عملية التحكم الرقمي بالكمبيوتر

يشير مصطلح CNC إلى "التحكم العددي بواسطة الكمبيوتر"، ويتم تعريف التصنيع باستخدام الحاسب الآلي على أنه عملية تصنيع طرحية تستخدم عادةً التحكم بالكمبيوتر وأدوات الآلة لإزالة طبقات من المواد من قطعة مخزنة (تسمى قطعة فارغة أو قطعة عمل) وإنتاج جزء مصمم خصيصًا.

وتعمل هذه العملية على مجموعة متنوعة من المواد، بما في ذلك المعدن والبلاستيك والخشب والزجاج والرغوة والمركبات، ولها تطبيقات في مجموعة متنوعة من الصناعات، مثل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي الكبير والتشطيب باستخدام الحاسب الآلي لأجزاء الطائرات الفضائية.

خصائص التصنيع باستخدام الحاسب الآلي

1. أتمتة عالية وكفاءة إنتاج عالية جدًا. باستثناء تثبيت الفراغات، يمكن إتمام جميع عمليات المعالجة الأخرى باستخدام آلات CNC. وإذا اقترنت بالتحميل والتفريغ الآلي، فهي تُعدّ جزءًا أساسيًا من أي مصنع يعمل بدون طاقم.

تقلل معالجة CNC من عمالة المشغل، وتحسن ظروف العمل، وتزيل العلامات والمشابك المتعددة والتحديد والتفتيش والعمليات الأخرى والعمليات المساعدة، وتحسن كفاءة الإنتاج بشكل فعال.

02. التكيف مع أدوات معالجة CNC. عند تغيير أداة المعالجة، بالإضافة إلى تغيير الأداة وحل مشكلة تثبيت القطعة الخام، لا يتطلب الأمر سوى إعادة البرمجة دون أي تعديلات معقدة أخرى، مما يُختصر دورة تحضير الإنتاج.

٣. دقة معالجة عالية وجودة مستقرة. تتراوح دقة أبعاد المعالجة بين 0.005 و0.01 مم، وهي لا تتأثر بتعقيد القطع، لأن معظم العمليات تُنجز تلقائيًا بواسطة الآلة. وبالتالي، يزداد حجم قطع الدفعات، وتُستخدم أجهزة كشف المواضع في أدوات الآلات الدقيقة، مما يُحسّن دقة التصنيع الدقيق باستخدام الحاسب الآلي.

04. تتميز معالجة CNC بخاصيتين رئيسيتين: أولاً، يمكنها تحسين دقة المعالجة بشكل كبير، بما في ذلك دقة جودة المعالجة ودقة خطأ وقت المعالجة؛ ثانياً، يمكن لتكرار جودة المعالجة أن يعمل على استقرار جودة المعالجة والحفاظ على جودة الأجزاء المعالجة.

تكنولوجيا التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ونطاق التطبيق:

يمكن اختيار طرق معالجة مختلفة وفقًا لمادة ومتطلبات قطعة العمل. إن فهم طرق المعالجة الشائعة ونطاق تطبيقها يُمكّننا من اختيار الطريقة الأنسب لمعالجة الأجزاء.

تحول

تُعرف طريقة معالجة القطع باستخدام المخرطة باسم الخراطة. باستخدام أدوات الخراطة التشكيلية، يُمكن أيضًا معالجة الأسطح المنحنية الدوارة أثناء التغذية العرضية. كما يُمكن استخدام الخراطة لمعالجة أسطح الخيوط، والسطوح الطرفية، والأعمدة اللامركزية، وغيرها.

دقة الخراطة عادةً ما تكون من IT11 إلى IT6، وخشونة السطح تتراوح بين 12.5 و0.8 ميكرومتر. في الخراطة الدقيقة، يمكن أن تصل إلى IT6-IT5، وخشونة السطح تتراوح بين 0.4 و0.1 ميكرومتر. إنتاجية الخراطة عالية، وعملية القطع سلسة نسبيًا، والأدوات بسيطة نسبيًا.

