فوائد واستخدامات مكينة cnc – شركة اف ايه دي سي ان سي

هل تتساءل عن التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ولماذا يعتبر أمرًا مهمًا في عالم التصنيع؟ انت لست وحدك. تعد المعالجة بالتحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC) لاعبًا رئيسيًا في التصنيع الحديث، وذلك باستخدام التكنولوجيا المتقدمة لقطع الأجزاء وتشكيلها وإنشائها بدقة.

تشرح هذه المقالة أساسيات كيفية عمل آلات CNC ودورها في صنع كل شيء بدءًا من قطع غيار السيارات وحتى الأدوات التقنية. سننظر أيضًا إلى العديد من الصناعات التي تعتمد على هذه التكنولوجيا وسبب أهميتها.

نظرة عامة على التصنيع باستخدام الحاسب الآلي

تنتج الآلات CNC، التي يتم التحكم فيها بواسطة أجهزة الكمبيوتر، أجزاء ومكونات عالية الدقة. في هذه العملية، يتحكم برنامج كمبيوتر في حركة أدوات القطع، والتي تتحكم فيها برمجة CNC لإزالة المواد من قطعة العمل لإنشاء الجزء النهائي. تنتج تقنية CNC مجموعة من الأجزاء والمكونات، بما في ذلك تلك المصنوعة من المعدن والبلاستيك ومواد أخرى. ويمكن لهذه العملية أيضًا إنتاج أجزاء ذات أشكال هندسية معقدة ومستويات عالية من الدقة، مما يجعلها خيارًا شائعًا للتطبيقات في العديد من الصناعات، بما في ذلك الطيران والسيارات والأجهزة الطبية والمنتجات الاستهلاكية.

إنها توفر العديد من المزايا مقارنة بطرق المعالجة التقليدية، بما في ذلك الدقة والاتساق والسرعة المحسنة، فضلاً عن القدرة على إنتاج أشكال هندسية معقدة وتفاصيل معقدة. كما يسمح باستخدام أدوات وتقنيات القطع المتقدمة، مثل مراكز التصنيع متعددة المحاور والتصنيع عالي السرعة، والتي يمكن أن تزيد من تحسين كفاءة وجودة العملية.

تاريخ التصنيع باستخدام الحاسب الآلي

يمكن إرجاع تاريخها إلى الأربعينيات من القرن الماضي عندما تم تطوير أول آلات التحكم العددي (NC). وبمرور الوقت، أصبحت هذه الآلات أكثر انتشارًا وتطورًا. وقد منحهم ذلك القدرة على تلبية متطلبات مجموعة متنوعة من الصناعات بما في ذلك الطيران والسيارات والدفاع. مع ذلك، يتطلب التصنيع باستخدام الحاسب الآلي دراسة متأنية بدءًا من التصميم الأولي وحتى التصنيع النهائي. تعمل العملية برمتها في ثلاث خطوات مختلفة:

1 – التصميم

تتضمن الخطوة الحاسمة الأولى في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي تطبيقات برمجية مثل CAD وCAM وCAE. ويعتمد المهندسون والمصممون على هذه الأدوات لتصميم الأجزاء والمنتجات، ومن ثم تقييم قابليتها للتصنيع. يعد هذا التقييم، المعروف باسم التصميم للتصنيع (DFM)، أمرًا حيويًا. فهو يضمن تحسين التصميم لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة وخفض التكاليف، كل ذلك أثناء العمل ضمن قيود التكنولوجيا الحالية.

في معظم الحالات، تأتي أدوات CAD المتوفرة في السوق مع أداة CAM داخلية، مما يسهل المعالجة المسبقة والبرمجة.

بعد الانتهاء من تصميم CAD، يقوم المصمم بتحويله إلى تنسيق ملف متوافق مع CNC، عادةً STEP أو IGES.

2 – المعالجة المسبقة والبرمجة

تتضمن برمجة آلة CNC في المقام الأول استخدام رموز G ورموز M للتواصل مع الآلات. تعمل هذه الرموز، التي تم إنشاؤها بواسطة حزم CAM، كدليل لمسار أداة القطع في عمليات CNC.

