فناوری کنترل عددی و ماشین‌های ابزار CNC
فناوری کنترل عددی، که به اختصار NC (کنترل عددی) نامیده می‌شود، وسیله‌ای برای کنترل حرکات مکانیکی و رویه‌های پردازش با کمک اطلاعات دیجیتال است. در حال حاضر، از آنجایی که کنترل عددی مدرن معمولاً از کنترل کامپیوتری استفاده می‌کند، به عنوان کنترل عددی کامپیوتری (کنترل عددی کامپیوتری - CNC) نیز شناخته می‌شود.
برای دستیابی به کنترل اطلاعات دیجیتال حرکات مکانیکی و فرآیندهای پردازش، باید سخت‌افزار و نرم‌افزار مربوطه مجهز شوند. مجموع سخت‌افزار و نرم‌افزار مورد استفاده برای پیاده‌سازی کنترل اطلاعات دیجیتال، سیستم کنترل عددی (سیستم کنترل عددی) نامیده می‌شود و هسته سیستم کنترل عددی، دستگاه کنترل عددی (کنترل‌کننده عددی) است.
ماشین‌هایی که توسط فناوری کنترل عددی کنترل می‌شوند، ماشین‌های ابزار CNC (ماشین‌های ابزار NC) نامیده می‌شوند. این یک محصول مکاترونیکی معمولی است که به طور جامع فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند فناوری کامپیوتر، فناوری کنترل خودکار، فناوری اندازه‌گیری دقیق و طراحی ماشین ابزار را ادغام می‌کند. این سنگ بنای فناوری تولید مدرن است. کنترل ماشین‌های ابزار، قدیمی‌ترین و پرکاربردترین زمینه فناوری کنترل عددی است. بنابراین، سطح ماشین‌های ابزار CNC تا حد زیادی نشان دهنده عملکرد، سطح و روند توسعه فناوری کنترل عددی فعلی است.
انواع مختلفی از ماشین‌های ابزار CNC وجود دارد، از جمله ماشین‌های ابزار سوراخکاری، فرزکاری و بورینگ، ماشین‌های ابزار تراشکاری، ماشین‌های ابزار سنگ‌زنی، ماشین‌های ابزار ماشینکاری تخلیه الکتریکی، ماشین‌های ابزار آهنگری، ماشین‌های ابزار پردازش لیزری و سایر ماشین‌های ابزار CNC با کاربردهای خاص. هر ماشین ابزاری که با فناوری کنترل عددی کنترل می‌شود، به عنوان یک ماشین ابزار NC طبقه‌بندی می‌شود.
آن دسته از ماشین‌های ابزار CNC که مجهز به تعویض‌کننده خودکار ابزار ATC (Automatic Tool Changer – ATC) هستند، به جز ماشین‌های تراش CNC با نگهدارنده‌های ابزار چرخشی، به عنوان مراکز ماشینکاری (Machine Center – MC) تعریف می‌شوند. از طریق تعویض خودکار ابزارها، قطعات کار می‌توانند چندین فرآیند پردازش را در یک گیره انجام دهند و به تمرکز فرآیندها و ترکیب فرآیندها دست یابند. این امر به طور موثر زمان پردازش کمکی را کوتاه کرده و راندمان کاری ماشین ابزار را بهبود می‌بخشد. همزمان، تعداد نصب و موقعیت‌یابی قطعه کار را کاهش می‌دهد و دقت پردازش را افزایش می‌دهد. مراکز ماشینکاری در حال حاضر نوعی از ماشین‌های ابزار CNC با بیشترین خروجی و وسیع‌ترین کاربرد هستند.
بر اساس ماشین‌های ابزار CNC، با اضافه کردن دستگاه‌های تعویض خودکار چند میز کار (پالت) (Auto Pallet Changer – APC) و سایر دستگاه‌های مرتبط، واحد پردازش حاصل، سلول تولید انعطاف‌پذیر (Flexible Manufacturing Cell – FMC) نامیده می‌شود. FMC نه تنها تمرکز فرآیندها و ترکیب فرآیندها را محقق می‌کند، بلکه با تعویض خودکار میزهای کار (پالت‌ها) و عملکردهای نظارت و کنترل خودکار نسبتاً کامل، می‌تواند پردازش بدون دخالت انسان را برای مدت معینی انجام دهد و در نتیجه راندمان پردازش تجهیزات را بیشتر بهبود بخشد. FMC نه تنها اساس سیستم تولید انعطاف‌پذیر FMS (سیستم تولید انعطاف‌پذیر) است، بلکه می‌تواند به عنوان یک تجهیزات پردازش خودکار مستقل نیز مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین، سرعت توسعه آن بسیار سریع است.
