERS
محول دوراني يولد إشارات خرج 
متناسبة مع وضع الدوار

نظم القيادة
تتلخص مهمة نظم القيادة فيما يلي: 
التحكم والتنسيق وتحقيق التزامن على مستوى النظام ككل 
معالجة جميع الإشارات الداخلة وتعليمات برنامج التشغيل وتوليد 
إشارات الخرج المناسبة.
التحكم بالمحاور الرقمية للآلة لتحقيق الحركات المطلوبة في 
برنامج تشغيل القطعة.
إجراء العمليات الحسابية المتعلقة بالاستيفاء الخطي أو الدائري 
إمكانية التخاطب مع حواسب أخرى. 

نظم القيادة
تتألف نظم القيادة بشكل أساسي من : 
وحدة التحكم الرقمي 
PLC وحدة التحكم المنطقي 
الطرفيات )لوحة مفاتيح، شاشة إظهار( 

وحدة المعالجة المركزية
CPU
بطاقة محور
وحدة اتصال
ذاكرة
RAM
جملة حركة
X محور
مداخل اتصال لوحة ادخال شاشة تخاطب
وحدة تحكم
منطقية
PLC
محاور
غير
رقمية
حساسات
إشارات
تنبية
بطاقة محور
بطاقة محور
بطاقة محور
جملة حركة
Y محور
جملة حركة
Z محور
جملة محور رأس الدوران
وحدة قيادة
وحدة قيادة
وحدة قيادة
وحدة التحكم الرقمي

وحدة التحكم الرقمي
وتتألف من: 
وحدة المعالجة الرئيسية المركزية 
الذاكرة 
وحدات التحكم بالمحاور الرقمية 
PLC ربط مع وحدة التحكم المنطقي 

الذاكرة
تؤمن الذاكرة حفظ المعلومات التالية: 
برنامج نظام التحكم الخاص بالآلة الرقمية، ويعتبر بمثابة نظام 
التشغيل في الحاسب، ويخزن في ذاكرة قابلة للقراءة فقط.
المعلومات الخاصة بالآلة مثل شوط الحركة الأعظمي والتوابع 
الأساسية للآلة والتسارع الأعظمي للمحاور، وتخزن هذه
المعلومات أيضا في ذاكرة قابلة للقراءة فقط.
البرامج اللازمة لتنفيذ القطع 

برمجيات وحدة التحكم الرقمي
تنقسم هذه البرمجيات إلى ثلاثة أقسام:
برمجيات التطوير: تتضمن الأدوات البرمجية المستخدمة عند تحضير 
برنامج التشغيل مثل مترجمات البرامج، المحرر، تخزين الملفات، المحاكاة،
التخاطب مع المستثمر.....
برمجيات النظام: تتضمن البرامج اللازمة للتحكم بالزمن الحقيقي بمحاور 
الآلة. كما تحتوي أيضا على نظام التشغيل للنظام وبرامج الاتصالات وتبادل
الرسائل وإظهار المعلومات على الشاشة، بالإضافة لنظام إدارة إشارات
الطوارئ.
برمجيات التطبيق: تنقسم إلى قسمين رئيسيين: برمجيات خاصة بالعملية 
تغطي دارات التشغيل الخاصة بصنف معين من الآلات )مخارط،
فارزات،..( وبرمجيات وظيفية تعمل على تلبية متطلبات خاصة من أجل
التحكم بتجهيزات كهربائية للآلة.
إن معظم آلات التشغيل الرقمية الحديثة أصبحت مزودة بنظام حاسوبي متوافق
.windows xx تتكامل مع نظام التشغيل IBM مع

وحدات التحكم بالمحاور الرقمية
وتتألف من : 
دارات القيادة للمحركات 
حساسات للموضع 
تتصل وحدات القيادة مباشرة مع وحدة المعالجة فترسل لها بيانات عن 
الموضع والسرعة وتستقبل أوامر التحريك منها.

PLC وحدات التحكم المنطقي
عبر خطوط PLC يتم تأمين وصل مباشر بين وحدة التحكم الرقمي والـ 
اتصال مباشرة، مما يؤدي إلى تحقيق مجال أوسع من الوظائف وتكلفة أقل
.PLC حيث يمكن الاستغناء عن المعالج الصغري الخاص بالـ
تعمل هذه الوحدة على تنفيذ وظائف التحكم لمحاور التحكم غير الرقمية في 
الآلة مثل:
فتح أو إغلاق الترس في المخرطة. 
تبديل أدوات القطع من مخزن أدوات القطع. 
الإشارات الضوئية المختلفة. 