عادةً، إذا كان التصميم يلتزم بمعايير DFM (التصميم للتصنيع)، فلن يحتاج ميكانيكيو CNC إلى التدخل في مراحل المعالجة المسبقة أو التشغيلية. ومع ذلك، إذا كان التصميم لا يلبي هذه المعايير، فقد تكون هناك حاجة إلى مستوى معين من التدخل اليدوي لضمان الأداء الأمثل.

تعتبر المعالجة المسبقة خطوة قياسية في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي، وتعتمد مدتها على جودة التصميم. عادةً ما تستغرق برمجة رموز G أو رموز M بضع دقائق فقط. ومع ذلك، فإن نجاح برمجة CNC يتوقف على التزام التصميم باتفاقيات سوق دبي المالي. تنتج التصميمات الدقيقة رموزًا صحيحة ونتائج مرضية، بينما تؤدي عيوب التصميم إلى رموز خاطئة ونتائج سيئة.

3 – بالقطع

المرحلة النهائية هي عملية التصنيع، والتي تستخدم الرموز المقدمة من الخطوة السابقة لإزالة المواد الزائدة من الكتلة.

تعد الدقة في الأدوات الآلية أمرًا بالغ الأهمية، ولكن غالبًا ما يكون من الصعب تكرار الأبعاد الدقيقة لنموذج CAD. وهذا هو السبب الذي يجعل الميكانيكيين يتقدمون عادةً التفاوتات القياسية ISO 2768، والتي تختلف بناءً على متطلبات الصناعة. إنه مبدأ مقبول على نطاق واسع أن التفاوتات الأكثر صرامة تؤدي إلى زيادة تكاليف التصنيع.

عمليات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي الشائعة عبر الصناعة

تعد التصنيع باستخدام الحاسب الآلي عملية متعددة الاستخدامات وتختلف العمليات بناءً على متطلبات محددة. ويمكن تحقيق تصميمات بسيطة من خلال عملية واحدة، مثل الطحن. ومع ذلك، تتطلب التصاميم الأكثر تعقيدًا عادةً مجموعة أكبر من العمليات.

وفيما يلي بعض معدات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي الرئيسية المستخدمة على نطاق واسع في الصناعة.

CNC الطحن

CNC الطحن هي عملية تصنيع دقيقة للغاية ومتعددة الاستخدامات تستخدم لإزالة المواد من كتلة صلبة لإنشاء شكل أو تصميم محدد. وهو ينطوي على استخدام نظام CNC للتعامل مع أداة القطع متعددة النقاط، عادةً ما تكون قاطعة الطحن، بدقة متناهية. خلال هذه العملية، يتم تثبيت قطعة العمل بشكل آمن على الطاولة، ويتم تدوير قاطع الطحن بسرعات عالية لتقطيع المادة بشكل منهجي. تعتبر هذه الطريقة فعالة بشكل خاص في توليد الأسطح المسطحة، لكن قدراتها تمتد إلى ما هو أبعد من الأشكال البسيطة.

إحدى الميزات الرئيسية لمطاحن CNC هي قدرتها على إجراء القطع المتقطع بخطوات متعددة للآلة، مما يسمح بإنشاء أشكال هندسية معقدة بكفاءة. تطورت التكنولوجيا لتشمل آلات الطحن ذات 3 و 4 و 5 محاور:

ماكينة تفريز خماسية المحاور: تتيح الحركات على طول المحاور X وY وZ العمليات الأساسية مثل الحفر والتخطيط. تعتبر هذه الطريقة مثالية للمشاريع البسيطة التي تتطلب أشكالًا بسيطة، وهي شائعة بسبب بساطتها. ومع ذلك، فهو محدود في إنشاء أشكال هندسية معقدة، مما يجعله مناسبًا بشكل أفضل للتصميمات الأقل تعقيدًا.
طحن 4 محاور: وبإضافة محور دوران، فإنه يسمح بعمليات أكثر تعقيدًا من الطحن ثلاثي المحاور. تعتبر هذه الطريقة مثالية للقطع الزاوي والأشكال الأكثر تعقيدًا، مما يزيد من إمكانيات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي. إنها مفيدة بشكل خاص للأجزاء التي تتطلب دقة إضافية لا تستطيع آلات الطحن ثلاثية المحاور توفيرها.
ماكينة تفريز خماسية المحاور: قمة الطحن باستخدام الحاسب الآلي، يتحرك هذا النوع من طرق التصنيع على طول خمسة محاور في وقت واحد، مما يسمح بالدقة والتعقيد الشديدين. إنها لا تقدر بثمن في الصناعات عالية الدقة لإنشاء أشكال معقدة ذات تفاوتات مشددة. تعمل هذه الطريقة على تبسيط عملية الإنتاج عن طريق تقليل الحاجة إلى إعدادات متعددة، مما يضمن الكفاءة والدقة.