بر اساس FMC و مراکز ماشینکاری، با اضافه کردن سیستم‌های لجستیک، ربات‌های صنعتی و تجهیزات مرتبط، و کنترل و مدیریت توسط یک سیستم کنترل مرکزی به صورت متمرکز و یکپارچه، چنین سیستم تولیدی، سیستم تولید انعطاف‌پذیر FMS (سیستم تولید انعطاف‌پذیر) نامیده می‌شود. FMS نه تنها می‌تواند پردازش بدون دخالت انسان را برای مدت طولانی انجام دهد، بلکه می‌تواند پردازش کامل انواع مختلف قطعات و مونتاژ اجزا را نیز انجام دهد و به اتوماسیون فرآیند تولید کارگاهی دست یابد. این یک سیستم تولید پیشرفته بسیار خودکار است.
با پیشرفت مداوم علم و فناوری، برای انطباق با وضعیت در حال تغییر تقاضای بازار، برای تولید مدرن، نه تنها ارتقاء اتوماسیون فرآیند تولید کارگاهی ضروری است، بلکه دستیابی به اتوماسیون جامع از پیش‌بینی بازار، تصمیم‌گیری در مورد تولید، طراحی محصول، تولید محصول تا فروش محصول نیز ضروری است. سیستم کامل تولید و تولید که با ادغام این الزامات تشکیل می‌شود، سیستم تولید یکپارچه کامپیوتری (سیستم تولید یکپارچه کامپیوتری - CIMS) نامیده می‌شود. CIMS به طور ارگانیک یک فعالیت تولیدی و تجاری طولانی‌تر را ادغام می‌کند و به تولید هوشمند کارآمدتر و انعطاف‌پذیرتر دست می‌یابد و بالاترین مرحله توسعه فناوری تولید خودکار امروزی را نشان می‌دهد. در CIMS، نه تنها ادغام تجهیزات تولید، بلکه مهم‌تر از آن، ادغام فناوری و ادغام عملکرد با اطلاعات مشخص می‌شود. کامپیوتر ابزار ادغام است، فناوری واحد خودکار به کمک کامپیوتر اساس ادغام است و تبادل و اشتراک‌گذاری اطلاعات و داده‌ها پل ادغام است. محصول نهایی را می‌توان به عنوان تجلی مادی اطلاعات و داده‌ها در نظر گرفت.
سیستم کنترل عددی و اجزای آن
اجزای اساسی سیستم کنترل عددی
سیستم کنترل عددی یک ماشین ابزار CNC هسته اصلی تمام تجهیزات کنترل عددی است. هدف اصلی کنترل سیستم کنترل عددی، جابجایی محورهای مختصات (شامل سرعت حرکت، جهت، موقعیت و غیره) است و اطلاعات کنترلی آن عمدتاً از پردازش کنترل عددی یا برنامه‌های کنترل حرکت حاصل می‌شود. بنابراین، اساسی‌ترین اجزای سیستم کنترل عددی باید شامل موارد زیر باشد: دستگاه ورودی/خروجی برنامه، دستگاه کنترل عددی و درایو سروو.
نقش دستگاه ورودی/خروجی، ورود و خروج داده‌ها مانند پردازش کنترل عددی یا برنامه‌های کنترل حرکت، پردازش و کنترل داده‌ها، پارامترهای ابزار ماشین، موقعیت محورهای مختصات و وضعیت کلیدهای تشخیص است. صفحه کلید و نمایشگر، اساسی‌ترین دستگاه‌های ورودی/خروجی لازم برای هر تجهیزات کنترل عددی هستند. علاوه بر این، بسته به سیستم کنترل عددی، می‌توان دستگاه‌هایی مانند دستگاه‌های خوانش فوتوالکتریک، درایوهای نوار یا درایوهای فلاپی دیسک را نیز به آنها مجهز کرد. به عنوان یک دستگاه جانبی، کامپیوتر در حال حاضر یکی از دستگاه‌های ورودی/خروجی رایج است.
