הגדרת עיבוד שבבי CNC
השתמשו במחשב כדי לשלוט בתוכנית העיבוד של החלקים במכונת כרסום CNC או במרכז עיבוד שבבי, והתוכנית משלימה אוטומטית את עיבוד החלקים. תהליך זה נקרא "CNC (בקרה מספרית ממוחשבת)", כלומר, בקרה דיגיטלית ממוחשבת. זהו סוג חדש של כלי מכונה שנוצר על ידי הוספת סט של התקני בקרה מספריים למכונת כרסום רגילה. תפקידו הוא לממש את הפונקציות של בקרת תוכניות דיגיטלית, תכנות אוטומטי ותכנון וייצור עזר. כיום, טכנולוגיה זו נמצאת בשימוש בתחומים רבים בעולם, כגון רכב, תעופה, חלל, מכונות ומגזרים תעשייתיים אחרים.
תכונות של עיבוד שבבי CNC
1. כרסום CNC היא שיטת עיבוד המשתמשת בכלי מכונה מבוקר מחשב כדי לחתוך באופן אוטומטי דרך תוכנית. יש לה יתרונות של יעילות ייצור גבוהה, תנאי עבודה טובים, פחות מפעילים, איכות יציבה ואמינה וייצור רציף. בעיבוד גס של חלקי מתכת, בשל שיטת הקישור הרב-צירית לחיתוך במהירות גבוהה, יעילותו גבוהה פי כמה עד עשרות פעמים מזו של ציוד ידני או חצי אוטומטי מסורתי; יחד עם זאת, בשל רדיוס הכלי הקטן (בדרך כלל פחות מ-5 מ"מ), השבבים אינם נדבקים בקלות לסכין; בנוסף, מכיוון שהמכונה עצמה מצוידת במערכת קירור, חיי הכלי מתארכים מאוד. אך החיסרון העיקרי שלה הוא שהיא יכולה לבצע רק ייצור בקבוצות קטנות של חלק בודד והיא אינה מתאימה לייצור חלקים בעלי צורות מורכבות.
2. חריטה CNC היא שיטת חריטה מכנית באמצעות מחרטה מבוקרת מחשב. היא שולטת אוטומטית במסלול התנועה היחסי בין הכלי לחומר העבודה כדי להשלים את תהליך הגימור של החלקים. שיטה זו יכולה לעמוד בדרישות הייצור ההמוני ובעלת דיוק גבוה. אך החיסרון של שיטה זו הוא שלא ניתן להרכיב אותה בבת אחת עבור צורות מורכבות. מיקום מהדק ומדידת גודל אוטומטית. לכן, נדרשים עובדים טכניים מיוחדים כדי להשלים עבודה זו ונדרשים התקני גילוי מתאימים כדי לבדוק את איכות פני השטח ואת דיוק הממדים של חומר העבודה.
סוגי פעולות עיבוד CNC
בייצור בפועל, פעולות CNC מחולקות בדרך כלל לשתי קטגוריות: האחת היא תכנות; השנייה היא קלט של תוכניות עיבוד. בעת תכנות, בדרך כלל יש צורך להשתמש בתוכנות כלי עזר, כגון מכונת תכנות אוטומטית, מערכת להחלפת כלים אוטומטית (ATE) וכו'. תוכנות כלים אלו יכולות לשפר מאוד את היעילות והדיוק של התכנות.
סקירה כללית של תהליך עיבוד חלקי עיבוד שבבי CNC
בעת ביצוע תכנות CAM, יש צורך תחילה לקבוע את שיטת העיבוד של החלק, ולאחר מכן לבחור את שפת התכנות המתאימה (כגון FANUC, SIEMENS, Huazhong CNC וכו') בהתאם לשיטות עיבוד שונות, ולגבש את מסלול התהליך הספציפיים ואת שלבי הפעולה. מכיוון שדגמי המכונות של כל יצרן שונים ותפקודיהם אינם זהים לחלוטין, יש צורך לכתוב תוכניות עיבוד מתאימות עבור ציוד שונה כדי להבטיח ביצוע נכון של התוכניות. לדוגמה, כלים ומתקנים שונים משמשים בחריטה; סוגים שונים של מכונות כרסום וכלים שונים משמשים לטחינה; וסוגים רבים של גלגלי השחזה משמשים בתהליך ההשחזה. מצבים אלה ישפיעו על עבודת הכתיבה של תוכנית CAM. לכן, עלינו להבין את המצב הבסיסי של סוג הציוד בו נעשה שימוש ואת מאפייניו הפונקציונליים לפני התכנות.
אילו עקרונות יש לפעול לפיהם בסידור רצף עיבוד ה-CNC?
