برنا سی ان سی سازنده ماشین آلات CNC پلاسما چوب واترجت سنگ
دستگاه سی ان سی ایده آل چه ویژگی هایی دارد؟
یک دستگاه سی ان سی از قطعات متعددی ساخته شده است و یکی از ویژگی های مهم دستگاه سی ان سی ایده آل دقت این قطعات سی ان سی نسبت به همدیگر می باشد.
مهم ترین قطعات دستگاه سی ان سی به شرح زیر می باشد:
۱-سیستم حرکتی بال اسکرو یا رک و پینیون
۲-سیستم حرکتی ریل و واگن
۳- سروو موتور ها
۴-کنترل دستگاه سی ان سی
۵- شاسی مستحکم و تنش گیری شده
حال به شرح هر کدام از قطعات بالا خواهیم پرداخت:
۱-سیستم حرکتی:
بال اسکرو:
در قدیم الایام که تکنولوژی بال اسکرو کشف نشده بود ، جهت حرکت و جلو و عقب بردن میز ها و محور ها از سیستم پیچ و مهره استفاده می شد . از آنجائیکه در اثر حرکتهای لغزشی موجود بین دو سطح پیچ و مهره باعث سایش و خوردگی و در نتیجه لق شدن مکانیزم حرکت می شد ، به فکر افتادند و تغییراتی در نوع دنده های پیچ و مهره دادند و بجای استفاده از پیچ و مهره با سطح مقطع مثلثی ، از پیچ و مهره با سطح مقطع ذوزنقه و تا حدی مستطیلی استفاده کردند . این مدل پیچ و مهره ها هم اکنون نیز در میز دستگاههای فرز و تراش معمولی به وفور به چشم می خورد .
از یک طرف باید برای روان کار کردن این سیستم یک لقی مشخصی بین پیچ و مهره بوجود می آوردند و از طرف دیگر به مرور زمان این پیچها نیز سائیده شده و دقت خود را از دست می دادند . پیج وقتی راستگرد می شد ، یک طرف مهره درگیر بود و وقتی چپگرد می شد ابتدا لقی طی می شد تا به طرف دیگر برسد و سپس طرف دیگر درگیر می شد .
اختراع دیگری سبب شد تا میزان بسیار زیادی از این مشکل حل شود و آن سیستم لید اسکرو بود . در این سیستم ، به جای استفاده از یک مهره ، از دو مهره استفاده می شد و بین دو مهره فنری قرار داشت . این فنر توسط پیچ هایی تنظیم می شد و باعث می گردید در هر صورت دو طرف مهره ها درگیر باشند و با چپگرد و راستگرد شدن ، لقی به حداقل برسد و در جائیکه پیچ خورده شده ، فنر باز شده و خود را تنظیم نماید . سیستم بسیار عالی بود ولی همچنان یک مشکل داشت و آن لغزش سطوح بود .
اختراع بال اسکرو این مشکل را حل کرد و دنیایی جدید را در برابر صنعت گشود . مکانیزم حرکت بال اسکرو همانند حرکت بلبرینگ ها می باشد . در بین سطوح هیچ لغزشی نیست و مبنای حرکت غلتش کامل است . در سیستم پیچ و مهره ، با اضافه شدن نیرو مثلا وزن ، بر طبق فرمول اصطحکاک ، نیرو در ضریب اصطکاک ضرب می شد و نسبتی خطی را به دست می داد یعنی هرچه نیرو بیشتر ، اصطحکاک بیشتر و نیروی مورد نیاز جهت چرخش هم بیشتر می شد . در سیستم بال اسکرو لغزش نیست و غلتش می باشد .
بال اسکرو چیست ؟
وقتی که شما یک مهره را حول محورش می چرخانید درجهت محوری اش حرکت می کند چون شیارهای پیچ به طور پیوسته مسیر مارپیچی طی می کنند .
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 .
رک وپینیون:
رک و پینیون و یا دنده شانه به مکانیزمی گویند که حرکت دورانی را به حرکت خطی تبدیل می کند.این مکانیزم به دلیل دقت کمتری که نسبت به بال اسکرو دارد در دستگاه سی ان سی صنعتی قابل استفاده نمی باشد.اما در سالهای اخیر با همه گیر شدن استفاده از دنده شانه های مورب در دستگاههای سی ان سی مشکل دقت این مکانیزم حل گردیده است تا جاییکه ترکیب یک گیربکس خورشیدی و دنده شانه مورب دقتی برابر با دقت بال اسکرو به شما ارایه میدهد.تنها ضعف آن در دستگاه سی ان سی آنست که شما به موتورهای توان بالاتری برای حرکت این مکانیزم نیاز داردی.
۲-سیستم حرکتی ریل و واگن:
ریل واگن یکی از قسمت های مهم دستگاه سی ان سی به شمار می آید.ریل و واگن به دلیل دارا بودن دقت بالا و همچنین سرعت حرکتی بالا هم در سی ان سی های صنعتی و هم در سی ان سی های غیر صنعتی از جمله سی ان سی های منبت زن ،واتر جت،لیزر سی ان سی،و… مورد استفاده قرار می گیرد.
