اسپیندل موتور و انواع آن

اسپیندل موتور و انواع آن

اسپیندل موتور یکی از اجزای اصلی دستگاههای CNC می باشد که وظیفه آن براده برداری است.استفاده اسپیندل موتور در صنایع مختلف از جمله صنعت چوب باعث ورود برندهای مختلف به داخل کشور شده است و دیگر از آن صرفا بعنوان یک قطعه مورد استفاده در CNC استفاده نمی شود.

اسپیندل موتورها در سری AC موتورها محسوب می شوند.تفاوتهایی که اسپیندل موتورها نسبت به موتورهای دیگر دارند، بیشتر در دوام عمر آنها در دور بالا و کیفیت قطعات مورد استفاده شده مانند بلبرینگ و هسته و پوسته موتور می باشد .

فرکانس برق از جمله مهمترین عامل در سرعت دوران موتورهای های اسپیندل می باشد.اگر به اسپیندل موتور برق سه فاز معمولی وصل نمایید. همانند یک موتور عادی شروع به دوران می کند و شروع به جریان کشیدن کرده و باعث سوختن موتور میگردد .

اسپیندل موتورها دارای چند ویژگی هستند که در موتورهای معمولی این موارد مشاهده نمی شود. اولین مورد سنکرون بودن شفت روتور آنها می باشد.مثلا اگر اسپیندل موتور شما ۲۴۰۰۰ RPM باشد.

در کارخانه سازنده شفت موتور توسط دستگاه سی ان سی تراشکاری شده و توسط دستگاه پرس روتور بر روی شفت موتور جا زده وروتور را با دور ۳۰۰۰۰ دور بر دقیقه توسط دستگاه بالانس ،بالانس نموده اند تا جلوی لرزش شفت درموتور در دورهای بالا گرفته شود.

بلبرینگهای مورد استفاده در اسپیندل موتور به دو صورت ساچمه معمولی و ساچمه سرامیک می باشد.همین بلبرینگ های مورد استفاده کدهای مختلفی دارد و طبق استانداردهای بلبرینگ برای هر موتور بلبرینگ با کد خاص استفاده می شود.

بلبرینگهای دور بالا توان تحمل حرارتی بالایی دارند. ساچمه یلبرینگ ها سرامیکی می باشد و در دورهای بالا گریپاچ نمی کنند و باعث پایین آمدن حرارت موتور می شود.اما مشکلی که دارند قیمت بسیار بالای آنها می باشد.

اطلاعات اسپیندل موتور

جهت افزایش دور اسپیندل موتور میتوانید آن را به یک اینورتر وصل کنید. البته باید دقت کنید که برای انتخاب اینورتر مناسب برای اسپیندل این پارامتر ها باید مورد توجه قرار بگیرند: ۱- قدرت ۲- سرعت ۳- سیستم خنک کندگی ۴- مدل ابزار گیر

۱-قدرت موجود در اسپیندل موتورها از ۰٫۲۵ کیلووات شروع شده و تا ۱۵ کیلووات هم می رسد و بستگی به کار مورد نیاز میتوان قدرت ان را نیز انتخاب کرد.

۲- سرعت اسپیندل موتور بستگی به شرایط کاری دارد شروع  دور اسپیندل موتورها از ۶۰۰۰ دور بر دقیقه تا ۶۰۰۰۰دور بر دقیقه هم می رسد.

تعمیر و نگهداری

اکثریت خرابی اسپیندل موتور ها بلبرینگ جلو موتور می باشد .در حالت خاموش می توانید با چرخاندن شفت موتور با دست این حالت رو تست نمایید.در هنگام چرخاندن شفت موتور  صدای زیاد بلبرینگ  و یا لقی بیش از حد جلوی موتور بیانگر این مطلب است.

در اسپیندل های موجود در بازار بیشتر خرابی برای بلبرینگهای جلو بوده و بلبرینگ عقب موتور که در بعضی از موتورها دوبل بوده و در بعضی تک بوده نسبت به بلبرینگها ی جلو خرابی کمتری داشته و قیمت بسیار مناسبی دارد .

در هنگامی که شفت از روی موتور اسپیندل باز میشود.شفت موتور از بالانس خارج شده و برای جا زدن دوباره بلبرینگ بر روی شفت موتور  برای دور کردن شفت باید از دستگاه بالانس استفاده شود.

استفاده از گیرسهای دور بالا در داغ کردن موتور تاثیر بسیار بالایی دارد و اگر از گریس معمولی استفاده شود کاسه جلو موتور که بلبرینگ جلو موتور درونش قرار دارد به شدت داغ کرده تا حدی که دست انسان را می سوزاند.