دستگاه کنترل عددی جزء اصلی سیستم کنترل عددی است. این دستگاه شامل مدارهای رابط ورودی/خروجی، کنترل‌کننده‌ها، واحدهای محاسباتی و حافظه است. نقش دستگاه کنترل عددی، جمع‌آوری، محاسبه و پردازش داده‌های ورودی توسط دستگاه ورودی از طریق مدار منطقی داخلی یا نرم‌افزار کنترل و خروجی انواع مختلف اطلاعات و دستورالعمل‌ها برای کنترل بخش‌های مختلف ابزار ماشین برای انجام اقدامات مشخص شده است.
در میان این اطلاعات و دستورالعمل‌های کنترلی، اساسی‌ترین آنها سرعت پیشروی، جهت پیشروی و دستورالعمل‌های جابجایی پیشروی محورهای مختصات هستند. آنها پس از محاسبات درون‌یابی تولید می‌شوند، در اختیار سروو درایو قرار می‌گیرند، توسط درایور تقویت می‌شوند و در نهایت جابجایی محورهای مختصات را کنترل می‌کنند. این امر مستقیماً مسیر حرکت ابزار یا محورهای مختصات را تعیین می‌کند.
علاوه بر این، بسته به سیستم و تجهیزات، به عنوان مثال، در یک ماشین ابزار CNC، ممکن است دستورالعمل‌هایی مانند سرعت چرخش، جهت، شروع/توقف اسپیندل؛ دستورالعمل‌های انتخاب و تعویض ابزار؛ دستورالعمل‌های شروع/توقف دستگاه‌های خنک‌کننده و روانکاری؛ دستورالعمل‌های شل کردن و بستن قطعه کار؛ فهرست‌بندی میز کار و سایر دستورالعمل‌های کمکی نیز وجود داشته باشد. در سیستم کنترل عددی، آنها به شکل سیگنال‌هایی از طریق رابط به دستگاه کنترل کمکی خارجی ارائه می‌شوند. دستگاه کنترل کمکی، عملیات کامپایل و منطقی لازم را روی سیگنال‌های فوق انجام می‌دهد، آنها را تقویت می‌کند و محرک‌های مربوطه را برای هدایت اجزای مکانیکی، دستگاه‌های کمکی هیدرولیکی و پنوماتیکی دستگاه ابزار برای انجام اقدامات مشخص شده توسط دستورالعمل‌ها، هدایت می‌کند.
درایو سروو معمولاً از تقویت‌کننده‌های سروو (که به عنوان درایور، واحدهای سروو نیز شناخته می‌شوند) و محرک‌ها تشکیل شده است. در ماشین‌های ابزار CNC، در حال حاضر معمولاً از موتورهای سروو AC به عنوان محرک استفاده می‌شود؛ در ماشین‌های ابزار ماشینکاری پیشرفته با سرعت بالا، موتورهای خطی شروع به استفاده کرده‌اند. علاوه بر این، در ماشین‌های ابزار CNC تولید شده قبل از دهه 1980، مواردی از استفاده از موتورهای سروو DC وجود داشته است؛ برای ماشین‌های ابزار CNC ساده، موتورهای پله‌ای نیز به عنوان محرک استفاده می‌شدند. شکل تقویت‌کننده سروو به محرک بستگی دارد و باید همراه با موتور محرک استفاده شود.