نکته بسیار مهم در این قطعات نصب کردن آنها می باشد.که اولا سطحی که ریل ها نصب می شود باید ماشین کاری شده باشد و از لحاظ ارتفاع یکی باشد و همچنین موازی بودن ریل ها بسیار مهم می باشد.در صورت عدم رعایت هر کدام از نکات بالا موجب آسیب رسیدن به دستگاه و کاهش عمر این قطعات می شود.
۳-سروو موتور ها:
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 کوچکی 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 .
سرووموتور صنعتی
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.
هر عنـصر هدف ویژه ای در هماهنگ کردن کمیت مرجع با کمیت کنترل شده ایفا می کند .
وسیله آشکـــارسازی خـطا هنــگامی که کمیـت تنظیم شده متفاوت از کمیت مرجع است ، خطا را آشکار می کند . سپـس یک سیگنـال خطا به تقویت کنـنده ای که قــدرت وسیله تصـحیح خطا را فراهم می کند می فرسـتد . با این تـوان وسیـله تصـحیح خطا ، کمـیت کـنترل شـده را آنـچنـــان تغییر می دهد که با ورودی مرجع هماهنگ گردد .
به موتورهـایی که به سرعـت به سیگنال خطا پاسخ می دهنـد و سریعا به بار شتاب می دهنـد سرو موتور گفته می شود . نسبت گشتاور به اینرسی (T/J) یک جنبه بسیار مهم یک سرو مـوتور است ، زیرا موتور با این فاکتور شتاب می گیرد .
مشخصات اصلی که در هر سرو موتور دیده می شود عبارتست از : گشتاور خروجی موتور باید متناسب با ولتاژ بکار گرفته شده آن باشد جهت گشتاور سرو موتور باید به پلاریته لحظه ای ولتاژ کنترل بستگی داشته باشد
سرو موتور به دو دسته کلی سرو موتورهای AC و سرو موتورهای DCتقسیم می گردد .
سرو موتورهای AC عموما به سرو موتورهای DCترجیح داده می شوند ، بجز برای استفاده در سیستمهای با قدرت خیلی بالا، سرو موتورهایAC به دلیل اینکه نسبت به سرو موتورهای DCدارای بازده بیـشتری هستنـد ترجیـح داده می شونــد . اگــر چه تلفـات تـوان نگــرانی اصـلی در سرومکانیسمها نیستند ، یک موتور پربازده از تلفات بیش از اندازه توان جلوگیری می کند .
سرو موتورهای DC :
در بین سرو موتورهای DC مختلف ، موتورهای سـری ، موتورهای سری چــاکدار ، موتور کنترل موازی ، و موتور موازی مغناطیس دائم ( تحریک ثابت ) قرار دارند . این واحدها توان خروجی بالایی نسبت به اندازه آنها تحویل می دهند و در مورد موتــور موازی با تحریک کنترل شده ، توان کنترلی کمی مورد نیاز است .
موتور سری دارای گشتــاور راه اندازی بالایی است و جریان زیادی می کشد و تنظیم سرعت کمی دارد . کارکرد معکوس می تـواند با معکـوس کــردن پلاریتـه ولتاژ میدان با سیم پیچ میدان سری ( یعنی یک سیم پیچ برای هرجهت چرخش ) به دست آید . مــــورد اخیـــر بازده موتور را کاهش می دهد .
موتور سری چاکدار می تواند به عنوان یک موتور تحریک مستقل با میدان کنترل شده به کار گرفته شود . آرمیچر باید از یک منبع جریان ثابت تغذیه شود .
یک منحنی گشتاور سرعت نوعی ، گشتاور ایستای بالا و کاهش سریع گشتاور با افزایش سرعت را نشان می دهد . این امر میرایی خوب و خطای سرعت بالا را نتیجه می دهد .
نوع موازی سروموتور DC از سایر موتورهای موازی برای کارکرد عمــومی متفاوت نیست . این موتور دو سیم پیچی مجزا – سیم پیچی میدان که روی استاتور قرار داده شده و سیم پیچی آرمیچر که روی روتور قرار داده شده – دارد .
هر دو سیم پیچی به یک منبع تغذیه DC متصل شده اند . در یک موتور DC موازی معـمولی ، دو سیم پیچی به صورت موازی به تغذیه DC اصلی متصل شده اند . اما در یک کارکرد سرو ، سیم پیچی ها با منابع DC جداگانه ای تغذیه می شوند ،
جهـت چرخـش موتـور اگر پلاریـته میـدان معـکوس شود عکس می شود.آرمیچر موتور با سیگنال تقویت شده خطا ومیدان از یک منبع جریان ثابت تغذیه می شوند .