نطاق التطبيق: حفر ثقوب مركزية، الحفر، التوسيع، النقر، الخراطة الأسطوانية، التجويف، خراطة أسطح النهاية، خراطة الأخاديد، خراطة الأسطح المشكلة، خراطة الأسطح المدببة، التخديد، خراطة الخيوط

الطحن

الطحن هو طريقة استخدام أداة دوارة متعددة الحواف (قاطع طحن) على آلة طحن لمعالجة قطعة العمل. حركة القطع الرئيسية هي دوران الأداة. يُقسم الطحن إلى طحن تنازلي وطحن تصاعدي، وذلك بناءً على ما إذا كان اتجاه سرعة الحركة الرئيسية أثناء الطحن مطابقًا لاتجاه تغذية قطعة العمل أو معاكسًا له.

(1) الطحن السفلي

يتطابق المكوّن الأفقي لقوة الطحن مع اتجاه تغذية قطعة العمل. عادةً ما توجد فجوة بين برغي تغذية طاولة قطعة العمل والصامولة الثابتة. لذلك، قد تتسبب قوة القطع بسهولة في تحريك قطعة العمل وطاولة العمل معًا للأمام، مما يؤدي إلى زيادة مفاجئة في معدل التغذية، مما يؤدي إلى تآكل السكاكين.

(2) الطحن المضاد

يمكن تجنب ظاهرة الحركة التي تحدث أثناء الطحن السفلي. أثناء الطحن العلوي، يزداد سمك القطع تدريجيًا من الصفر، فتبدأ حافة القطع بالانضغاط والانزلاق على السطح المُصَلَّى بالقطع، مما يُسرِّع تآكل الأداة.

نطاق التطبيق: طحن الطائرة، طحن الخطوة، طحن الأخدود، طحن سطح التشكيل، طحن الأخدود الحلزوني، طحن التروس، القطع

التخطيط

تشير عملية التخطيط بشكل عام إلى طريقة المعالجة التي تستخدم مسويًا لإجراء حركة خطية ترددية بالنسبة لقطعة العمل على مسوي لإزالة المواد الزائدة.

يمكن أن تصل دقة التخطيط بشكل عام إلى IT8-IT7، وخشونة السطح هي Ra6.3-1.6μm، ويمكن أن تصل تسطيح التخطيط إلى 0.02/1000، وخشونة السطح هي 0.8-0.4μm، وهي متفوقة لمعالجة الصب الكبير.

نطاق التطبيق: تخطيط الأسطح المستوية، تخطيط الأسطح الرأسية، تخطيط أسطح الدرج، تخطيط الأخاديد ذات الزاوية القائمة، تخطيط الحواف، تخطيط أخاديد ذيل السنونو، تخطيط الأخاديد على شكل حرف D، تخطيط الأخاديد على شكل حرف V، تخطيط الأسطح المنحنية، تخطيط فتحات المفاتيح في الثقوب، تخطيط الرفوف، تخطيط الأسطح المركبة

طحن

التجليخ هو طريقة لقطع سطح قطعة العمل على آلة تجليخ باستخدام عجلة تجليخ صناعية عالية الصلابة (عجلة التجليخ) كأداة. الحركة الرئيسية هي دوران عجلة التجليخ.

تصل دقة الطحن إلى IT6-IT4، وتتراوح خشونة السطح Ra بين 1.25 و0.01 ميكرومتر، بل وحتى 0.1 و0.008 ميكرومتر. ومن ميزات الطحن أيضًا إمكانية معالجة المواد المعدنية الصلبة، والتي تندرج ضمن نطاق التشطيب، لذا تُستخدم غالبًا كخطوة نهائية. ووفقًا لوظائفها المختلفة، يمكن تقسيم الطحن إلى طحن أسطواني، وطحن داخلي، وطحن مسطح، وغيرها.

نطاق التطبيق: الطحن الأسطواني، الطحن الأسطواني الداخلي، الطحن السطحي، الطحن الشكلي، الطحن الخيطي، الطحن التروسي

حفر

تسمى عملية معالجة الثقوب الداخلية المختلفة على آلة الحفر بالحفر وهي الطريقة الأكثر شيوعًا لمعالجة الثقوب.