موارد فوق اساسی‌ترین اجزای سیستم کنترل عددی هستند. با توسعه مداوم فناوری کنترل عددی و بهبود سطح عملکرد ماشین ابزار، الزامات عملکردی سیستم نیز در حال افزایش است. برای برآورده کردن الزامات کنترل ماشین ابزارهای مختلف، اطمینان از یکپارچگی و یکنواختی سیستم کنترل عددی و تسهیل استفاده کاربر، سیستم‌های کنترل عددی پیشرفته رایج معمولاً دارای یک کنترل‌کننده قابل برنامه‌ریزی داخلی به عنوان دستگاه کنترل کمکی ماشین ابزار هستند. علاوه بر این، در ماشین ابزارهای برش فلز، دستگاه محرک اسپیندل نیز می‌تواند به جزئی از سیستم کنترل عددی تبدیل شود. در ماشین ابزارهای CNC حلقه بسته، دستگاه‌های اندازه‌گیری و تشخیص نیز برای سیستم کنترل عددی ضروری هستند. برای سیستم‌های کنترل عددی پیشرفته، گاهی اوقات حتی از یک کامپیوتر به عنوان رابط انسان و ماشین سیستم و برای مدیریت داده‌ها و دستگاه‌های ورودی/خروجی استفاده می‌شود و در نتیجه عملکردهای سیستم کنترل عددی را قدرتمندتر و عملکرد را کامل‌تر می‌کند.
در نتیجه، ترکیب سیستم کنترل عددی به عملکرد سیستم کنترل و الزامات کنترلی خاص تجهیزات بستگی دارد. تفاوت‌های قابل توجهی در پیکربندی و ترکیب آن وجود دارد. علاوه بر سه جزء اساسی دستگاه ورودی/خروجی برنامه پردازش، دستگاه کنترل عددی و درایو سروو، ممکن است دستگاه‌های کنترل بیشتری نیز وجود داشته باشد. قسمت کادر خط‌چین در شکل 1-1 نشان دهنده سیستم کنترل عددی کامپیوتری است.
مفاهیم NC، CNC، SV و PLC
NC (CNC)، SV و PLC (PC، PMC) اختصارات انگلیسی بسیار رایجی در تجهیزات کنترل عددی هستند و در کاربردهای عملی، معانی متفاوتی در موارد مختلف دارند.
NC (CNC): NC و CNC به ترتیب اختصارات رایج انگلیسی برای کنترل عددی (Numerical Control) و کنترل عددی کامپیوتری (Computerized Numerical Control) هستند. با توجه به اینکه کنترل عددی مدرن همگی از کنترل کامپیوتری استفاده می‌کنند، می‌توان در نظر گرفت که معانی NC و CNC کاملاً یکسان هستند. در کاربردهای مهندسی، بسته به مورد استفاده، NC (CNC) معمولاً سه معنی مختلف دارد: در معنای وسیع، نشان‌دهنده یک فناوری کنترل است - فناوری کنترل عددی؛ در معنای محدود، نشان‌دهنده یک نهاد از یک سیستم کنترل است - سیستم کنترل عددی؛ علاوه بر این، می‌تواند نشان‌دهنده یک دستگاه کنترل خاص نیز باشد - دستگاه کنترل عددی.
SV: SV مخفف رایج انگلیسی سروو درایو (Servo Drive، به اختصار servo) است. طبق اصطلاحات تعیین‌شده در استاندارد JIS ژاپن، این عبارت «یک مکانیزم کنترلی است که موقعیت، جهت و وضعیت یک جسم را به عنوان کمیت‌های کنترلی دریافت کرده و تغییرات دلخواه در مقدار هدف را ردیابی می‌کند.» به طور خلاصه، این یک دستگاه کنترلی است که می‌تواند به طور خودکار کمیت‌های فیزیکی مانند موقعیت هدف را دنبال کند.
در ماشین‌های ابزار CNC، نقش سروو درایو عمدتاً در دو جنبه منعکس می‌شود: اول، این سیستم محورهای مختصات را قادر می‌سازد تا با سرعتی که توسط دستگاه کنترل عددی داده می‌شود، کار کنند؛ دوم، این سیستم امکان قرارگیری محورهای مختصات را مطابق با موقعیت داده شده توسط دستگاه کنترل عددی فراهم می‌کند.
اشیاء کنترلی سروو درایو معمولاً جابجایی و سرعت محورهای مختصات ماشین ابزار هستند؛ محرک یک سروو موتور است؛ بخشی که سیگنال فرمان ورودی را کنترل و تقویت می‌کند، اغلب تقویت‌کننده سروو نامیده می‌شود (همچنین به عنوان درایور، تقویت‌کننده، واحد سروو و غیره شناخته می‌شود) که هسته سروو درایو است.
