تعمیر cnc – وسایل اندازه گیری , انکودر , کنترل و سیستم های cnc

تعمیر cnc – وسایل اندازه گیری , انکودر , کنترل و سیستم های cnc

وسایل اندازه گیری , انکودر , کنترل و سیستم های cnc

استقرار وسائل اندازه گیر Positioning Transducer /

نوع و محل نصب وسیله اندازه گیر موقعیت در ماشین ھای کنترل عددی از اھمیت خاصی برخوردار است.

در صورتی که در انتخاب نوع و یا محل نصب دقت نشود، بدلیل اندازه گیری مقدار جابجایی انجام شده و قیاس آن با مقدارجابج ایی درخواستی اگرخطایی صورت پذیرد، این خطا مستقیما در قطعه تولیدی اثر می گذارد .

در انتخاب نوع وسیله اندازه گیر باید توجه داشت تا مستقیما مقدارحرکت را اندازه گیری نمود و از ھر مکانیزمی، حتی خیلی دقیق، برای تبدیل حرکت پرھیز نمود ، زیرا ھرمکانیزمی که انتخاب شود باز خطایی دارد که می تواند مسئله ساز باشد .

محل نصب وسیله اندازه گیر نیز باید حتی الامکان به موضع ماشین کاری نزدیک باشد تا بتوان شرایط دمایی و تغییر شکل الاستیک قطعه کار را برای وسیله اند ازه گیر نیز بوجود آورد.

در این صورت اگر انبساط طولی برای قطعه کار ایجاد شود وسیله انداز ه گیر منبسط شده آنرا اندازه گیری می نماید.

در صورت باز گشت قطعه به دمای محیط اگر دوباره اندازه کیری شود مقدار جدید با مقدار قبلی تفاوتی نخواھ د داشت.

دقت ماشینکاری Machining Accuracy /

دقت قطعه تولیدی بستگی زیاد به وضعیت قرارگیری ابزار و قطعه کار نس بت بهم و شرایط ماشین کاری دارد.

عوامل متعددی در دقت ابعادی نقش دارند ازجمله :

(a دقت اجزا ماشین (Resolution)

(b دقت اندازه گیری وسایل اندازه گیر

(c خم شدن ابزار در حین ماشین کاری ( بواسطه نیرو ھای ماشین کاری) مقدار خوردگی ابزار (d

(e تغییرات درجه حرارت ابزار و قطعه کار

 دقت اجزا ماشین خود شامل اجزا مختلف ماشین می شود که مورد بررسی قر ار خواھد

گرفت.

علاوه بر مقدار خوردگی ابزار که در طول زمان ماشین کاری اتفاق می ا فتد و قابل اصلاح می باشد، شکل ابزار و وضعیت قرار گیری آن در مقایسه با قطعه کار شعاع نوک قلم تراش، شعاع تیغه فرز، طول قلم فرز ) نیز لازم است شناسایی و توسط نرم افزار ماشین و یا نرم افزارھای عمومی جبران گردد.

دقت ماشین Machine Accuracy /

 منظور از دقت ماشین، دقت اجزا ماشین در انجام حرکت ابزار و قطعه کار می باشد که خود تحت تاثیر عوامل مختلف ذیل خواھد بود.

دقت ھندسی و تنظیم راھگاه حرکتی
میزان انحنا بستر و میز ماشین تحت بارھای وارده
( Backlash ) دقت رزوه ھای پیچ راھنمای میز ولغی موجود آن
( Lost Motion مقدار پیچش محور تحت بار کھ قطعا اندازه گیری تحت تاثیر قرار می گ یرد
خوردگی اجزا متحرک / مکانیزم حرکتی

 در صورتی که ماشین دستی باشد موارد ذیل نیز موثر می باشند.