دقة الحفر منخفضة، وعادةً ما تكون من IT12 إلى IT11، وخشونة السطح تتراوح عادةً بين Ra5.0 و6.3 ميكرومتر. بعد الحفر، تُستخدم عمليات التكبير والتوسيع بكثرة في عمليات التشطيب شبه النهائي والتشطيب النهائي. دقة معالجة التوسيع تتراوح عادةً بين IT9 وIT6، وخشونة السطح تتراوح بين Ra1.6 و0.4 ميكرومتر.

نطاق التطبيق: الحفر، التوسيع، التوسيع، النقر، ثقوب السترونشيوم، كشط الأسطح

معالجة مملة

معالجة الثقب هي طريقة معالجة تستخدم آلة ثقب لتكبير قطر الثقوب الموجودة وتحسين جودتها. تعتمد معالجة الثقب بشكل أساسي على الحركة الدورانية لأداة الثقب.

دقة معالجة الحفر عالية، وعادة ما تكون IT9-IT7، وخشونة السطح هي Ra6.3-0.8mm، ولكن كفاءة إنتاج معالجة الحفر منخفضة.

نطاق التطبيق: معالجة الثقوب عالية الدقة، تشطيب الثقوب المتعددة

معالجة سطح الأسنان

يمكن تقسيم طرق معالجة سطح أسنان التروس إلى فئتين: طريقة التشكيل وطريقة التوليد.

عادةً ما تكون آلة تشكيل أسطح الأسنان المستخدمة في عملية التشكيل عبارة عن آلة طحن عادية، وقاطعة تشكيل تتطلب حركتي تشكيل بسيطتين: حركة دورانية وحركة خطية. ومن بين الآلات الشائعة المستخدمة في عملية التشكيل، آلات تشكيل التروس، وآلات تشكيل التروس، وغيرها.

نطاق التطبيق: التروس، الخ.

معالجة الأسطح المعقدة

يتم قطع الأسطح المنحنية ثلاثية الأبعاد بشكل أساسي باستخدام طرق الطحن بالنسخ والطحن باستخدام الحاسب الآلي أو طرق المعالجة الخاصة.

نطاق التطبيق: المكونات ذات الأسطح المنحنية المعقدة

موسيقى الرقص الإلكترونية

تعتمد عملية التشغيل بالتفريغ الكهربائي على استخدام درجة الحرارة العالية الناتجة عن التفريغ اللحظي للشرارة بين قطب الأداة وقطب قطعة العمل لتآكل مادة سطح قطعة العمل لتحقيق التشغيل.

نطاق التطبيق:

① معالجة المواد الموصلة الصلبة والهشة والصعبة والناعمة وعالية الانصهار؛

②معالجة المواد شبه الموصلة والمواد غير الموصلة؛

③معالجة أنواع مختلفة من الثقوب والثقوب المنحنية والثقوب الدقيقة؛

④معالجة تجاويف السطح المنحنية ثلاثية الأبعاد المختلفة، مثل غرف القالب في قوالب التشكيل، وقوالب الصب، والقوالب البلاستيكية؛

⑤ تستخدم للقطع والتقطيع وتقوية السطح والنقش وطباعة لوحات الأسماء والعلامات وما إلى ذلك.

التصنيع الكهروكيميائي

التصنيع الكهروكيميائي هو أسلوب يستخدم المبدأ الكهروكيميائي للتحلل الأنودي للمعدن في الإلكتروليت لتشكيل قطعة العمل.

تُوصَل قطعة العمل بالقطب الموجب لمصدر الطاقة المستمر، وتُوصَل الأداة بالقطب السالب، وتُترك فجوة صغيرة (0.1 مم إلى 0.8 مم) بين القطبين. يتدفق الإلكتروليت بضغط مُحدد (0.5 ميجا باسكال إلى 2.5 ميجا باسكال) عبر الفجوة بسرعة عالية (15 م/ث إلى 60 م/ث).