شكل مبسط لوحدات التحكم الرقمي

النظم المساعدة
وهي نظم مهمتها تسريع العملية الإنتاجية و تحسين أدائها، نذكر على سبيل 
المثال:
الروبوت 
نظم التبريد 
نظم إزالة الرايش 
DNC 

نظام المناولة والنقل
روبوت متعدد روبوت جسري
الروابط مستقل
ذراع مثبتة على
الآلة

ذراع مثبتة على الآلة
سلبيات 
يخدم آلة واحدة 
حمولة محدودة 
يعيق تدخل العامل 
إيجابيات النظام 
بساطة التصميم والاستثمار 
كلفة شراء وصيانة غير مرتفعة 
حجم صغير 

روبوت جسري ذو جائز محوري واحد
سلبيات 
كلفة مرتفعة 
نظام تخزين ذو حركة عرضية 
ايجابيات 
امكانية تجميل قطع ثقيلة 
عدم إعاقة تدخل العامل 
سرعة وتسارع عاليين 

روبوت متعدد المفاصل مستقل
سلبيات 
كلفة شراء وصيانة مرتفعة 
تصميم معقد 
صعوبة تحقيق بعض المسارات 
ايجابيات 
مرونة عالية في الحركة 
والاستخدام
إمكانية تخديم أكثر من آلة 
دقة وضع جيدة 

حامل أدوات القطع

المشاكل الميكانيكية في محاور نقل الحركة
الخلوصات 
المرونة 
التسامحات البعدية والهندسية 
الاهتزازات 
الاحتكاك 
التمدد الحراري 
الأخطاء التجميعية 
التقادم 
التعب 
الاهتراء 

الخلوصات
تؤثر سلبا على دقة الموضع وعلى استقرارية التحكم وعلى زمن الاستجابة. 
الحلول: 
تجنب الميكانيزمات التي تحتوي على خلوصات. 
.Ball & Screw استخدام 
قياس مباشر للوضع. 
قياس الخلوص. 

تصميم محور خطي

التسامحات البعدية والهندسية
تؤثر على الدقة وعلى التحكم 
مثال: 
استقامة المزالق
الحلول: 
ميكانيكية. 
برمجية. 
Actual
Slide Theory
Screw
Slide

الاهتزازات
الأسباب: 
عدم التوازن الديناميكي. 
قوى القطع. 
عدم استقرار التحكم. 
الحلول: 
التوازن الديناميكي )إضافة او إزالة مادة(. 
في حالات خاصة استخدام أدوات قطع ذات أسنان غير موزعة على 
المحيط بشكل منتظم.
Kp تحسين استقرار التحكم بزيادة الاحتكاك وتخفيض الربح 
)للمصحح( والتأكد من ربط حساسات السرعة والموضع بحيث يحققان
توازن ستاتيكي.

نظام المراقبة والقياس
عمل الآلة بشكل مستقل وآمن يحتاج إلى: 
مراقبة اهتراء وانكسار أداة القطع. 
قياس أبعاد القطع المشغلة. 
طرق قياس اهتراء أداة القطع: 
الطريقة الأولى: يتم حساب زمن العمل لكل أداة قطع إما باستخدام الحسابات 
أو بتنفيذ تجارب الاهتراء المسبقة، ويخزن هذا )Taylor, Gilbert( النظرية
الزمن في نظام القياس.
الطريقة الثانية: قياس اهتراء أداة القطع بشكل فعلي، وذلك وفق أحد الشكلين 
التاليين:
الشكل المباشر. 
الشكل غير المباشر. 

نظام المراقبة والقياس
الشكل المباشر: يمكن أن يتم بعدة طرق: 
بواسطة مجس كهر وميكانيكي. 
قياس بالليزر: يتم قياس سطح الاهتراء على أداة القطع باستخدام شعاع من 
الليزر.
تصوير بالكاميرا للسطح المهترء وقياس سطح الاهتراء بمعالجة رقمية 
للصورة.
الشكل غير المباشر: يمكن تحقيقه بطرق مختلفة من أهمها: 
قياس قوى القطع: يتم القياس باستخدام حساس قوى يوضع عند المحاور 
المناسبة.
قياس الاستطاعة المستهلكة من قبل المحرك الكهربائي لمحور الحركة للآلة. 
قياس الاهتزازات في الآلة. 
قياس الضجيج الناتج عن الآلة. 

طرق مراقبة أدوات القطع
مراقبة انكسار
الأداة
مراقبة اهتراء
الأداة
مراقبة
مباشرة
مراقبة غير
مباشرة
تصوير
بالكاميرا
قياس قوى القطع
قياس الاستطاعة
المستهلكة
قياس أبعاد الشغلة
قياس الاهتزازات
والضجيج
مراقبة
مباشرة
مجس ميكانيكي
قياس بالليزر
تصوير بالكاميرا
قياس ابعاد القطع
المشغلة
حساب عمر
أداة القطع
تجريبي
نماذج
رياضية

نظام قياس أبعاد القطع المشغلة
توجد طريقتان للقياس: 
القياس خارج الآلة. 
القياس على الآلة. 