درایو سروو نه تنها می‌تواند همراه با دستگاه کنترل عددی استفاده شود، بلکه می‌تواند به تنهایی به عنوان یک سیستم همراه موقعیت (سرعت) نیز مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین، اغلب به آن سیستم سروو نیز گفته می‌شود. در سیستم‌های کنترل عددی اولیه، بخش کنترل موقعیت عموماً با CNC ادغام می‌شد و درایو سروو فقط کنترل سرعت را انجام می‌داد. بنابراین، درایو سروو اغلب واحد کنترل سرعت نامیده می‌شد.
PLC: PC مخفف انگلیسی Programmable Controller (کنترل‌کننده قابل برنامه‌ریزی) است. با افزایش محبوبیت رایانه‌های شخصی، برای جلوگیری از اشتباه گرفتن با رایانه‌های شخصی (که PC نیز نامیده می‌شوند)، کنترل‌کننده‌های قابل برنامه‌ریزی اکنون عموماً کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (Programmalbe Logic Controller – PLC) یا کنترل‌کننده‌های ماشین قابل برنامه‌ریزی (Programmable Machine Controller – PMC) نامیده می‌شوند. بنابراین، در ماشین‌های ابزار CNC، PC، PLC و PMC دقیقاً معنای یکسانی دارند.
PLC مزایایی از جمله پاسخ سریع، عملکرد قابل اعتماد، استفاده راحت، برنامه‌نویسی و اشکال‌زدایی آسان را دارد و می‌تواند مستقیماً برخی از لوازم الکتریکی ماشین ابزار را هدایت کند. بنابراین، به طور گسترده به عنوان یک دستگاه کنترل کمکی برای تجهیزات کنترل عددی استفاده می‌شود. در حال حاضر، اکثر سیستم‌های کنترل عددی دارای یک PLC داخلی برای پردازش دستورالعمل‌های کمکی ماشین ابزارهای CNC هستند و از این طریق دستگاه کنترل کمکی ماشین ابزار را تا حد زیادی ساده می‌کنند. علاوه بر این، در بسیاری از موارد، از طریق ماژول‌های عملکردی ویژه مانند ماژول کنترل محور و ماژول موقعیت‌یابی PLC، می‌توان از PLC به طور مستقیم برای دستیابی به کنترل موقعیت نقطه‌ای، کنترل خطی و کنترل کانتور ساده استفاده کرد و ماشین ابزارهای CNC ویژه یا خطوط تولید CNC را تشکیل داد.
ترکیب و اصل پردازش ماشین آلات CNC
ترکیب اساسی ماشین آلات CNC
ماشین‌های ابزار CNC رایج‌ترین تجهیزات کنترل عددی هستند. برای روشن شدن ترکیب اصلی ماشین‌های ابزار CNC، ابتدا لازم است فرآیند کار ماشین‌های ابزار CNC برای پردازش قطعات تجزیه و تحلیل شود. در ماشین‌های ابزار CNC، برای پردازش قطعات، مراحل زیر قابل اجرا است:
طبق نقشه‌ها و طرح‌های فرآیند قطعاتی که باید پردازش شوند، با استفاده از کدهای تجویز شده و قالب‌های برنامه، مسیر حرکت ابزارها، فرآیند پردازش، پارامترهای فرآیند، پارامترهای برش و غیره را در فرم دستورالعمل قابل تشخیص توسط سیستم کنترل عددی بنویسید، یعنی برنامه پردازش را بنویسید.
برنامه پردازش نوشته شده را به دستگاه کنترل عددی وارد کنید.
دستگاه کنترل عددی، برنامه ورودی (کد) را رمزگشایی و پردازش می‌کند و سیگنال‌های کنترلی مربوطه را به دستگاه‌های سروو درایو و دستگاه‌های کنترل عملکرد کمکی هر محور مختصات ارسال می‌کند تا حرکت هر جزء ابزار ماشین را کنترل کند.
