معرفة

يتم شرح معرفة تكنولوجيا معالجة CNC في الأقسام الستة التالية:

1. مقدمة عن معالجة CNC وخصائصها الرئيسية

2. العناصر المهمة في معالجة CNC

3. معلمات معالجة CNC

4. خطوات المعالجة اللاحقة الشائعة في معالجة CNC

5. التصميم الهيكلي الأساسي لمعالجة CNC

6. التقييم الأولي لقابلية التصنيع للمعالجة باستخدام الحاسب الآلي

1. مقدمة عن معالجة الحاسب الآلي وخصائصها الرئيسية

1. تعريف CNC:

التحكم الرقمي بالحاسوب، والذي يعني التحكم الرقمي بالحاسوب.

آلة CNC هي أداة آلية يتم التحكم فيها بواسطة برنامج. يمكن لنظام التحكم معالجة البرامج المحددة بواسطة أكواد التحكم أو التعليمات الرمزية الأخرى منطقيًا، وفك شفرتها من خلال الكمبيوتر، وجعل الآلة تؤدي الإجراءات الموصوفة. من خلال عملية القطع للأداة، تتم معالجة المواد الخام وتحويلها إلى أجزاء نصف نهائية أو نهائية.

تعد معالجة CNC تقنية طرحية. تستخدم أدوات دوارة عالية السرعة لإزالة المواد من الكتل الصلبة لإنتاج أجزاء وفقًا لنماذج CAD.

2. خصائص التصنيع باستخدام الحاسب الآلي

تتمتع الأجزاء التي تتم معالجتها بواسطة الآلات ذات التحكم الرقمي بالدقة الأبعادية العالية والتسامحات الصارمة، وهي مناسبة للإنتاج الضخم والعمل لمرة واحدة.

II. العناصر الرئيسية للـ CNC

العناصر الرئيسية لآلات CNC - المواد

1. مواد المعالجة المستخدمة بشكل شائع في CNC

المعادن: الألومنيوم، الفولاذ المقاوم للصدأ، النحاس، البرونز، النحاس الأصفر، الفولاذ

البلاستيك: ABS، PC، ABS+PC، PP، PS، POM، PMMA، إلخ.

2. وفقًا لمصدر المواد، يمكن تصنيفها إلى الأنواع التالية:

(1) المواد الورقية: تتم معالجتها من خلال القطع والتشغيل البسيط

المزايا: خصائص المواد مستقرة نسبيًا، مما يسهل المعالجة،

العيوب: هناك الكثير من المواد المتبقية، ووقت المعالجة طويل، وغير مناسب للإنتاج الضخم على نطاق واسع

(2) الملفات الشخصية: اختيار مخصص بناءً على الشكل الهيكلي للمنتج أو لتقليل حجم الطحن الآلي

المزايا: يمكن أن يقلل بشكل كبير من بدل التصنيع ويختصر وقت المعالجة والتكلفة وتكلفة المواد الخام. يجب الترويج له بقوة

العيوب: من الصعب ضمان دقة التسامح للملفات الشخصية، ولا يمكن تحقيق تأثير المظهر للدرجة A؛

(3) المسبوكات: يتم تشكيلها في الغالب عن طريق تشكيل مواد صفائحية

المزايا: مثل الملامح، يمكنها أيضًا تشكيل الأشكال الهيكلية التي لا تستطيع الملامح تحقيقها، وبالتالي توفير المواد والوقت

العيوب: هناك مخاطرة معينة في تحويل معايير المعالجة بين التشكيل بالطرق والتصنيع باستخدام الحاسب الآلي. يؤدي زيادة الضغط أثناء عملية التشكيل بالطرق إلى تدهور استقرار التصنيع باستخدام الحاسب الآلي؛

(4) قوالب الختم: تصنع في الغالب من مواد صفائحية (مواد شرائطية) ثم يتم إجراء اللكم البسيط وقطع الحواف

المزايا: يمكنها تقليل بدل التشغيل والوقت إلى حد معين، وتوفير معيار تشغيل تقريبي لآلات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي؛

العيوب: هناك خطر التشوه بسبب اللكم والقطع، مما يسبب مخاطر على وضع سطح التصنيع باستخدام الحاسب الآلي.