یکی از عواملی که شفت موتور را از بالانس خارج می کند استفاده از ابزار غیر استاندارد در باز کردن موتور می باشد.که با ایجاد ضربه های غیر عادی شفت را از بالانس خارج می کند.

باز کردن اسپیندل

برای تعویض بلبرینگ موتور پیچ های جلوی موتور و درب عقب موتور را باز کرده و شفت موتور را بیرون آورده و توسط دستگاه پرس بلبرینگها را از دماغه جلوی موتور بیرون آورده و مدل آن را شناسایی کرده و تعویض کرده و مجدد نصب نمایید .

در تعویض بلبرینگ کاسه جلو موتور دقت نمایید.احتمال دارد که کنس خارجی بلبرینگ در آن قراردارد گشاد شده باشد و بلبرینگ داخل آن لق بزند . در این موقع کاسه جلو موتور را بوش می زنیم.

بلبرینگهای موجود در بازار و مورد استفاده در اسپیندل ها از نوع ۶۰۰۰ و ۷۰۰۰ می باشد.که تفاوت بالایی در قیمت دارند و در تعویض بلبرینگهای موتور در هنگامی که از بلبرینگ ۷۰۰۰ استفاده میشود.باید دقت کرد زیرا این بلبرینگها بسیار حساس اند و با یک ضربه ای کوچک از حالت خود درامده و کارایشان را از دست می دهند.

پروانه فن

یکی دیگر از بحث های که در مورد اسپیندل موتور مطرح می باشد پروانه پشت موتور می باشد که تاثیر بسیاری در خنک کردن اسپیندل موتور دارد.در هنگام تعمیر موتور معمولا پروانه هم تعویض می شود.استفاده پروانه غیر استاندارد تاثیر بسیاری در خنک شدن و کارکرد موتور دارد.

 

اسپیندل موتور
اسپیندل موتور

 

مهره سر اسپیندل هم نقش بسزایی در رزوه به رزوه شدن شفت موتور دارد.استفاده از مهره های غیر استاندارد در دورهای بالا باعث قفل شدن مهره بر روی شفت شده و فشاری که کاربر برای باز کردن مهره بر روی شفت می آورد باعث خرابی رزوه موتور مشود.

ساختار اسپیندل

 ساختار کلی اسپیندل شامل:
  • سنسورهای فشار، لرزش، دما برای فیدبک به کنترلر (البته بعضی از کنترلرها از تمام این سنسورها پشتیبانی میکنند).
  • موتور و شَفت و استاتور (بخش حرکتی را تشکیل میدهند).
  • یاتاقان های نگه دارنده شَفت

انواع اسپیندل

به طور کلی اسپيندل ها را با پارامترهاي مختلفي ميتوان دسته بندي كرد که عبارتمند از:

  1. قدرت :

هرچه قدرت اسپيندل بيشتر باشد ، ابزار بزرگ تري را می تواند به گردش در بیاورد و سطح بيشتري را براده برداري نماید، در نتیجه سرعت ماشين كاري افزایش خواهد یافت. همچنين قدرت بيشتر، احتمال گير كردن ابزار در قطعه كار را در زمان ماشين كاري كاهش مي دهد و مي توانيد عمق بيشتري را ماشين كاري كنيد.

البته برای این کار قدرت تحمل فشار ابزار مورد استفاده را هم باید در نظر داشت.از طرف دیگر قدرت زياد قيمت را هم افزايش مي دهد و معمولا در سرعت هاي بالا قدرت كم ميشود.

براي CNC چوب، قدرت 4 كيلووات و بيشتر لازم است. براي اسپيندل دستگاه CNC طلا قدرت 0.7 كيلووات و بيشتر كاربرد دارد. براي كار سنگ قدرت 5.5 كيلووات به بالا توصيه ميشود.

2. سرعت :

اسپيندل سيستمي است كه براي سرعت هاي بيش از 10000 دور در دقيقه ساخته مي شود و با پيشرفت تكنولوژي به سمت سرعت هاي بيشتر پيش مي رود. سرعت اسپيندل پيش نياز سرعت پيشروي ماشين كاري ست. همچنين كيفيت سطح كار با سرعت بالا افزايش ميابد.

