روش ساخت دستگاه سی ان سی CNC

 

مهره دوار(مهره متحرک)

یک استثنا در روش به حرکت درآوردن همانطورکه قبلا بحث وجود دارد و این به حرکت درآوردن مهره دوار به هنگامی است که از چرخش پیچش جلوگیری می‌شود. این به یک گزینه نسبتا متداول درمیان کاربرانی تبدیل می‌شود که طول‌های زیادی از پیچ‌ها را در دستگاه‌هایشان به کار می‌برند (معمولا ft 6 یا بیشتر). در اینجا مزیت در این است که ضربه زدن به حداقل می‌رسد. خود مهر یک پولی تایمینگ متصل شده خواهد داست و ازطریق یک موتور نصب شده در زیر بشکه زیر میز ازطریق یک تسمه تایمینگ به حرکت درمی‌آید.

ساپورت مهره

 

دنده شانه ای و دنده مقابل

استفاده از یک دنده شانه ای و دنده مقابل بطورکلی متداولترین روش درمیان روش‌های حرکت انتقالی مکانیکی هنگامیکه فواصل طولانی‌تر موردنیاز هستند است، همانند حکاکی‌های قالب بزرگ و ماشین‌آلات پلاسما. این در درجه اول به دلیل مسائل هزینه است، بطوریکه دنده شانه ای و دنده مقابل بدون شکل نسبت به استفاده از بال اسکرو مقرون به صرفه‌تر است.

دو روش وجود دارند که در آنها از ترکیب دنده شانه ای و دنده مقابل استفاده می‌شود: رایج‌ترین روش ضمیمه کردن دنده شانه ای به یک بخش ثابت از چارچوب دستگاه و به حرکت درآوردن دنده مقابل است، که به بخش متحرک دستگاه ثابت می‌شود. دومین روش شامل ثابت کردن دنده مقابل در یک محل و به حرکت درآمدن دنده شانه ای دنده توسط آن می‌شود. در مثال از اجرای دومی، بستر دستگاه به جای اینکه یک زیربشکه‌ای متحرک داشته باشد به عقب و جلو حرکت می‌کند(شکل۳-۴).

دو پیشنهاد از دنده شانه ای و دنده مقابل وجود دارد که معمولا استفاده می‌شوند، که براساس زاویه فشار (یا PA) دنده مقابل و مشخصه دندانه دنده دنده شانه ای هستند. رایج‌ترین آنها PA 20 درجه است، بطوریکه در مقایسه با PA 14-1/2 درجه، قابلیت انتقال بار بالاتری دارد. صرفنظر از کدام طراحی زاویه فشار استفاده می‌شود، هرکدام یک محدوده میزان شیب قابل دسترس برای انتخاب کردن خواهد داشت. میزان شیب بصورت فاصله از دندانه تا دندانه(یا دره تا دره) شکل دنده تعریف می‌شود. توجه داشته باشید که: به دلیل تفاوت‌ها در زاویه‌های فشار، مبادله یا مخلوط کردن این دو امکان‌پذیر نیست. به عنوان مثال، شما نمی‌توانیند از یک دنده شانه ای۲۰ درجه با یک دنده مقابل که زاویه فشار ۱۴-۱/۲ درجه دارد استفاده کنید. آنها مانند روغن و آب هستند_ آنها با هم سازگار نیستند. برای ساده کردن مسائل، تولید کنندگان یک استاندارد برای هر زاویه شیب برابر با عرض رویه متناظر با دنده مقابل و دنده شانه ای هر دو اتخاذ کرده‌اند. به عنوان مثال، یک میله دندانه‌دار که PA 20 و زاویه شیب ۲۰ دارد عرض رویه ۱/۲ اینچی خواهد داشت، در مقایسه با یک PA 14-1/2 با زاویه شیب ۲۰، که عرض رویه ۳/۸ اینچ خواهد بود.