(5) قوالب الصب: في الغالب بالنسبة للمنتجات ذات المتطلبات العالية لخصائص معينة، تتم معالجة قوالب الصب بعد الصب لتحقيق متطلبات المنتج النهائي للعميل. ومع ذلك، عندما يكون حجم المعالجة كبيرًا، يكون هناك خطر حدوث ثقوب الرمل، ومن الضروري التقدم بطلب إلى العميل للحصول على معايير القبول مسبقًا.

مكون مفتاح CNC - أداة آلية

المعلمات الرئيسية لأداة الآلة

• الطاقة المتاحة

• عمر الخدمة/الحالة - الاستقرار

• أفقي/عمودي

• نوع ومواصفات المغزل

• عدد وتكوين الأعمدة

• تثبيت قطع العمل.

العنصر الرئيسي في CNC - أدوات القطع

1. الأنواع الشائعة من قواطع الطحن المستخدمة في مراكز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي

(1) قواطع النهاية / قواطع الوجه: لها حواف قطع على كل من السطحين الجانبي والسفلي، ويمكن استخدامها للتشغيل الخشن والنهائي للأسطح الجانبية والسفلية للمنتجات. وهي مناسبة لتصنيع أنواع مختلفة من الآلات المستوية مثل الثقوب والفتحات والتجاويف، ولكنها ليست مناسبة للتشغيل على الأسطح المنحنية.

(2) مطاحن أنف الكرة: وهي مناسبة لمعالجة الأشكال المعقدة ثلاثية الأبعاد ولكنها ليست مناسبة لمعالجة الأسطح المستوية.

(3) مطاحن الأنف المستديرة: تُعرف أيضًا باسم مطاحن R ذات القاع المسطح، وتُستخدم في التشغيل الخشن والنهائي للأسطح الجانبية والسفلية ذات الخصائص الهيكلية بزاوية R للمنتجات.

(4) مطاحن التشكيل: يمكن تخصيص أدوات القطع ذات الأشكال الخاصة وفقًا للخصائص الهيكلية للمنتجات. تعتبر مطاحن T ومطاحن ذيل السنونو ومطاحن الشطب وما إلى ذلك مطاحن تشكيل خاصة.

2. مواد القواطع المطحنة:

الفولاذ عالي السرعة، كربيد أسمنتي، سيراميك، نتريد البورون المكعب (CBN)، الماس الصناعي

3. اختيار قواطع الطحن

(1) الأقطار المشتركة لقواطع الطحن

أقطار المطاحن الطرفية/مطاحن الكرات الطرفية المستخدمة بشكل شائع

المواد الصلبة (الصلب): D1، D1.5، D2، D2.5، D3، D3.5، D4، D6، D8، D10، إلخ.

المواد اللينة (الألومنيوم والنحاس): D1، D2، D3، D4، D6، D8، D10، الخ.

الأقطار الشائعة لطواحين الأنف المستديرة

D2r0.5، D3r0.5، D3r0.2، D4r0.5، D4r1، D6r1، D8r1، D10r3، إلخ.

(2) مبادئ اختيار أدوات الطحن

إن استخدام أداة أكبر يزيل المزيد من المواد في عملية واحدة، مما يقلل من وقت المعالجة والتكلفة. مبدأ اختيار الأداة: مبدأ الأداة الكبيرة، مما يعني أن نصف قطر الأداة المختارة أصغر قليلاً من نصف قطر القاطع. على سبيل المثال، بالنسبة للقاطع ذو R2.1، يمكن استخدام أدوات الطحن بأقطار D4 وD3 وD2 وD1، ولكن أداة الطحن D4 هي المفضلة لأنها تتمتع بأعلى كفاءة معالجة وأقل بدل لتغيير الأداة.

(3) استخدام الأدوات على شكل حرف T والأدوات على شكل حرف V

عندما لا يمكن الوصول إلى أسطح معينة للجزء مباشرة من الأعلى ولا يمكن استخدام أدوات القطع القياسية للمعالجة، تكون هناك حاجة إلى أدوات على شكل حرف T أو أدوات على شكل حرف V للقطع السفلي.