فشار اعمال شده در انتھای حرکت
تفسیر اپراتور از وسیلھ اندازه گیری مورد استفاده

 خطاھایی که بواسطه عدم دقت اجزا ماشین ایجاد می گردد را می توان اندازه گیری نموده

(Calibrationو به نوعی در حرکت ھای بعدی اصلاح نمود

. این عمل را کالیبراسیون گویند و با توجه به دقت مورد نیاز این عمل به دفعات انجام می پذیرد .

نکات ایمنی ماشین Machine Safety /

 در ماشین ھای کنترل عددی اپراتور نقش کمتری در انجام عملیات دارد . به ھمین

خاطر مشکلات ذیل ممکن است پدید آید.

(a فشار بیش از حد تحمل ماشین

(b عدم حفاظت از راھگاھھای حرکتی

(c نکات ایمنی اپراتور

(a فشار بیش از حد تحمل ماشین

– از آن جا که اپراتور تماس فیزیکی کمتری با ماشین دارد، ھیچگونھهاحساسی نسبت به عکس العمل ماشین در شرایط مختلف ماشین کاری ندارد

. احیانا اگر انتخا ب پارامترھای ماشین کاری موجب نیروھای بیش از توا ن ماشین را باعث شود، و یا شرایط ابزار تغییر نماید، اپراتور نمی تو اند نسبت به این شرایط سریع عکس العمل نشان دھد.

جھت جلوگیری از این اتفاق، حساسگرھایی بر روی ماشین نصب می گردد تا شرایط ماشین کاری را تحت نظر داشته و در صورت تخطی از حد تحمل ماشین، عکس العمل ماشین بطور خودکار دنبال شود .

b. عدم حفاظت از راھگاھھای حرکتی- در ماشین ھای کنترل عددی به لحاظ عدم حضور اپراتور، جھت حفظ راھگاھھا در تماس با براده، ضروریست تا با استفاده از کشویی ھای فلزی و یا آکاردئونی مقوایی سطح خارجی راھگاھھا پوشانده شود .

(c نکات ایمنی اپراتور- ماشی ن ھای کنترل عددی به دلیل استفاده از ابزارھای جدید و امکان بکارگیری سرعت ھای سریع برشی، حرکت ھایی با سرعت ھای جابجایی معادل چند ده متر در دقیقه را اجرا می کنند.

مراقبت از اپراتور و افراد حاضر در محیط کار از جمله نکات ایمنی محسوب می شود که با تکنیک ھای ذیل فراھم می گردد .

Overall Guards گارد محافظ
Pressure Mat محافظ فشاری
Light Barrier موانع نوری

نظارت بر شرایط ابزار Tool Monitoring /

 با توجه به تواناییھای جدیدی که در ماشین ھای کنترل عددی مطرح شده است و با معرفی که معمولا حذف کامل اپراتور و یا به (CIM, FMS) سیستم ھای تولیدی انعطاف پذیرحداقل رساندن نقش اپراتور می باشد، سیستم مانیتور کردن وضعیت ابزار و تشخیصشکست و یا کند شدن ابزار خیلی با اھمیت به نظر می رسد .

 روش ھای مختلفی بدین منظور مطرح شده است که می تواند بطور اتوماتیک شرایط ابزار را شناسایی و اقدام اصلاحی لازم جھت جلوگیری از ھر گونه صدمه به ماشین و یاقطعه کار صورت پذیرد.

برخی از این روشھا عبارتند از :

Tool Life Monitoringمانیتور کردن ساعت کارکرد ابزار

Drive Motor Current Monitoring مانیتور کردن شدت جریان موتور محرکه

Machining Force Monitoring مانیتور کردن نیروی ماشین کاری

Tool Shape Monitoring مانیتور کردن مشخصات ھندسی

Machining Sound Monitoring مانیتور کردن صدای ماشین کاری

مانیتور کردن ساعت کارکرد ابزار Tool Life Monitoring /

عمل این روش در حقیقت نظارت بر عمر مفید ابزار می باشد . بدین ترتیب که برای ھر ابزار یک عمر مفید ( با یک ضریب اطمینان ) تعریف گشته و به ماشین داده می شود.