 

اگر درحال طراحی یک دستگاه هستید و تصمیم دارید که یک PA 20درجه با زاویه شیب ۲۰ داشته باشید، فقط مجهول‌ها عبارتند از تعداد دندانه‌ی دنده مقابل و قطر سوراخ مته برای چرخاندن دنده مقابل. تصمیم‌گیری درمورد اینکه کدام اندازه دنده مقابل(یعنی، قطر) یک رابطه مستقیم با تعداد گام/اینچ حرکت دارد به دستگاه شما بستگی خواهد داشت. تعداد معمول انتخاب‌های دندانه دنده مقابل در محدوده‌ای از ۱۵ تا ۴۰ دندانه هستند. این مقادیر برابر هستند با قطرهای دنده‌ ۷۵/۰ تا ۲ اینچی. مقادیری که با آنها کارخواهید کرد صرفا قطر کلی دنده مقابل نیستند، بلکه در عوض قطر زاویه شیب (PD) هستند. قطر زاویه شیب یک دنده مقابل بصورت تعداد دندانه در دنده تقسیم بر زاویه شیب تعریف می‌شود(که برای مثال ما زاویه شیب ۲۰ است). توجه داشته باشید که PD واقعی در نیم از یک دندانه در قطر دنده مقابل واقعی قرار دارد. همانطورکه علاقه‌مند به دستیافتن به تعدادی مرحله در هر واحد حرکت هستیم(یعنی، اینچ)، به سادگی در تعداد دفعات PD pi (یعنی، ۱۴۱۶/۳) ضرب می‌کنیم. این امر منجر به یک مقدار حرکت خطی(برحسب اینچ) در هر گردش از دنده مقابل خواهد شد. برای این مثال، فرض خواهیم کرد که یک محرک گام‌برداری میکرو استاندارد استفاده می‌شود(ضرب کننده ۱۰ گام)، که ۲۰۰۰ گام در هر گردش موتور ارائه می‌کند. حال اگر شما مقدار حرکت در هر گردش را درنظر بگیرید و آن را بر ۲۰۰۰ تقسیم کنید، خواهید فهمید که اینچ/گام چیست. همانطورکه به گام/اینچ توجه می‌کنیم، به سادگی معکوس این مقدار را برای گام/اینچ محاسبه شده اتخاذ می‌کنیم. یک مثال نشان خواهد داد این موضوع واقعا آنطورکه به نظر می‌رسد پیچیده نیست (بعلاوه، همانطورکه قبلا بحث شد، ریاضیات ساده می‌باشد).

همچنین فرض کنید که به طراحی یک حکاک CNC علاقه‌مند هستید که در محدوده‌ی برش ۴۰۰ تا ipm500 کارخواهد کرد و سرعت‌های ipm 600 یا بیشتر خواهد داشت. در این مثال، به دنبال چیزی در محدوده‌ی ۲۰۰۰ تا ۴۰۰۰ گام/اینچ هستید(با استفاده از گام‌برداری میکرو). برای این دستگاه، تصمیم به استفاده از PA 20 درجه با زاویه شیب ۲۰ داریم (عرض رویه ۱/۲ اینچ در پینیون و میله دندانه‌دار).

ابتدا، PD مان را محاسبه می‌کنیم:

PD= تعداد دندانه دنده مقابل / زاویه شیب

۲۰/۲۰= ۱

برای بدست آوردن اینچ‌های حرکت به ازای هر گردش دنده مقابل:

برای دستیابی به اینچ/گام (میکرو)

درنظر گرفتن معکوس منجر می‌شود گام‌ها/اینچ:

آیا ما یک خطای محاسبه ایجاد کردمی؟ ما به وضوح هدفمان از ۲۰۰۰ تا ۴۰۰۰ گام‌ها/اینچ را تنزل دادیم. اگر از یک دنده مقابل بزرگتر استفاده می‌کردیم، مقدار گام‌ها/اینچ حتی کمتر می‌شود! درواقع تمام محاسبات ما صحیح هستند. در واقع، می‌توان انتظار داشت که یک موتور مستقیما متصل به دنده مقابل داشته باشید. در این مثال، گاری زیر بشکه‌ای نسبتا سریع حرکت خواهد کرد، اما وضوح به شدت بد خواهد بود.