معمولا در سرعت زياد، احتمال شكستن ابزار كم مي شود. در اسپيندل هاي هواخنك با افزايش سرعت، صداي اسپيندل زياد مي شود به طوريكه صداي اسپيندل هواخنك 60000 دور براي كار طولاني غيرقابل تحمل است. در حال حاضر اسپيندل هاي تا سرعت 120000 دور در دقيقه هم توليد شده است كه در هر ثانيه 2000 دور مي زند.

براي كار چوب سرعت خيلي زياد چوب را ميسوزاند و رنگ سطح را تغيير مي دهد.

در CNC طلا، سرعت و جلاي سطح ماشين كاري، رابطه مستقيم دارند و تا 60000 دور هم در ايران استفاده مي شود.براي اسپيندل دستگاه cnc طلا سرعت 24000 دور و بيشتر كاربرد دارد و براي كار سنگ سرعت 18000 تا 24000 دور توصيه مي شود.

3. ابزار گير :

 

وظيفه ي اصلي اسپيندل گرفتن و چرخاندن ابزار است. نحوه‌ی گرفتن ابزار معمولا از سه نوع استاندارد پیروی می‌کند.

کولت Collet، صفحه‌ی ثابت (Gang Type Tools) و تارت (Turret)

قطعه اي كه اصطلاحا فشنگي ناميده ميشود و به شكل مخروطي ست، داخل قسمت مخروطي سر اسپيندل قرار مي گيرد. با بسته شدن مهره، فشنگي داخل رفته و علاوه بر فيكس و مركز كردن ابزار، در محل خود محكم مي شود.

تعویض ابزار اتومات یا تولچنجر:

اسپیندل موتور دارای تول چنجر در دستگاههایی استفاده می شوند که نیاز است در حین کار ابزار عوض شود.

مکانیزم داخل اسپیندل های تولزچنج در عین متفاوت بودن از یک اصل عمومی تبعیت می کنند و آن اینکه یک چنگک از داخل دنباله کولت را می گیرد و آزاد می کند.

در موتورهای ایتالیایی مارک HSD مکانیزم به این صورت است که یک جک پنوماتیک از یک طرف چنگک ها را به جلو هل می هد. اینکار باعث باز شدن چنگک ها و آزاد شدن کولت می گردد.

بعد زمانیکه کولت برداشته شد و کولت بعدی در جایگاه قرار گرفت جک آزاد شده و فنرهای بسیار قویی که در موتور وجود دارد شاخک ها را به سمت عقب بر می گرداند و کولت گرفته می شود.

 4. سيستم خنك كننده :

سرعت بالاي اسپيندل، موجب داغ شدن قطعات چرخنده مي شود. گرم شدن موجب استهلاك مي شود و بايستي خنك گردد. در حال حاضر دو روش براي گرفتن گرماي اسپيندل وجود دارد. هواخنك و آب خنك

4-1) سيستم هواخنك :

در روش هواخنك، بالاي شافت چرخنده ي اسپيندل يك فن قرار دارد و با چرخش اسپيندل مي چرخد. فن های انتهای موتورها در اسپیندل ها به گونه ای طراحی شده اند که در دورهای بالا جریان مورد نیاز جهت خنک کاری پوسته را تامین کنند.

اگر موتورهای معمولی را با دور بالا بچرخانیم به دلیل پهن بودن پره های آن سریعا شکسته شده و در صورت عدم شکستگی، ایجاد یک فضای خلا می نماید و جریان مناسب هوایی ایجاد نمی کند.

پره ها در اسپیندل موتورها معمولا کوتاه می باشد . چرخش فن بالاي اسپيندل، هواي داخل محفظه را به چرخش در آورده و گرما را دفع مي كند. البته اطراف اين اسپيندل هم آب قرار دارد ولي در گردش نيست. اسپيندل های هواخنك معمولا مقطع مستطيلي دارند.

4-2) سيستم اسپيندل آب خنك :

در سیستم آب گردش یا آب خنک آب از یک طرف وارد می شود و بعد از دوران دور پوسته موتور از سوی دیگر خارج می شود. این سیستم نیازمند یک پمپ جهت ایجاد دوران و یک مخزن جهت انبارش آب و سرد کردن آن دارد . اسپيندل هاي آب خنك مقطع دايره دارند و يك ورودي و يك خروجي آب روی آن به چشم می خورد.

برای نصب این نوع از اسپیندل ها نیازمند یک مخزن و پمپ آب هستید و برای اطمینان بیشتر حتی الامکان از سنسور حرارت آب استفاده نمائید.

اینورتر(Inverter) :

سرعت اسپیندل موتورها با اینورتر قابل کنترل است. اینورترها قطعات متحرک ندارند. اینورتر نوسان‌ساز الکترونیکی قدرت بالا است؛ اینورتر (Inverter) یا مبدل برق، دستگاهی الکترونیکی است که جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) تبدیل می‌کند.