در حین حرکت، سیستم کنترل عددی باید در هر زمان موقعیت محورهای مختصات ابزار ماشین، وضعیت کلیدهای حرکتی و غیره را تشخیص دهد و آنها را با الزامات برنامه مقایسه کند تا اقدام بعدی را تا زمان پردازش قطعات واجد شرایط تعیین کند.
اپراتور می‌تواند شرایط پردازش و وضعیت کاری ابزار ماشین را در هر زمان مشاهده و بررسی کند. در صورت لزوم، تنظیمات مربوط به اقدامات ابزار ماشین و برنامه‌های پردازش نیز برای اطمینان از عملکرد ایمن و قابل اعتماد ابزار ماشین مورد نیاز است.
می‌توان دید که به عنوان ترکیب اصلی یک ماشین ابزار CNC، باید شامل موارد زیر باشد: دستگاه‌های ورودی/خروجی، دستگاه‌های کنترل عددی، درایوهای سروو و دستگاه‌های بازخورد، دستگاه‌های کنترل کمکی و بدنه ماشین ابزار.
ترکیب ماشین آلات CNC
سیستم کنترل عددی برای دستیابی به کنترل پردازش میزبان ماشین ابزار استفاده می‌شود. در حال حاضر، اکثر سیستم‌های کنترل عددی، کنترل عددی کامپیوتری (یعنی CNC) را اتخاذ می‌کنند. دستگاه ورودی/خروجی، دستگاه کنترل عددی، درایو سروو و دستگاه بازخورد در شکل، با هم سیستم کنترل عددی ماشین ابزار را تشکیل می‌دهند و نقش آن در بالا توضیح داده شده است. در ادامه به طور خلاصه سایر اجزا معرفی می‌شوند.
دستگاه بازخورد اندازه‌گیری: این دستگاه، حلقه تشخیص یک ماشین ابزار CNC حلقه بسته (نیمه حلقه بسته) است. نقش آن تشخیص سرعت و جابجایی جابجایی واقعی محرک (مانند نگهدارنده ابزار) یا میز کار از طریق عناصر اندازه‌گیری مدرن مانند رمزگذارهای پالس، تفکیک‌کننده‌ها، هماهنگ‌کننده‌های القایی، توری‌ها، مقیاس‌های مغناطیسی و ابزارهای اندازه‌گیری لیزری و بازگرداندن آنها به دستگاه سروو درایو یا دستگاه کنترل عددی و جبران سرعت تغذیه یا خطای حرکت محرک برای دستیابی به هدف بهبود دقت مکانیسم حرکت است. موقعیت نصب دستگاه تشخیص و موقعیتی که سیگنال تشخیص در آن بازخورد داده می‌شود، به ساختار سیستم کنترل عددی بستگی دارد. رمزگذارهای پالس داخلی سروو، تاکومترها و توری‌های خطی معمولاً از اجزای تشخیص مورد استفاده هستند.
با توجه به اینکه سرووهای پیشرفته همگی از فناوری درایو سروو دیجیتال (که به آن سروو دیجیتال گفته می‌شود) استفاده می‌کنند، معمولاً از یک گذرگاه برای اتصال بین سروو درایو و دستگاه کنترل عددی استفاده می‌شود. در بیشتر موارد، سیگنال بازخورد به سروو درایو متصل شده و از طریق گذرگاه به دستگاه کنترل عددی منتقل می‌شود. تنها در موارد معدودی یا هنگام استفاده از سروو درایوهای آنالوگ (که معمولاً به عنوان سروو آنالوگ شناخته می‌شوند)، دستگاه بازخورد باید مستقیماً به دستگاه کنترل عددی متصل شود.