از طرف دیگر ھنگام کار ماشین با ھر ابزار، زمان مفید ماشین کاری با آن ابزار ثبت گردیده و با عمر مفید مقایسه می گردد.

در صورتی که زمان ماشین کاری معادل زمان مفید قرار گرفت براده برداری متوقف گردیده و در خواست ابزار جدید می نماید. و در شرایط تعویض انتخاب و جایگزین می (Siste )r Tool ابزار اتوماتیک ابزار کمکی گردد.

مانیتور کردن شدت جریان موتور محرکه Drive Motor Current Monitoring /

 با اندازه گیری جریان الکتریکی موتور اسپیندل و یا موتور پیشروی می توان تغییراتی را ثبت کرد که موید تغییر در شرایط ماشین کاری می باشد.

تغییرات شرایط ماشین کاری معمولا بواسطه تغییر شرایط ابزار و بعبارت بھتر سایش ابزار می باشد.

 سایش ابزار یك پدیده پیچیده است كه از طرق مختلفي در فرایندھاي برش فلزات رخ مي دھد

 به طور كلي، ابزارھاي سائیده شده تاثیر منفي اي روي پرداخت سطح قطعه كار دارند و لذا لازم است سیستم ھاي مانیتورینگ شرایط سایش ابزار ایجاد شوند كه حالت ابزاررابه اپراتور اطلاع داده و بدینوسیله از پیامدھاي، نامطلوب این پدیده اجتناب گردد

 با مقایسه جریان الکتریکی موتور با یک مقدار مشخص و یا با بررسی منحنی تغییرات جریان در طول زمان تغییرات شرایط ماشین کاری قابل تشخیص و بنا برضرورت اصلاحات لازم صورت پذیرد.

عمر ابزار / tool/

 با توجه به مطالعاتی که گزارش شده، اثر سایش ابزار روي جریان موتور پیشروي بیشتر از جریان موتور اسپیندل است بنابراین مدل جریان موتورپیشروي سایش ابزار را دقیق تر تخمین مي زند.

این روش این قابلیت را دارد که با توجه به کیفیت مورد نظر مي توان مقدار آستانه را جھت تعویض ابزار تغییر داد.

عمر ابزار از نظر سایش به سه فاز تقسیم مي شود:

Small .i

Normal .ii

severe .iii

 با توجه به مطالعاتی که گزارش شده، اثر سایش ابزار روي جریان موتور پیشروي بیشتر از جریان موتور اسپیندل است بنابراین مدل جریان موتورپیشروي سایش ابزار را دقیق تر تخمین مي زند. این روش این قابلیت را دارد که با توجه به کیفیت مورد نظر مي توان مقدار آستانه را جھت تعویضابزار تغییر داد.

 یک تاخیر زمانی 60- 20 میکرو ثانیه فاصله بین زمان شکست ابزار و دریافت – علائم الکتریکی می باشد بھمین خاطر نمی توان بطور کامل از صدمات ناشی ازشکست ابزار جلوگیری نمود.

 به نسبت ھزینه کم تجھیزات ، استفاده از جریان موتور پیشروي داراي مزایاي بیشتري است :

عملکردي آرامتر
عدم تداخل با منطقه کاري
قابلیت بروز شدن سیستم
سادگي سخت افزار مورد استفاده

در این روشھا تخمین دقیق نیرو یا جریان لازم نیست وفقط تغییرات آنھا مھم است .

مانیتور کردن نیروی ماشین کاری Machining Force Monitoring /

- با مانیتور کردن نیروھای ماشین کاری می توان در ظرف مدت 2-1 میکو ثانیه

نسبت به شکست ابزار عکس العمل نشان داد.