جریان AC تبدیل شده می‌توانند بر اساس نیاز در هر ولتاژ و فرکانسی باشد که بوسیله ترانسفورماتورهای مناسب و مدارها کنترل می‌شود.

درواقع اینورتر یا درایو AC به دستگاهی گفته می‌شود که به کمک آن می‌توان سرعت یک موتور AC سه فاز را کنترل کرد بدون آنکه قدرت و گشتاور موتور کاهش یابد. اینورترها در ظرفیت‌های مختلف ساخته می‌شوند مثلاً برای یک موتور با توان ۲۰ اسب بخار باید از اینورتر ۲۰ اسب‌بخار استفاده نمود.

از نظر ورودی اینورترها به دو دسته‌ی تک‌فاز و سه‌فاز تقسیم می‌گردند. البته خروجی همه آن‌ها سه فاز است. برای اینورترهای با توان بالای ۳ اسب‌بخار فقط از ورودی سه فاز استفاده می‌گردد.

مقاله کاربرد اینورتر در سی ان سی

 

 

سرعت تیغ CNC و اورفرز را چگونه انتخاب کنیم؟

 

 

بسیاری از نجاران و فعالین صنعت چوب با نام تیغ CNC و دستگاه CNC و اورفرز و سرعت تیغ CNC آشنا هستند.که از این جمع تعداد بسیار بالایی، این دستگاه ها را خریداری کرده اند یا قصد خرید آنها را دارند. همانطور که میدانید تیغه های CNC و قطعه های چوبی شما قیمت های بالایی دارند و باید با احتیاط کامل روی آنها کار کرد تا مبادا خسارتی به شما وارد شود. خساراتی همچون شکستن تیغه ، سوختن قطعه کار ، ریش ریش شدن قطعه و …. .

برای کاهش این خسارات باید اطلاعات کاملی در مورد نحوه استفاده از دستگاه ها ، تیغ ها و جنس قطعه کارتان داشته باشید ; پارامتر هایی که شما را هنگام استفاده از این ابزار ها کمک میکنند.

 

تجهیزات مورد استفاده :

استفاده از تجهیزات با نام های تجاری جدید و کیفیت های بالا همانند دستگاه های قدیمی است و تفاوت چندانی ندارند. چیزی که مهم است ارتعاشات دستگاه و تیغه است که باعث شکستن تیغه و یا خراب شدن قطعه کار میشود. برای کاهش لرزش باید میزان تغذیه (طول تماس تیغه با قطعه کار) را درست انتخاب کنیم و اغلب، نرخ خوراک (سرعت پیشروی هد دستگاه) بالاتر با نتایج بهنری همراه میشود.

 

 

عوامل موثر بر عملکرد تیغه:

عوامل بسیاری بر روند کار و پایان کار قطعه و تیغه تاثیر میگذارند از جمله :

قدرت کلت نگهدارنده تیغه ، حرکت نکردن و محکم بسته شدن تیغه ، شرایط و کیفیت قطعه کار ، تیز بودن لبه تیغه ها ، سیستم جمع آوری گرد و غبار هنگام کار و حتی رطوبت نسبی محیط کار.

 

 

ویژگی های تیغ مورد استفاده:

تعداد لبه های برش و همچنین قطر تیغ به طور قابل توجهی بر پارامتر های کار تاثیر میگذارند.

به طور کلی،هر چه لبه های برش، بیشتر و قطر تیغ وسیع تر باشد، میزان تغذیه بالاتر است.

 

 

تنظیم عمق برش:

به منظور افزایش عمق برش، ضروری است که میزان تغذیه را کاهش دهیم و بالعکس.

انتخاب بهترین سرعت اسپیندل:

با افزایش سرعت اسپیندل (دور در دقیقه) کیفیت لبه های کار بهبود می یابد. با این حال، در همان زمان اصطکاک بین ابزار و قطعه کار نیز افزایش می یابد، در نتیجه طول عمر ابزار کاهش می یابد. بنابراین بهترین کار ممکن انتخاب کمترین سرعت چرخش و همینطور کیفیت لبه های کار در حد انتظار است.