مکانیزم کنترل کمکی و مکانیزم انتقال تغذیه: این مکانیزم بین دستگاه کنترل عددی و اجزای مکانیکی و هیدرولیکی ماشین ابزار قرار دارد. نقش اصلی آن دریافت سرعت، جهت و دستورالعمل‌های شروع/توقف اسپیندل خروجی از دستگاه کنترل عددی؛ دستورالعمل‌های انتخاب و تعویض ابزار؛ دستورالعمل‌های شروع/توقف دستگاه‌های خنک‌کننده و روانکاری؛ سیگنال‌های دستورالعمل کمکی مانند شل کردن و بستن قطعات کار و اجزای ماشین ابزار، تنظیم میز کار و سیگنال‌های وضعیت کلیدهای تشخیص روی ماشین ابزار است. پس از تدوین لازم، قضاوت منطقی و تقویت توان، محرک‌های مربوطه مستقیماً برای هدایت اجزای مکانیکی، دستگاه‌های کمکی هیدرولیکی و پنوماتیکی ماشین ابزار برای انجام اقدامات مشخص شده توسط دستورالعمل‌ها هدایت می‌شوند. این مکانیزم معمولاً از PLC و یک مدار کنترل جریان قوی تشکیل شده است. PLC می‌تواند با ساختار CNC (PLC داخلی) یا نسبتاً مستقل (PLC خارجی) ادغام شود.
بدنه ماشین ابزار، یعنی ساختار مکانیکی ماشین ابزار CNC، همچنین از سیستم‌های محرک اصلی، سیستم‌های محرک تغذیه، بسترها، میزهای کار، دستگاه‌های حرکتی کمکی، سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک، سیستم‌های روانکاری، دستگاه‌های خنک‌کننده، براده‌برداری، سیستم‌های حفاظتی و سایر قطعات تشکیل شده است. با این حال، برای برآورده کردن الزامات کنترل عددی و ارائه عملکرد کامل به ماشین ابزار، از نظر طرح کلی، طراحی ظاهری، ساختار سیستم انتقال، سیستم ابزار و عملکرد عملیاتی، تغییرات قابل توجهی داشته است. اجزای مکانیکی ماشین ابزار شامل بستر، جعبه، ستون، ریل راهنما، میز کار، اسپیندل، مکانیزم تغذیه، مکانیزم تعویض ابزار و غیره است.
اصل ماشینکاری CNC
در ماشین‌های برش فلز سنتی، هنگام پردازش قطعات، اپراتور باید به طور مداوم پارامترهایی مانند مسیر حرکت و سرعت حرکت ابزار را مطابق با الزامات نقشه تغییر دهد، به طوری که ابزار پردازش برش را روی قطعه کار انجام دهد و در نهایت قطعات واجد شرایط را پردازش کند.
پردازش ماشین‌های ابزار CNC اساساً از اصل «دیفرانسیل» استفاده می‌کند. اصول کار و فرآیند آن را می‌توان به طور خلاصه به شرح زیر توصیف کرد:
با توجه به مسیر حرکت ابزار مورد نیاز برنامه پردازش، دستگاه کنترل عددی مسیر حرکت را در امتداد محورهای مختصات مربوطه ابزار ماشین با حداقل مقدار حرکت (معادل پالس) (△X، △Y در شکل 1-2) متمایز می‌کند و تعداد پالس‌هایی را که هر محور مختصات برای حرکت نیاز دارد محاسبه می‌کند.
از طریق نرم‌افزار «درون‌یابی» یا ماشین‌حساب «درون‌یابی» دستگاه کنترل عددی، مسیر مورد نیاز با یک چندخطی معادل در واحدهای «واحد حداقل حرکت» تطبیق داده می‌شود و چندخطی تطبیق داده شده که به مسیر نظری نزدیک‌تر است، پیدا می‌شود.
با توجه به مسیر چندخطی برازش شده، دستگاه کنترل عددی به طور مداوم پالس‌های تغذیه را به محورهای مختصات مربوطه اختصاص می‌دهد و محورهای مختصات ابزار ماشین را قادر می‌سازد تا طبق پالس‌های اختصاص داده شده از طریق سروو درایو حرکت کنند.
می‌توان مشاهده کرد که: اولاً، تا زمانی که حداقل مقدار حرکت (معادل پالس) ابزار ماشین CNC به اندازه کافی کوچک باشد، چندخطی برازش شده مورد استفاده می‌تواند به طور معادل جایگزین منحنی نظری شود. ثانیاً، تا زمانی که روش تخصیص پالس محورهای مختصات تغییر کند، شکل چندخطی برازش شده را می‌توان تغییر داد و در نتیجه به هدف تغییر مسیر پردازش دست یافت. ثالثاً، تا زمانی که فرکانس...