میدان این موتور عموما بالاتر از زانوی مشخصه اشباع کار میکند ( جهت حفظ گشتاور با حساسیت کمتر نسبت به تغییرات جزیی در جریان میدان ) . همـچنین چگـالی شـار میـدان بالا ، حســاسیت گشتـاور موتـور را افزایـش می دهد ، زیـــرا برای تغییـرات کوچـک در جـریان آرمیچر، گشتاور با حاصلضرب جریان در شار متناسب است .
پاسخ دینامیکی درموتور نوع کنترل شده میدان سریعتر است ، زیرا مـدار آرمیچـر لزومـا یک مـدار مقاومتی است وثابـت زمانی کوتاهـتری دارد .
اگر پلاریـته سیگنـال خطا معـکوس گردد ، موتور در جهت معکوس می چرخد .
موتور مغنـاطیس دائـم یک موتور تحریک ثابت موازی است که میـــدان با یک مغناطیس دائم تغذیه می شود . کارکرد شبیه به موتور با مـیدان ثابت و آرمیچر کنترل شده است.
سروموتورهای AC :
سروموتورهای AC همانطـور که قبلا ذکر شد انتخاب مناسبی برای کاربـــردهای با توان پایین هستند و به همین دلیل است که موتورهای AC همیشه به موتورهای DC ترجیح داده میشوند. مزایای سروموتورهای AC به سروموتورهایDC شامل موارد زیر است :
۱- روتورهای قفس سنجابی ساده هستند و در مقایسه با سیم پیچی آرمیچر ماشینهای DC از نظر ساختاری ، محکمتر هستند.
۲- سروموتورهای AC دارای جاروبک برای کموتاسیـون نیستنـد و نیاز به تعمیر ونگهداری دائم ندارند.
۳- هیچ عایقی در اطراف هادی آرمیچر آنچنان که در موتور DC وجود دارد نیست پـس آرمیـچر می تواند بسیار بهتر گرما را پخش کند.
۴- بدلیل اینکه آرمیـچر، سیـم پیچی های عایـق دار پیچـیده ای ندارد ، قطر آن می توانـد برای کاهش اینرسی روتور بسیار کاهش یابد . این امر به جلوگیری از Over Shoot در مکـانیسم سـرو کمک می کند .
یک سروموتور AC اصولا یک موتور دوفاز القایی است به جز در مورد جنبه‌های خـاص طراحی آن.
توان مکانیکی خروجی یک سروموتور AC از ۲ وات تا چند صد وات تغییر می کند . مــوتورهای بزرگتر از این توان بسیار کم بازده اند واگربامشـخصات گشتـاورسرعت مطلوب ساخته شده باشند برای استفاده در کاربردهای سرو بسیار مشکل ساز خواهند شد . سرو موتورهای دقیق در کامپیوترها ابزارهای سرو و شماری ازکاربردها که به دقت بالایی نیاز است بکار می روند.
کاربرد ها :
عامل حرکتی محور های دستگاه سی ان سی :
این موتور ها به دلیل دقت بالا و همچنین کنترل گشتاور و مود پوزیشن کاربرد بسیاری در دستگاه سی ان سی دارند.
۴-کنترل دستگاه:
کنترل دستگاه سی ان سی در واقع مغز دستگاه می باشد و تمامی فرمان های حرکتی را کنترل دستگاه صادر می کند.کنترل های پیشنهاد شده توسط مهندسین برنا سی ان سی برای دستگاه سی ان سی منبت زن که از حساسیت بالا تری برخوردار می باشندکنترلر ایرانی رادنیکس میباشد.این کنترلر علاوه بر دارا بودن دقت بالا از امکانات و پشتیبانی بسیار خوبی نیز برخوردار است.
از دیگر کنترلرها همانند دی اس پی ،مچتری،ان سی استودیو به فراخور دستگاه مورد سفارش استفاده میگردد.
۵-شاسی دستگاه:
شاسی و یا استراکچر دستگاه سی ان سی نقش بسیار مهمی در کیفیت کار دستگاه و همچنین طول عمر دستگاه دارا می باشد.در شرکت برنا سی ان سی ساخت شاسی توسط متخصصین با تجربه مکانیک صورت می گیرد .جوشکاری سازه میبایست بر روی یک بستر فلزی ضخیم و صاف صورت پذیرد.جوشکار نباید بصورت ممتد بر روی یک قسمت شاسی جوشکاری نماید تا بدین وسیله جلوی پیچش بیشتر شاسی گرفته شود.
مرحله بعد تنش زدایی حرارتی میباشد .در این مرحله شاسی دستگاه سی ان سی در کوره قرار میگیرد و پس از رسیدن به درجه حرارت مشخص به مرور زمان سرد میگردد تا تنشهای پسماند ناشی از جوشکاری از فلز خارج گردد و بمرور زمان باعث پیچش شاسی و بهم خوردن دقت آن نگردد.
پس از آن مهمترین مرحله کار که ماشینکاری دروازه ای است صورت میگیرد.دقت در این مرحله باعث دقت نصب کلیه احزای دیگر میگردد.لذا استفاده از فرز دروازه ای دقیق و اپراتور ماهر اهمیت بسزایی در این امر دارد.