افزایش عمر یک تیغ:

پیدا کردن بهترین راه افزایش عمر تیغ دقیقا همان چیزی است که شما باید با کسب تجربه خود آنرا کشف کنید اما سوالی که پیش می آید این است که شما بیشتر به کمیت اهمیت میدهید یا کیفیت؟ زودتر تمام شدن کار برای شما مهم است یا بهتر تمام کردن؟

برای افزایش عمر تیغ هرچه خوراک دستگاه بیشتر باشد عمر تیغه و کیفیت کار نیز بیشتر میشود.

 

مواد مورد استفاده:

شما با چند نوع چوب و مشتقات آن آشنا هستید؟

قطعا شناخت چوب ها و مواد به کار رفته در آن ها تاثیر زیادی در کار شما دارد. مطمئنا به کار بردن پارامتر های یکسان روی دو قطعه کار متفاوت، نتایج کاملا متفاوتی را به شما ارائه میدهد.

محاسبه نرخ خوراک و سرعت اسپیندل برای دستگاه CNC:

نرخ خوراک بستگی به عوامل متعددی دارد مانند موارد ذکر شده در بالا. اما مهم این است که همه این عوامل را رعایت کنید.

برای محاسبه نرخ خوراک فرمول خاصی وجود ندارد و یک محاسبه نسبتا تجربی است و پس از آزمون و خطا هایی که پشت سر گذاشتید نرخ خوراک را میتوانید ذهنی محاسبه کنید.

همچنین برای تعداد دور اسپیندل نیز اعداد و فرمول دقیقی وجود ندارد اما این تعداد دور در دقیقه نسبت به قطر و وزن تیغ و به با بدست آوردن تجربه باید محاسبه گردد.

 

محسابه سرعت گردش تیغ برای اورفرز های میزی و دستی:

در اکثر دستگاه اورفرز های جدید یک سوویچ تعبیه شده که به آن دیمر میگویند. وظیفه این سوییچ تنظیم تعداد دور تیغ اورفرز است.تنظیم تعداد دور مناسب جهت چرخش تیغ به این خاطر است که هم چوب شما آسیب نبیند و هم تیغه شما نشکند.

برای تنظیم این تعداد چرخش در دقیقه باید به قطر تیغه و جنس قطعه کارتان توجه کنید. تعداد دور تیغه را میتوانید طبق جول زیر تنظیم کنید:

 

 

اعداد و ارقام جدول بالا برای چوب های معمولی با تراکم متوسط است. اگر چوب شما تراکم بیشتری یا کمتری دارد میتوانید تعداد دور چرخش تیغ را با اختلاف ۱۰۰۰ دور در دقیقه کم یا زیاد کنید.

برای مثال یک تیغ با قطر ۳۰ میلیمتر برای چوب های معمولی باید ۲۲۰۰۰ دور سرعت داشته باشد. این عدد برای چوب های با تراکم بالا مانند راش روی ۲۱۰۰۰ و برای چوب های با تراکم پایین مانند نراد، روی ۲۳۰۰۰ میتواند تنظیم شود.

برای سرعت پیشروی دستگاه روی چوب هم دقت داشته باشید که هرچقدر آرام تر این کار انجام شود عمر تیغه شما بیشتر و کیفیت کار شما بهتر خواهد شد.

 

در آخر به این نکته توجه داشته باشید که هرچقدر نکات بالا را رعایت کرده و از ابزار و دستگاه هایتان بهتر استفاده کنید، عمر آنها بیشتر شده و  در نتیجه سود بیشتری خواهید برد.

مقاله اسپیندل موتور و انواع آن

اجزاء و قطعات دستگاه CNC

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

1- برق قدرت

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

2- واحد کنترل

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

3- 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-موتورهایحرکتی:

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

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- 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 .

مقاله از سایت ایران اتوماسیون

جدول نازلهای برش هوا گاز

جدول نازلهای برش هوا گاز

این استاندارد معمولترین استاندارد مورد استفاده در ایران میباشد.استاندارد معمول دیگر استاندارد gpn میباشد.توجه به این اعداد بخصوص در انتخاب شماره نازل و فشار اکسیژن باعث کیفیت بالای برش هوا گاز میگردد.متاسفانه معمولا از مانومترهای معیوب استفاده میگردد. و به اهمیت فشار اکسیژن توجه کافی صورت نمیگیرد.

جدول نازلهاي برش هوا گاز استاندارد PNME

شماره نازل ضخامت گاز اكسيژن
1/32 1- 5 0.5 1.5
3/64 5 – 10 0.5 2
1/16 10 – 30 1 2.6
5/64 30 – 60 1 3
3/32 60 – 100 1.5 3.5
1/8 100 – 200 1.5 4

 

مشخصات فنی دستگاه هواگاز و پلاسما مدل کاوش