CNC خراطة

تحول CNC هي عملية تصنيع عالية الكفاءة تستخدم في الغالب لتشكيل قطع العمل الأسطوانية، على الرغم من أنها يمكنها أيضًا التعامل مع المواد الخام المربعة أو السداسية الشكل. في جوهرها، تتضمن الخراطة باستخدام الحاسب الآلي استخدام مخرطة يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر والتي تقوم بتدوير قطعة العمل مقابل أدوات القطع المختلفة. تقوم هذه الأدوات بتقليم المادة وتشكيلها بالشكل الأسطواني المطلوب.

يكمن تفرد آلة الخراطة في تعدد استخداماتها ودقتها، والتي تحكمها مغازل مختلفة وقدرات سرعة. يمكن تنفيذ هذه العملية على كل من الإعدادات الرأسية والأفقية، حيث يلبي كل منها أنواعًا محددة من قطع العمل ومتطلبات التشغيل الآلي.

هناك نوعان رئيسيان من الآلات:

مخارط CNC: إنها تتفوق في عمليات الدوران الدقيقة، وهي مثالية لتصنيع الأجزاء الأسطوانية بدقة عالية. إنه يعمل عن طريق تدوير قطعة العمل مقابل أداة ثابتة، مما يجعله مثاليًا للأشكال البسيطة إلى المتوسطة المعقدة، والتي تُستخدم بشكل شائع في صناعات السيارات والفضاء.
مراكز الخراطة CNC: فهو يجمع بين الدوران والوظائف الإضافية مثل الطحن والحفر. تسمح هذه القدرة على تعدد المهام بإنتاج أجزاء معقدة في إعداد واحد، مما يعزز الكفاءة والدقة. إنه ضروري في الصناعات التي تتطلب مكونات معقدة ومتعددة الأوجه، مثل التصنيع المتقدم.

الحفر باستخدام الحاسب الآلي

يعد الحفر عملية تصنيعية مهمة تخلق أحجامًا مختلفة فتحات الخيط في الشغل. العملية مؤتمتة بالكامل بسبب مشاركة جهاز كمبيوتر يتحكم بدقة في حركة وسرعة لقمة الحفر.

يعد الحفر باستخدام الحاسب الآلي أمرًا شائعًا في العديد من الصناعات بما في ذلك لوحات الدوائر المطبوعة والأجزاء المعدنية والبلاستيك. توفر هذه العملية العديد من المزايا مقارنة بالثقب اليدوي التقليدي ، بما في ذلك زيادة الدقة والتكرار والكفاءة.

التوجيه باستخدام الحاسب الآلي

العمليات الأولية لأجهزة التوجيه CNC هي نفسها مثل آلات الطحن. تتعامل أجهزة التوجيه بشكل عام مع المواد الأكثر ليونة مثل الخشب بينما يعد الطحن أمرًا شائعًا للمعادن الأكثر صلابة. تمامًا مثل أي عملية CNC ، توفر أجهزة التوجيه أيضًا اتساقًا وكفاءة ودقة ممتازة.

في عملية التوجيه، تظل قطعة العمل ثابتة تمامًا بينما يتحرك المغزل في اتجاهات مختلفة. نظرًا لأن عملية التوجيه مخصصة للمواد الأكثر ليونة، فإن سرعة الدوران الإجمالية للمغزل يمكن أن تكون منخفضة جدًا. هناك العديد من آلات التوجيه CNC، بما في ذلك أجهزة التوجيه الفوقية، وأجهزة التوجيه العملاقة، وأجهزة التوجيه العملاقة المتحركة. يعتمد اختيار الماكينة وأداة القطع على المتطلبات المحددة لقطعة العمل والمنتج النهائي المطلوب.

تصنيع التفريغ الكهربائي

An آلة التفريغ الكهربائي (EDM) هي عملية تصنيع تستخدم تفريغ الشرارة الكهربائية لتآكل المواد وإنتاج أشكال وهندسات معقدة.