سكين من النوع T: يجب أن يكون عرض القطع السفلي الموصى به w أكبر من 3 مم ويجب أن يكون عددًا صحيحًا.

سكين الكابولي: تُحدد الزاوية بحجمه. تُستخدم زاويتا 45° و60° بشكل شائع، ويمكن تخصيص زوايا أخرى.

تكون نسبة قطر القطع إلى قطر العمود عادة 2:1؛ عند إجراء القطع السفلي من جانب واحد، يجب حجز مساحة كافية، ويوصى بأن تكون ≥ 4d.

عنصر مفتاح CNC - تركيبات

1. وظيفة التركيبات

(1) الوضع: وضع المنتج المعالج في الوضع الصحيح بالنسبة لأداة الماكينة وأدوات القطع.

(2) المشبك: لشد المنتج بعد وضعه، بحيث لا يتغير موضع المنتج أثناء المعالجة.

٢. تحديد الموضع: في نظام الإحداثيات الديكارتية ثلاثي الأبعاد، تتمتع قطعة العمل بست درجات حرية. يستخدم جهاز التثبيت ست نقاط دعم موزعة بشكل مناسب لتقييد درجات حرية قطعة العمل الست، وبالتالي تحديد موضعها داخل جهاز التثبيت بدقة تامة. (مبدأ تحديد الموضع بست نقاط)

عدة أشكال من التموضع

التموضع الكامل: أثناء المعالجة، يتم تقييد جميع درجات الحرية الست لقطعة العمل بشكل كامل.

التموضع غير الكامل: في إطار فرضية تلبية متطلبات المعالجة، لا يتم تقييد درجات الحرية الست لقطعة العمل بشكل كامل.

الإفراط في التموضع: يتم تقييد درجة معينة من حرية قطعة العمل بشكل متكرر (تجنب الإفراط في التموضع)

التموضع الناقص: درجات الحرية التي يجب تقييدها وفقًا لمتطلبات المعالجة ليست مقيدة (لا يُسمح بالتموضع الزائد)

3. التثبيت: لضمان احتفاظ قطعة العمل بموضعها المحدد مسبقًا أثناء التشغيل تحت تأثير القوى الخارجية مثل قوة القطع وقوة القصور الذاتي والجاذبية، يجب أيضًا توفير جهاز تثبيت على المثبت لممارسة قوة تثبيت مناسبة على قطعة العمل.

المشبك الهوائي: مميزاته هي التكلفة المنخفضة والكفاءة العالية والتطبيق الواسع؛ عيوبه هي أنه عرضة للفشل في التمسك بإحكام عندما يكون ضغط الهواء غير مستقر ومن السهل أن يسبب ضررًا للمنتج.

المشبك الفراغي: ميزته أنه لن يسبب ضررًا للمنتج، أما عيبه فهو أن قوة المشبك ضعيفة نسبيًا.

التثبيت اليدوي: ميزته هي التكلفة المنخفضة، أما عيبه فهو أن التشغيل معقد، كما أن التحكم في قوة مفتاح عزم الدوران ليس دقيقًا بدرجة كافية وهو عرضة للتسبب في الضرر.

المشبك الكهرومغناطيسي: ميزته هي أن قوة المشبك كبيرة؛ عيبه هو أن الحرارة المتولدة أثناء التشغيل ستؤدي إلى إضعاف المغناطيسية، وقد تكون هناك ظاهرة فشل في الإمساك بإحكام، والتكلفة عالية وعرضة للتسبب في الضرر.

III. معلمات عملية CNC

أثناء معالجة الطحن، تسمى الحركة النسبية بين قاطع الطحن وقطعة العمل بحركة القطع؛ ومن بينها، الحركة الدورانية لقاطع الطحن هي الحركة الرئيسية، وحركة أو دوران قاطع الطحن بالنسبة لقطعة العمل هي حركة التغذية.

(1) سرعة الطحن Vc: السرعة الخطية للحركة الرئيسية، وهي سرعة دوران قاطع الطحن. يتم قياسها بالمتر في الدقيقة.

Vc = π*d*n/1000 متر/دقيقة

سرعة المغزل n: سرعة دوران قاطعة الطحن في الدقيقة، مقاسة بعدد الدورات في الدقيقة (rpm).