 در این روش اندازه گیری نیروھای ماشین کاری با حسگرھای خاص (کریستالھای که در مسیر انتقال نیروھای ماشین کاری به Strain Gauge پیزو الکتریک) و یا با ماشین اندازه گیری می گردد.

 نیروي ماشینکاري تابع سرعت ماشین کاري و عمق برش وسایش ابزار مي باشد.

بنابراین سرعت سایش ابزار ھم به ھمان پارامترھاي ماشینکاري بستگي دارد.

وقتي ابزار وارد مرحله سایش بحراني مي شود یک تغییر قابل توجه در روند نیروھا انتظار مي رود، بنابراین با اندازه گیري نیروھا مي توان سایش ابزار را کنترل کرد.

 اگرچه دینامومتر امکان اندازه گیري دقیق نیروھا وکنترل وضعیت ابزار را فراھم مي کند ولي کاربرد آن مشکلاتی را به ھمراه خواھد داشت. از جمله این مشکلات عبارتند از:

گران بودن دینامومتر
نیاز به سیم کشي زیاد که آن را براي طولھاي کوتاه محدود میکند .
تداخل داشتن در محدوده کاري.
محدودیت در اعمال بار زیاد

مانیتور کردن مشخصات ھندسی Tool Shape Monitoring /

شکست ابزار خصوصا در مته ھا می تواند با اندازه گیری مستقیم طول ابزارصورت پذیرد. اندازه گیری شکل ھندسه و ابعاد ابزار می تواند مبنای تشخیص کند شدن و یا شکست ابزار باشد .

از انواع مختلف روش ھای نوری جھت این تشخیص استفاده می شود .

مانیتور کردن صدای ماشین کاری Machining Sound Monit oring /

: ANSI/ASTM E610- تعریف آکوستیک ایمیشن از دیدگاه استاندارد 77آکوستیک ایمیشن پدیده اي است که در آن یک موج الاستیک در محدوده » فراصوتي KHz- 1 MHz) 20

با آزاد شدن سریع انرژي از یک منطقه موضعي در داخل ماده بوجود مي آید

آكوستیك ایمیشن یكي از كارآمدترین روشھا براي حس كردن سایش ابزار محسوب مي شودزیرا:

بسیار باالاتر از محدوده مربوط به ارتعاشات AE محدوده فركانسي سیگنالھاي ماشین و نویزھاي محیطي بوده و با عملیات برشكاري تداخل نمي كند

منابع ایجاد سیگنال آکوستیک ایمیشن در فرایند ماشینکاري :

تغییر شکل پلاستیک در قطعه کار در فرایند ماشینکاري
تغییر شکل پلاستیک در براده
تماس اصطکاکي بین سطح آزاد ابزار با قطعه کار که منجر به ایجاد آستانه فرسایش مي شود (flank wear)
تماس اصطکاکي بین سطح براده ابزار با براده که باعث ایجاد گودال فرسایش مي شود . (crater wear)
برخورد براده با ابزار
شکست براده

وسائل اندازه گیر موقعیت /

Positional Transducer

مبدلھا Output Transducer /

تعریف : وسیله ایست که تغییرات یک متغیر فیزیکی را به نوع دیگر تبدیل می کند و در ماشین ھای کنترل عددی به شکل ھای مختلف استفاده می شود از قبیل:

وسیله ای جھت اندازه گیری موقعیت محمل بر روی راھگاه

Spindle 2. اندازه گیری سرعت دورانی

اندازه گیری درجه حرارت نوک ابزار
اندازه گیری نیرویی که توسط محور منتقل می شود.
اندازه گیری جریان مایع خنک کننده
اندازه کیری فشار روغن سیستم ھیدرولیک

غیر از وسائل اندازه گیر موقعیت (مورد 1) سایر موارد فوق علاوه بر

ماشین ھای کنترل عددی، در سایر تجھیزات استفاه می شود

وسائل انداز گیر موقعیت بر روی ماشین ھای کنترل عددی مقدار حرکت انجام شده را به یک علامت در شکل دیگر (پالس الکتریکی ) تبدیل می کند .