1. מפשוט למורכב. בשל המבנה, הצורה והחומר השונים של החלקים, גם מסלולי העיבוד במכונות CNC שונים. באופן כללי, קווי המתאר המישוריים מעובדים תחילה, ולאחר מכן החלל הפנימי, החלל החיצוני והבוס מעובדים בהדרגה. עבור חלקים מורכבים יותר, ניתן להשלים את כל תהליך העיבוד מספר פעמים. 2. מגס לדק. עבור אותו סוג של חלקים, מסלולי העיבוד הגלם והגימור זהים בעצם; אך עבור סוגים שונים של חלקים, זה לא המקרה: לדוגמה, מסלולי העיבוד הגלם והגימור של חלקי הציר שונים מאוד (ראה איור 1). 3. יש לארגן באופן סביר את הקצאת הזמן בין התהליכים בהתאם לתוכנית הייצור. באופן כללי, תחת ההנחה של הבטחת ביצועי המוצר, עדיף להפחית את הזמן הממוצע בין תהליכים ככל האפשר (ראה טבלה 1), דבר התורם לשיפור יעילות הייצור ולקיצור מחזור הייצור של מוצרים. הסתירה בין כישורי התפעול של העובדים נתקלת לעתים קרובות בבעיה כזו בייצור בפועל: כאשר שלב עבודה מסוים דורש כמות חיתוך גדולה יותר (כגון קידוח חורים או הברגה), אך קיבולת הציוד הנדרשת לתהליך זה אינה מספיקה. מה לעשות כשיש הגבלות?
ההבדל בין עיבוד שבבי CNC לעיבוד שבבי מסורתי
1. בעיבוד מכני מסורתי, עקב מגבלת הגודל של כלי המכונה, קוטר ואורך הכלי מוגבלים במידה מסוימת. מערכת ה-CNC יכולה לתכנת אוטומטית, להגדיר אוטומטית את הכלי, למדוד אוטומטית את חומר העבודה ולהציג את נתיב הכלי בהתאם לדרישות שרטוט החלק, כך שכל תהליך העיבוד יושלם באופן אוטומטי.
2. בעיבוד מכני מסורתי, בשל הצורה והגודל המורכבים והמשתנים של חומר העבודה (כגון חלקי חלל או משטח חלל פנימי), יש צורך להתאים באופן רציף את מיקום הכלי בהתאם למצב בפועל כדי לעמוד בדרישות החיתוך של חומר עבודה בצורות ובגדלים שונים; במערכת CNC, ניתן לממש סוגים שונים של בחירת נתיב כלים ובחירת נתיב כלים תואמת רק על ידי הגדרת פרמטרי התוכנית.
3. עבור חלקים או חומרי עבודה גדולים ומורכבים שקשה להבטיח את דרישות הסבילות (כגון חלקי קופסה), טכנולוגיית העיבוד המסורתית אינה יכולה להבטיח את דרישות הדיוק; ומערכת ה-CNC יכולה לבטל את השפעת השגיאות הללו באמצעות טכנולוגיית פיצוי תוכנה.
היתרונות של עיבוד שבבי CNC
1. זה יכול לעבד חלקים עם צורות מורכבות, כגון חורים קטנים, חורים עיוורים, חריצים עמוקים וכו'.
2. הוא יכול לעבד חלקים שונים עם דרישות דיוק גבוהות, כגון חלקי פיר דיוק גבוה או פירי ספליין דיוק גבוה וכו'.
3. זה יכול להשלים את עיבוד התהליכים השונים בהידוק ומיקום אחד, מה שמשפר את יעילות הייצור וחוסך שעות אדם.
החסרונות של עיבוד שבבי CNC
1. עקב כלי החיתוך המהיר, יש תנועה יחסית בין הכלי לחומר העבודה, מה שיוצר כוח חיתוך גדול; במקביל, ייווצר גם כוח חיתוך עקב בלאי של הכלי ושגיאות התקנה. גורמים אלה מובילים לעמידות מופחתת של הכלי ולהגברת כוח הציר של כלי המכונה. בנוסף, שבירת כלים נוטה להתרחש גם במהלך עיבוד שבבי במהירות גבוהה (כלומר, שבבים עוזבים את הכלי מבלי להיחתך).
2. כאשר מופיעים קוצים על פני השטח המעובדים, קשה להסירם באמצעות סיבוב רגיל; אך קל לממש את פונקציית הסרת הקוצים האוטומטית באמצעות תכנות CAM.
3. מכיוון שתכנות CAM הוא תהליך ייצור רציף המשתמש בבקרת תוכנית למחזור אוטומטי, יעילות הייצור שלו נמוכה בהרבה מזו של פעולה ידנית (בדרך כלל, יעילות הפעולה הידנית היא בערך פי 10 מזו של מניפולטור או מכונת כרסום).