عدد أسنان القاطعة z.

(2) معدل التغذية هو إزاحة أداة القطع بالنسبة لقطعة العمل في اتجاه التغذية.

معدل التغذية لكل سن fz: إزاحة كل سن من سن القاطعة بالنسبة لقطعة العمل في اتجاه حركة التغذية عندما تدور القاطعة سنًا واحدًا، الوحدة: مم/ز

معدل التغذية لكل دورة: المسافة التي تتحركها قطعة العمل بالنسبة لقاطع الطحن في اتجاه حركة التغذية عندما يدور القاطع دورة واحدة، الوحدة: مم/دورة

معدل التغذية في الدقيقة fm: المسافة التي تتحركها قطعة العمل بالنسبة إلى قاطع الطحن في اتجاه حركة التغذية عندما يدور قاطع الطحن لمدة دقيقة واحدة، الوحدة: مم/دقيقة. fm له نفس معنى سرعة التغذية.

fr = fz * z (مم/ر)

fm = fz * z * n (مم/دقيقة)

(3) عمق القطع الجانبي / عمق القطع الشعاعي a_e: يشير عرض قطر قاطع الطحن المشارك في قطع قطعة العمل على طول الاتجاه الشعاعي، مم، إلى المسافة عبر السطح الميكانيكي.

عمق القطع الخلفي / عمق القطع المحوري a_p: هو مقدار إزالة المعدن من الأداة على سطح قطعة العمل، مم. هذه هي المسافة من الأداة إلى السطح غير المعالج أدناه عندما تدخل الأداة.

(4) الطحن الأمامي: اتجاه دوران قاطع الطحن هو نفس اتجاه الحركة الأمامية لقطعة العمل؛ ويمكنه تجنب تأثير التلميع، وبالتالي توليد حرارة أقل وتقليل ميل تصلب العمل.

الطحن العكسي: اتجاه دوران قاطع الطحن يكون معاكسًا لاتجاه الحركة الأمامية لقطعة العمل؛

تكون متانة الأداة أعلى في الطحن الأمامي. في الطحن الأمامي، تقطع الأداة في قطعة العمل في البداية، ويتغير سمك القطع من سميك إلى رقيق، مع تآكل أقل لحافة الأداة؛ بينما في الطحن العكسي، يزداد سمك القطع تدريجيًا من الصفر، بسبب وجود نصف قطر قوس حافة السن، تضغط حافة الأداة وتفرك على السطح الميكانيكي، وتنزلق لمسافة قصيرة قبل القطع في قطعة العمل، مما يؤدي إلى تسريع تآكل الأداة وتكثيف درجة تصلب السطح، مما يؤثر على المعالجة الإضافية.

رابعا: المعالجة اللاحقة باستخدام الحاسب الآلي

1. تنظيف بقع الزيت السطحية على المنتجات المعالجة باستخدام الحاسب الآلي لمنع التآكل والأوساخ للمنتجات.

2. قم بإزالة النتوءات المعدنية أو البلاستيكية المتبقية بعد معالجة CNC. هناك طرق مثل الطحن المغناطيسي، والطحن الدوار، والنفخ الرملي، وإزالة النتوءات بالثلج الجاف.

V. التصميم الأساسي للهيكل لمنتجات CNC

1. تقليل عدد عمليات التثبيت قدر الإمكان

يعد مسار التصنيع أحد القيود الرئيسية في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي. لتحقيق جميع أسطح النموذج، يجب تدوير قطعة العمل وقلبها عدة مرات. في كل مرة تدور فيها قطعة العمل، يجب إعادة معايرة مرجع أداة الماكينة وتحديد نظام إحداثيات جديد. (مقارنة بالتصنيع التقليدي ثلاثي المحاور)

من أجل الحصول على أقصى دقة موضعية نسبية بين ميزتين أو أكثر، يجب تشغيل هذه الميزات في نفس الإعداد. وذلك لأن خطوة المعايرة الجديدة تقدم خطأً صغيرًا (ولكن لا يمكن إهماله)، بغض النظر عن التركيبات عالية الدقة المستخدمة. إن زيادة عدد الإعدادات ستؤثر حتمًا على الدقة.