القياس خارج الآلة: يمكن أن تتم بإحدى الطريقتين: 
جهاز خاص مزود بمقياس أبعاد يركب قرب آلة التشغيل ويكون معداً 
لقياس قيم محددة مسبقا،ً تستخدم عندما يكون عدد القطع كبيراً وذلك لأن
الجهاز يحتاج لتدخل بشري لإعادة معايرته عند تغيير الإنتاج.
آلة قياس ثلاثية الأبعاد: تكون هذه الآلة مبرمجة وعامة، يتميز بأنه باهظ 
الثمن وتستعمل عادة في الورشات المرنة المؤتمتة أو يتم تشغيلها من
قبل عامل بشكل مباشر.

القياس على الآلة: يوجد العديد من الطرق من أهمها: 
الليزر. 
الصور الرقمية. 
المجسات الميكانيكية-الالكترونية: هي الأكثر شيوعا حيث يوضع المجس في 
أحد الأمكنة المخصصة لأدوات القطع في المخزن، أثناء قياس أبعاد القطعة
وعند حدوث التماس بين القطعة والمجس يقوم هذا الأخير بإرسال إشارة
كهربائية إلى وحدة التحكم الرقمي للآلة وذلك بواسطة التحريض المغناطيسي
أو الأشعة تحت الحمراء أو بواسطة سلك كهربائي، ولكن في هذه الحالة يجب
الأخذ بعين الاعتبار بعض العوامل التي تقلل من دقة القياس ومن أهمها:
وجود سائل التبريد أو الرايش على القطعة. 
التمدد الحراري الناتج عن الحرارة المخزنة في القطعة أثناء تشغيلها. 
تشوه القطعة بعد فك تثبيتها، حيث تتحرر القطعة من الإجهادات التي 
تخضع لها أثناء تشغيلها ومسكها.

أجهزة التثبيت على الفارزة
 The following clamping variations can be distinguished for
milling machine.
 Jaw Chucking
 Magnetic Chucking
 Modular Chucking
 The milling cutter machine table with its T-slots is the basis
for work part clamping. Depending on how the work part is
to be clamped, the following clamping devices can be
distinguished:
 Mechanical clamping devices
 Hydraulic clamping devices
 Pneumatic clamping devices
27 OctoEberl 2e01c4tric clamping deviceCsAM. Dr. Ahmad Almaleh 62

أجهزة التثبيت

أجهزة التثبيت الميكانيكية

Shallow clamps are used for flat work parts whose surfaces need to
be kept free for machining.

الملزمة اليدوية
 Machine vises are easy to use and reliable.
They are used for clamping smaller work
parts. Alignment is achieved with a
measuring gauge.
Figure 1.19 : Machine Vise 27 October 2014 CAM. Dr. Ahmad Almaleh 66

Figure 2.20 : Power Transmission

Universal machine vises can be horizontally as well as 
vertically turned. Furthermore, there are also vises that
pneumatically generate clamping power.
Figure 2.21 : Precision Sine Vise

أجهزة التثبيت المغناطيسية
 Work parts made of iron can be clamped with
electromagnetic devices. The work part is drawn to
the clamping plate after a current is switched on. It
can be easily removed after the current is switched
off.
Figure 1.22 : Electromagnetic Clamping Plate

الفارزة الرقمية
Hartford Pro 1000AG - Vertical Machining Centre
vertical Machining Centre
Table/Pallet Working Surface
1,150 x 600 mm
Table/Pallet Load 700 kg
Axis Travel - X 1,000 mm
Axis Travel - Y 600 mm
Axis Travel - Z 510 [630] mm
Dist. Between Spindle Centre &
Column 650 mm
Dist. Between Spindle Nose &
Table/Pallet
Surface 100 to 730 mm
http://forsale.mtdcnc.com/new-machine-tools/Hartford-Pro-1000AG---Vertical-Machining-
Centre_2096.asp

شاشة بيانية
وحدة كتابة
وتنقيح برنامج
G-code

لوحة قيادة والتحكم بالآلة الرقمية بالأنماط المختلفة

نمط إدخال المعطيات اليدوي نمط وحدة الذاكرة نمط شريط المعلومات
نمط صفر الآلة نمط التحريك اليدوي السريع نمط التحريك الدفعي نمط التحريك اليدوي

إلغاء البلوك نمط وحدة الذاكرة تنفيذ بلوك واحد
إيقاف الطاقة الآلي إقفال الآلة إعادة الإقلاع تهيئة

مفاتيح اختيار السرعات العظمى لحركة الآلة الرقمية

مؤشرات الحالة لمستويات الزيت والحساسات العاملة في الآلة

بدء العمل | إعادة العمل توقيف العمل جزئي ا قًاطع الأمان

ناخب سرعة القطع ناخب سرعة التغذية

مفاتيح تحريك محاور الآلة

Cnc 2- structure of cnc machines - hiast

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (15)

Similar to Cnc 2- structure of cnc machines - hiast

Similar to Cnc 2- structure of cnc machines - hiast (20)

More from ahmad almaleh

More from ahmad almaleh (10)

Cnc 2- structure of cnc machines - hiast