تعمل العملية عن طريق خلق شرارة بين قطب كهربائي وقطعة العمل. يقوم الميكانيكيون بغمر قطعة العمل في سائل عازل ، والذي يعزل الطاقة الكهربائية ويسمح بالتحكم الدقيق في الشرارة. يعمل تفريغ الشرارة على تبخير قطعة العمل وإزالة مواد الوصول للحصول على الشكل المطلوب.

هناك نوعان رئيسيان من EDM: EDM ثقيل و EDM سلك. يستخدم Sinker EDM قطبًا كهربائيًا مستهلكًا لإنشاء الشرارة. على النقيض من ذلك ، يستخدم السلك EDM سلكًا رفيعًا يتحرك جيئة وذهابا لخلق الشرارة.

قطع البلازما باستخدام الحاسب الآلي

قطع البلازما باستخدام الحاسب الآلي هي عملية تصنيع ديناميكية تستخدم على نطاق واسع في البيئات الصناعية واسعة النطاق، وتشتهر بقدرتها على إجراء عمليات قطع عالية السرعة ودقيقة في المواد الموصلة إلكترونيًا مثل الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ والألمنيوم والنحاس والنحاس. تتضمن هذه الطريقة شعلة بلازما تخلق قوسًا بلازميًا قويًا بين القطب الكهربائي وقطعة العمل، مما يؤدي إلى إذابة وتبخير المادة بشكل فعال عند نقطة التلامس. أحد العناصر المهمة في هذه العملية هو تيار الغاز عالي الضغط، مثل الهواء أو النيتروجين، الذي يطرد المادة المنصهرة من منطقة القطع، مما يؤدي إلى حافة نظيفة ودقيقة مع الحد الأدنى من التشوه أو تغير اللون.

تتميز هذه التقنية بتعدد استخداماتها، حيث تقوم بقطع المواد الرقيقة والسميكة بسلاسة، مما يوسع نطاق تطبيقاتها الصناعية. علاوة على ذلك، فإن القطع بالبلازما فعال من حيث التكلفة، ويوفر تكاليف تشغيل أقل مقارنة بالطرق الأخرى. إن تكاملها بين السرعة والدقة والقدرة على تحمل التكاليف يجعلها أداة أساسية في التصنيع الحديث، وخاصة في الصناعات التي تعتبر فيها الكفاءة والدقة أمرًا بالغ الأهمية.

القطع بالليزر CNC

قطع الليزر باستخدام الحاسب الآلي، وهو عنصر أساسي في التصنيع الصناعي، ويشتهر بدقته وسرعته. إنها تستخدم أنواع الليزر المتقدمة، بما في ذلك أنواع CO2، وNd، وNd:YAG، لتبخير المواد بشكل فعال، مما يضمن قطعًا نظيفًا ودقيقًا. هذه التكنولوجيا متعددة الاستخدامات بما يكفي للتعامل مع مجموعة واسعة من المواد، مما يساهم في استخدامها على نطاق واسع في مختلف الصناعات.

ولا تقتصر دقة هذه التكنولوجيا على عمليات فردية فحسب؛ فهو يتفوق في التكرار، وهو أمر ضروري للإنتاج الضخم. تعتبر هذه الدقة المتسقة مفيدة بشكل خاص في قطاعات مثل الطيران والسيارات، حيث تعد الدقة أمرًا بالغ الأهمية. يُعرف القطع بالليزر باستخدام الحاسب الآلي أيضًا بكفاءته، مما يؤدي إلى الحد الأدنى من هدر المواد والدقة الفائقة. علاوة على ذلك، تعمل هذه العملية على تبسيط عملية الاحتفاظ بالعمل وتقليل تلوث قطع العمل، مما يعزز الإنتاجية الإجمالية. بفضل قدرته على إنشاء قطع مفصلة بدقة والحفاظ على التفاوتات الصارمة، فهو يمثل أداة لا غنى عنها في التصنيع المعاصر.

أنواع آلات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي

تختلف قدرات آلات CNC بشكل كبير، وتتأثر بعوامل مثل تعقيدها وتكلفتها. بعض الآلات متعددة الاستخدامات، وتؤدي مجموعة من العمليات، بينما البعض الآخر متخصص ومصمم لمهام محددة.