2. في التصميم، تجنب الأخاديد العميقة والثقوب العميقة والتجاويف العميقة.

يجب معالجة الأخاديد الضيقة العميقة باستخدام أدوات قطع أطول. فالأدوات القطعية الأطول تكون عرضة للكسر وقد تتسبب في اهتزاز الأداة أو اهتزاز الماكينة. تتطلب معالجة الأخدود العميق عدة عمليات، مما يزيد من وقت المعالجة وتكاليف التصنيع.

عند طحن تجاويف عميقة نسبيًا، قد تحدث مشكلات مثل ترهل الأداة، وميل الأداة، وصعوبة إزالة الرقائق وكسر الأداة. بشكل عام، يقتصر عمق التجويف على 4 إلى 5 أضعاف طوله (أي الحجم الأقصى على المستوى XY)، مما يمكن أن يحقق الحد الأدنى من تكلفة المعالجة.

3. معالجة الحافة

نظرًا لأن جميع رؤوس الطحن تدور كأجسام دوارة دائرية، فمن المستحيل تحقيق زوايا حادة داخلية وزوايا مشطوفة داخلية. بدلاً من ذلك، ستترك قاطعة الطحن منطقة غير معالجة (زاوية) بنفس نصف قطر الأداة. يمكن تشغيل الآلات باستخدام طرق بديلة مثل التشغيل بالتفريغ الكهربائي أو زوايا مشطوفة داخلية أو أخاديد مقعرة بدون حواف، ولكن هذه الطرق غالبًا ما تكون مكلفة.

للاستفادة الكاملة من مزايا الأدوات الأكبر حجمًا، يجب تصميم الحد الأقصى لنصف قطر الزاوية الداخلية المستديرة، ويفضل أن يكون أكبر من 1.0 مم، ويجب ألا يقل الحد الأدنى عن R0.5 مم.

تتطلب الحواف المشطوفة على الحواف العلوية للنتوءات والأخاديد أدوات تشكيل مخصصة متساوية القطر، وهي مكلفة. يوصى بتشذيب حواف الميزات بدلاً من تقريبها. يمكن عمل استثناءات عند الضرورة.

4. تصميم سمك الجدار

عند استخدام المعدن في الطحن أو التصنيع باستخدام الحاسب الآلي، يمكن للجدران الرقيقة أن تسبب اهتزازات، مما يؤثر على دقة عملية التصنيع واللمسة النهائية لسطح الأجزاء؛ بالنسبة للبلاستيك، يمكن أن تؤدي الجدران الرقيقة إلى الانحناء والتليين.

بالنسبة للأجزاء المعدنية، يوصى بتصميم سمك الجدار عند 0.8 مم أو أكثر، مع الحد الأدنى البالغ 0.5 مم.

بالنسبة للأجزاء البلاستيكية، يوصى بتصميم سمك الجدار عند 1.5 مم أو أكثر، مع الحد الأدنى 1 مم.

 

ستتعرض الميزات العالية والنحيلة لاهتزازات كبيرة أثناء المعالجة، مما يؤدي إلى ضعف التحمل وسطح التشطيب. في الحالات التي يكون فيها ذلك ممكنًا، حاول تقليل الارتفاع. يوصى بأن يكون الارتفاع < 4W.

5. تصنيع الثقب

تنقسم إلى ثقوب ذات قطر قياسي وثقوب ذات قطر غير قياسي. يمكن تصنيع الثقوب ذات القطر القياسي باستخدام مثاقب، ويُنصح بأن يكون أقصى عمق للحفر 4 أضعاف القطر الاسمي؛ وعادةً ما يكون 10 أضعاف القطر الاسمي؛ ومن الممكن حفر 40 ضعف القطر الاسمي.

تُستخدم قواطع الثقب وقواطع التثقيب لتصنيع ثقوب ذات متطلبات تسامح صارمة. كما يُنصح باستخدام أقطار قياسية.