این علائم قدرت زیادی ندارند، ابتدا تقویت گردیده سپس به مرکز کنتر ل ماشین جھت پردازش ارسال می گردد.

 کاربرد این وسائل اندازه گیر در سیستم ھای کنترل مدار بسته می باشد .

از این وسائل در مرکز کنترل با علائم (fee d) back علائم برگشتی ارسالی جھت حرکت مقایسه و در صورت مطابقت حرکت در حال انجام توقف و حرکت جدید آغاز می شود.

 معمولا در Accuracy / و دقت Resolution / دو واژه قدرت تشخیص انتخاب وسائل اندازه گیر موقعیت استفاده می شود. قدرت ت شخیص کوچکترین فاصله تشخیص توسط وسیله اندازه گیر می باشد، در حالیکه دقت میزان صحت اندازه گیری وسیله را تعیین می کند .

اندازه گیری ابعاد قطعه کار بطور کلی می تواند در حین عملیات In process /

ماشین کاری انجام پذیرد. Post process /

یا بعد از عملیات در برخی از عملیات ماشین کاری (سنگ زنی) انجام کنترل کفیت ( کنترل

ابعادی قطعه کار)، اگر صرفا با اندازه گیری میزان جابجایی انجام شود قطعا دقیق نخواھد بود.

در اینجا عواملی چون فرسایش سنگ، خم شدن ابزار، خم شدن قطعه کار، و تغییرات ابعادی بواسطه افزایش دما از دقت عملیات می کاھد که امکان اندازه گیری دقیق را از دست خواھیم داد.

 از طرف دیگر در صورتی که بعد از انجام عملیات ماشین کاری و دور از ماشین انجام پذیرد، چون امکان بستن قطعه کار تحت ھمان شرایط قبلی و ادامه ماشین کاری وجود ندارد، مجددا دقت اندازه گیری را از دست خواھیم داد.

 در یک چنین شرایطی لازم است عملیات اندازه گیری در حین عملیات توسط ابزارھایی چون

Caliper Gauge و Go / NoGo Gauge

اندازه گیری اتوماتیک از کاوشگر استفاده شود. Probe /

کاوشگرھا را نمی توان وسیله اندازه گیر نامید، بلکه یک(Transducer)

سوئیچ وکلیدی است که بسیار حساس بوده و در صورت تماس باقطعه کار تغییر وضعیت داده ومختصات تماس را می توان ثبت نمود.

کاوشگرھا در دو نوع وجود دارند.

-Job Contact Probe .1این نوع کاوشگرھا معمولا جای ابزار نصب می گردند و برای قطعه کارھایی که ھدایت الکتریکی خوبی دارند مورد استفاده قرار می گیرند. ھنگامی که نوک این کاوشگر در تماس فیزیکی با قطعه کار قرار می گیرد، یک مدار الکتریکی بسته تشکیل و در داخل کاوشگر LED یک روشن می گردد.

-Touch Trigger Probe .2

این نوع کاوشگر از نظز ظاھری بسیار شبیه به نوع قبل می باشد، ولی از نظر ساختمان و کار بسیار پیچیده تر می باشد. در اثر تماس نوک کاوشگر با ھر ماده سخت نوک آن منحرف گشته ویک مدارالکتریکی را در داخل کاوشگر وصل / قطع می کند.

این تغییر وضعیت در حقیقت تماس نشانگر با قطعه کار می باشد

. این نوع کاوشگر دارای دنباله ای حدود 50 mm می باشد که به محض تماس با نیرو جابجا شده و عکس العمل نشان می دھد. در لحظه ای که نیرو برداشته شود دنباله به جای خود برگشته و وضعیت قبلی را احراز مینماید .