כיצד לנטר ולכוונן במהלך עיבוד CNC?
בעת שימוש בתוכנת CAM, מכיוון שהמפעיל אינו מכיר את התוכנה, לעיתים קרובות בלתי אפשרי לשלוט היטב בתהליך העיבוד. על מנת להבטיח את דרישות הסבילות המימדית של החלקים, יש צורך לבצע ניטור והתאמות נחוצות בהתאם לצרכים בפועל.
מה עליי להכין לפני תכנות CNC?
1. ראשית, עליכם להכיר את שפת C. מכיוון שתוכנות רבות מבוססות על שפת C, כגון תוכנות לטלפונים ניידים, משחקים וכו', ומערכות משובצות וכו'; שנית, עליכם להכיר את סביבת הפיתוח MFC (Windows MFC). זה אולי קצת קשה למתחילים, אבל עדיין ניתן ללמוד זאת כל עוד תלמדו קשה; שוב, עליכם להבין כמה מבני נתונים ואלגוריתמים נפוצים. האחרון הוא לשלוט בידע בסיסי בעיבוד נתונים. יש לצבור ידע זה ולסכם אותו בלימודים הרגילים.
מהם סוגי תוכנות תמיכה לעיבוד שבבי CNC?
1. תוכנת CAM.
CAM (עיבוד שבבי בעזרת מחשב) מתייחס לייצור בעזרת מחשב, כלומר, טכנולוגיית מחשב המשתמשת באמצעים דיגיטליים לתכנון, ניתוח, ייצור והרכבה של מוצרים. זוהי שיטה לדיגיטציה של אלמנטים שונים בתהליך העיבוד השבבי או בתוכנית עיבוד חלקים וביטוים באופן מספרי. יש לה מאפיינים של מהירות חישוב מהירה, יעילות גבוהה ואוטומציה קלה, והיא אחת הדרכים העיקריות לשיפור פריון העבודה. זוהי שיטת עיבוד שבבי CNC הנפוצה ביותר בתעשיית הייצור, כולל חריטה, כרסום והשחזה.
2. תוכנת CAE.
CAE (מצוינות בעזרת מחשב) הוא ניסוי מדעי בעזרת מחשב (CAT). זהו מונח כללי למערכת מודלים מתמטיים ולחבילת תוכנה המתאימה לה, שמטרתה מחקר ופיתוח; מטרתה לסייע לאנשים לפתור ביעילות בעיות מעשיות שונות או לספק בסיס לקבלת החלטות; תוכנה כוללת מגוון תחומים, החל מתחומים איכותניים ועד כמותיים, את החיתוך והחדירה שלהם; היקף היישום שלה פותח ממחקר מדעי טהור לכל תחומי החיים לבנייה כלכלית לאומית ובניית ביטחון לאומי.
3. תוכנת CAPP
CAPP (תכנון תהליכים בעזרת מחשב) הוא מונח כללי לתוכניות מחשב ושיטות המשמשות לתכנון מערכות תכנון משאבי ארגון (ERP). עובדים מבינים ומשתמשים בטכנולוגיית מידע מודרנית כדי להשתמש באמצעים ומערכות כלים יעילות לניהול עסקי מגוון.
4. תוכנת PDM
PDM (ניהול נתוני מוצר) היא טכנולוגיה המשמשת לניהול כל המידע הקשור למוצר (כולל מידע על חלקים, תצורה, מסמכים, קבצי CAD, מבנים, מידע על סמכות וכו') וכל התהליכים הקשורים למוצר (כולל הגדרת וניהול תהליכים). באמצעות יישום PDM ניתן לשפר את יעילות הייצור, דבר המועיל לניהול מחזור החיים כולו של המוצר, ניתן לחזק את השימוש היעיל במסמכים, שרטוטים ונתונים, וניתן לתקנן את זרימת העבודה.
פונקציונליות נרחבת המוצעת על ידי טכנולוגיית עיבוד שבבי CNC
בעיבוד מכונות CNC, מערכת CNC מספקת פונקציות רבות המסייעות למשתמשים בייצור, כולל תכנות אוטומטי, הגדרת כלים אוטומטית, פיצוי כלים, בקרת מהירות ציר ופונקציות עזר שונות. לדוגמה: מבחינת תכנות אוטומטי, היא יכולה להשלים את תכנות הקישור של נקודות מרובות קואורדינטות ואת יצירת תוכנית אינטרפולציה של מסלול מורכב; מבחינת פונקציות עזר, היא כוללת כלי מדידה שונים (כגון מכונות מדידה בעלות שלוש קואורדינטות), פיצוי אורך כלים ופיצוי מיקום וכו'.