دعونا نتعمق في الأنواع الأكثر شيوعًا لآلات CNC السائدة في الصناعة:

مواد CNC الشائعة والتشطيبات السطحية

فيما يلي قائمة مختصرة بمواد CNC الشائعة:

ستانلس ستيل
الامونيوم
التيتانيوم
النحاس
نحاس
سبائك الصلب الأخرى
البلاستيك

فيما يلي قائمة بتشطيبات أسطح CNC الشاملة:

كما تشكيلها
التفجير حبة
مسحوق الطلاء
والنمش
بويات

التطبيقات الشائعة لقطع التصنيع باستخدام الحاسب الآلي

تُستخدم عمليات التصنيع، المعروفة بالدقة في تصنيع أجزاء CNC، بقدرات مختلفة في العديد من المجالات. تشمل الصناعات التي تستفيد بشكل كبير من قدرات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ما يلي:

صناعة	التطبيقات
فضاء	الذخيرة وغيرها من العناصر المماثلة.
سيارات	أجزاء المحرك ومكونات ناقل الحركة ومكونات التعليق.
الأجهزة الطبية	زراعة الأعضاء والأطراف الصناعية والأدوات الجراحية.
المنتجات الاستهلاكية	الإلكترونيات والألعاب والأدوات المنزلية الشائعة.
آلات ومعدات	المضخات والصمامات والتروس.
النماذج الأولية والبحث والتطوير	إنتاج نماذج أولية وأجزاء اختبارية لأغراض البحث والتطوير.
إنتاج المجوهرات	تتطلب المجوهرات المعقدة الدقة والتكرار
قوالب ويموت	القوالب والقوالب اللازمة لإنتاج المنتجات البلاستيكية والمعدنية.

إيجابيات وسلبيات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي

فيما يلي المزايا والعيوب الرئيسية التي يوفرها التصنيع باستخدام الحاسب الآلي:

المزايا	عيوب
فهو يسمح بالتحكم الدقيق في أداة القطع، مما يؤدي إلى الحصول على أجزاء ذات تفاوتات مشددة وقابلية تكرار ممتازة.	آلات CNC باهظة الثمن. علاوة على ذلك ، هناك أنواع عديدة منها ومعظم عملياتها غير قابلة للتبديل. مما يجعل متطلبات رأس المال مهمة للشركات الصغيرة والمتوسطة.
يمكن أن تعمل بسرعات عالية، مما يسمح بإنتاج الأجزاء بشكل أسرع.	مطلوب مشغلين مدربين: على عكس الآلات التقليدية ، يحتاج مشغلو CNC إلى تدريب كبير قبل أن يتمكنوا من بدء العمل. مما يعني أنهم أكثر طلبًا ولديهم متطلبات أجور أعلى.
إنه يضمن جودة متسقة، وهو أمر ممتاز لمنتج استهلاكي أو إنتاج بكميات كبيرة.	على الرغم من كفاءتها ، إلا أن بعض عمليات CNC قد تهدر المزيد من المواد مقارنة بالعملية اليدوية. ومع ذلك ، فإن الدقة والتكرار والكفاءة التي يقدمونها قد تعوض هذا الخلل في كثير من الحالات.
فهو يوفر المرونة اللازمة لإنشاء مجموعة واسعة من الأجزاء، بدءًا من التصميمات البسيطة إلى التصميمات المعقدة، مع البرمجة الفعالة ونهج التصنيع الصحيح.
إنه يضمن جودة متسقة، وهو أمر ممتاز للمستهلك أو الإنتاج بكميات كبيرة.
إنها فعالة من حيث التكلفة لعمليات الإنتاج الكبيرة، وتستفيد من وفورات الحجم لخفض التكلفة لكل قطعة، وتلبية متطلبات الصناعة من حيث الكفاءة والقدرة على تحمل التكاليف.
فهو يوفر سلامة معززة مقارنة بالطرق اليدوية، حيث يتحكم المشغلون في الماكينات عن بعد، مما يقلل من التعرض للمخاطر مثل الشظايا والحرارة والتهديدات الأخرى.
نظرًا لأن معظم العمليات تلقائية ، فقد تم تحسينها لتعمل باستمرار دون أي تدخل. مما يؤدي إلى خفض متطلبات الصيانة الإجمالية.