نطاق التطبيق: معالجة الثقوب، والتجاويف، والملفات المعقدة، والثقوب العميقة ذات القطر الصغير، والنقش، وإزالة النتوءات، والنقش، وما إلى ذلك.

معالجة الليزر

تتم معالجة قطعة العمل بالليزر بواسطة آلة معالجة بالليزر. تتكون هذه الآلات عادةً من ليزرات، ومصادر طاقة، وأنظمة بصرية، وأنظمة ميكانيكية.

نطاق التطبيق: قوالب سحب الأسلاك الماسية، محامل الأحجار الكريمة للساعات، الجلود المسامية لصفائح التثقيب المبردة بالهواء المتباينة، معالجة الثقوب الصغيرة لحاقنات المحرك، شفرات المحرك الهوائي، إلخ، وقطع مختلف المواد المعدنية والمواد غير المعدنية.

المعالجة بالموجات فوق الصوتية

التشغيل بالموجات فوق الصوتية هو طريقة تستخدم اهتزاز التردد فوق الصوتي (16 كيلو هرتز ~ 25 كيلو هرتز) لوجه نهاية الأداة لتأثير المواد الكاشطة المعلقة في سائل العمل، وتؤثر جزيئات المواد الكاشطة على سطح قطعة العمل وتلميعها لمعالجة قطعة العمل.

نطاق التطبيق: المواد التي يصعب قطعها

الصناعات التطبيقية الرئيسية

بشكل عام، تتمتع الأجزاء التي تتم معالجتها بواسطة CNC بدقة عالية، لذلك تُستخدم الأجزاء التي تتم معالجتها بواسطة CNC بشكل أساسي في الصناعات التالية:

الفضاء الجوي

تتطلب صناعة الطيران والفضاء مكونات ذات دقة عالية وقابلية للتكرار، بما في ذلك شفرات التوربينات في المحركات، والأدوات المستخدمة في صنع مكونات أخرى، وحتى غرف الاحتراق المستخدمة في محركات الصواريخ.

صناعة السيارات والآلات

تتطلب صناعة السيارات تصنيع قوالب عالية الدقة لصب المكونات (مثل حوامل المحرك) أو تشغيل مكونات عالية التحمل (مثل المكابس). تستخدم الآلة ذات القنطرية وحدات طينية تُستخدم في مرحلة تصميم السيارة.

الصناعة العسكرية

تستخدم الصناعة العسكرية مكونات عالية الدقة ذات متطلبات تحمل صارمة، بما في ذلك مكونات الصواريخ، وبراميل البنادق، وما إلى ذلك. تستفيد جميع المكونات الآلية في الصناعة العسكرية من دقة وسرعة آلات CNC.

طبي

غالبًا ما تُصمَّم الأجهزة الطبية القابلة للزرع لتناسب شكل الأعضاء البشرية، ويجب تصنيعها من سبائك متطورة. ونظرًا لعدم قدرة أي آلات يدوية على إنتاج مثل هذه الأشكال، أصبحت آلات التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC) ضرورة.

طاقة

تشمل صناعة الطاقة جميع مجالات الهندسة، من التوربينات البخارية إلى أحدث التقنيات كالاندماج النووي. تتطلب التوربينات البخارية شفرات توربينية عالية الدقة للحفاظ على توازنها. شكل تجويف قمع البلازما في قسم البحث والتطوير في الاندماج النووي معقد للغاية، فهو مصنوع من مواد متطورة، ويتطلب دعمًا من آلات التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC).

تطورت المعالجة الميكانيكية حتى يومنا هذا، ومع تحسن متطلبات السوق، ظهرت تقنيات معالجة متنوعة. عند اختيار عملية تشغيل، يجب مراعاة عدة جوانب: شكل سطح قطعة العمل، ودقة الأبعاد، ودقة الموضع، وخشونة السطح، وغيرها.

فقط من خلال اختيار العملية الأكثر ملاءمة يمكننا ضمان جودة وكفاءة معالجة قطعة العمل بأقل استثمار، وتعظيم الفوائد الناتجة.