يتم تصنيع الثقوب ذات القطر غير القياسي بواسطة قواطع الطحن الطرفية (بشرط الحد الأقصى للعمق). الثقوب العمياء التي يتم تصنيعها بواسطة رؤوس الحفر لها قاع مخروطي، في حين أن الثقوب التي يتم تصنيعها بواسطة قواطع الطحن الطرفية تكون مسطحة.

6. تصنيع ثقب الخيط

يمكن تصنيع الخيوط الداخلية باستخدام الصنابير أو قواطع طحن الخيوط. يمكن استخدام الصنابير لتصنيع الخيوط بقطر M2 وما فوق، بينما يمكن استخدام أدوات قطع الخيوط CNC لتصنيع الخيوط ذات القطر الأدنى M6.

للحصول على نتائج دقيقة ومحددة، يجب تجنب النقر العميق: فكلما زاد عمق النقر، زاد خطر الاهتزاز والانحراف أثناء التشغيل، مما قد يؤدي إلى عيوب في المنتج.

بشكل عام، يمكن لطول الخيط الذي يبلغ 1.5 مرة من القطر أن يوفر تعشيقًا كافيًا للخيط، لأن معظم الحمل المطبق على الخيط يتحمله عدد قليل من الأسنان الأولى (لا يتجاوز 1.5 مرة من القطر الاسمي). لا يُنصح بأن يتجاوز طول الخيط ثلاثة أضعاف قطر أداة القطع.

سادسا. التقييم الأولي لقابلية تصنيع منتجات CNC

1. التقييم الشامل

(1) أنواع المواد الخام

(2) هل هناك حاجة إلى معالجة السطح؟ (النفخ الرملي؟ الأكسدة؟ الرش؟ الطلاء الكهربائي؟ إلخ.)

(3) هل الهيكل الحالي للمنتج يلبي متطلبات التثبيت ويسهل البحث عن معايير المعالجة؟

(4) هل يشير الرسم ثنائي الأبعاد إلى متطلبات خشونة السطح وتسامح ثقوب الخيوط وأبعاد موضع القالب؟ (أي المتطلبات الإضافية التي لا يمكن عكسها في الرسم ثلاثي الأبعاد)

2. تحليل عقلانية الهياكل المشتركة

(1) هل يحتوي المنتج على أخدود عميق أو ثقب عميق أو تجويف عميق؟ احكم على العقلانية بناءً على مبدأ حد العمق الأقصى.

(2) هل المنتج له بنية زاوية مفيدة؟ إذا لم يكن من الممكن تصنيع الزوايا المفيدة الداخلية، فيجب إضافة زوايا R؛ إذا كانت الزوايا المفيدة الخارجية للمنتج عرضة للانهيار أو تسبب مخاطر السلامة، فمن المستحسن إعطاء الأولوية لاستخدام زوايا C المقلوبة، تليها زوايا مستديرة (يجب أن تكون زاوية الشطب هي نفسها، ويجب مراعاة زوايا R الخارجية باستخدام أدوات التشكيل للمعالجة).

(3) هل زاوية R لهيكل المنتج صغيرة جدًا؟ زاوية R الصغيرة تتوافق مع أداة أصغر، ذات قوة ضعيفة وعرضة للكسر والاهتزاز، وكفاءة معالجة منخفضة.

(4) هل المنتج له بنية رقيقة الجدار؟

(5) هل الميزات قريبة جدًا من بعضها البعض؟ يصعب تشغيل الآلات في المناطق الضيقة، ويصعب مرور الأداة من خلالها. الأدوات الطويلة والأدوات الصغيرة معرضة للكسر والاهتزاز.

(6) هل يحتاج موضع التثبيت الأمامي إلى حجز زاوية محطة عملية لموضع التثبيت اللاحق؟ (يستخدم كموضع لموضع التثبيت الخلفي؛ أو لزيادة القوة الهيكلية للمعالجة المستقرة وتقليل التشوه)، أو لتوفير نقطة تعليق لعمليات المعالجة السطحية اللاحقة مثل الأكسدة والطلاء الكهربائي.

إذا كانت لديكم أي أسئلة أو طلبات أو استفسارات تتعلق بتطوير الأجزاء ذات الصلة أو تحسين سلسلة التوريد الخاصة بكم، فلا تترددوا في الاتصال بنا على البريد الإلكتروني info@castings-forging.com