توجه داشته باشید که افراد و حتی شرکت‌هایی وجود دارند که تجهیزات CNC را می‌فروشند که تنظیمات دنده شانه ای مستقیم و دنده مقابل مانند این دارند. یک سیستم مانند این منحنی‌های نما متغیر خواهند داشت. اگر برای خرید یک واحد دستگاه در بازار هستند- مراقب باشید!

وضوح یا ثبات برای این مشکل استفاده از یک کاهنده است. یک کاهنده یک دستگاه مکانیکی است که خروجی شفت چرخشی مربوط به ورودی را کاهش می‌دهد. نسبت‌های کاهش متدواول برای استفاده از دنده شانه ای و دنده مقابل در محدوده ۳:۱ تا ۵:۱ هستند. آنچه برای هر سه چرخش شفت ورودی نشان داده می‌شود، این است که شفت خروجی یکبار خواهد چرخید. حال اگر کاهش ۳:۱ را برای مثال بالا به کار می‌بردیم، به سه برابر دست می‌یافتیم، ۶۱۹۸/۶۳۶ یا ۸۵۹۴/۱۹۰۹ گام‌ها/اینچ. حال این بهتر است! و اگر از کاهش ۵:۱ استفاده می‌کردیم، با دستیابی به ۰۹۹/۳۱۸۳ درست می‌یافتیم. بدیهی است که، ما می‌توانیم از یک کاهنده‌ی ۵:۱ همراه با یک دنده مقابل بزرگتر نیز استفاده کنیم.

با داشتن این اطلاعات، بیایید فرمول‌هایمان را به منظور دستیافتن به استفاده از یک واحد کاهش (۴:۱) همراه با یک مثال با استفاده از یک دنده مقابل ۳۰ دندانه‌ای اصلاح کنیم.

ابتدا PD مان را محاسبه می‌کنیم:

PD= تعداد دندانه دنده مقابل/زاویه شیب

۳۰/۲۰ = ۵/۱

برای دستیابی به اینچ‌های حرکت به ازای هر گردش از دنده مقابل:

برای دستیابی به اینچ/ گام (میکرو):

درنظرگرفتن معکوس منجر می‌شود که گام‌ها/اینچ:

در این نقطه، یا می‌توانیم نسبت کاهش را افزایش دهیم یا استفاده از یک دنده مقابل کوچکتر را مجدد محاسبه کنیم

سیستم‌های انتقال دنده شانه ای و دنده مقابل ظرفیت حمل بار بسیاری زیادی برای انتقال چرخشی در حرکت خطی دارند. علاوه براین، آنها طوری طراحی می‌شوند که دنده مقابل از یک ماده نرم‌تر از ماده دنده شانه ای ساخته می‌شود. از اینرو، ماده مصرفی که در طول استسفاده ساییده می‌شود دنده مقابل است. بدیهی است که با هر سیستم گیربکس، کاربر باید روغنکاری را حفظ کند تا سایش به حداقل برسد. آنچه لازم به ذکر است، اما از اهمیت کمی برخوردارد است، این است که یک دنده مقابل با قطر کوچکتر زمان بیشتری را صرف دنده شانه ای برای یک فاصله مشخص درمقایسه با یک دنده مقابل بزرگتر خواهد کرد. این بدان معناست که یک دنده مقابل کوچکتر تمایل خواهد داشت که با سرعت بیشتری ساییده شود. با اینحال، هدف طراحی این نوع از سیستم این است که دنده مقابل به عنوان یک  قطعه قابل مصرف برای کاربر درنظرگرفته می‌شود. تعداد دندانه دنده مقابل درگیر در دنده شانه ای قابل توجه درنظرگرفته نمی‌شود چونکه اندازه‌های دنده مقابل صرفا کمتر از یک تعداد مشخصی از دندانه‌ها ساخته می‌شوند و دنده‌های کوچکتر هنوز بیشتر از توانایی حفظ سطح بالایی از ظرفیت بار هستند.

در هر زمانیکه یک نوع دنده به دنده یا دنده به دنده شانه ای از درگیری وجود دارد، مقداری پس زدن گنجانده شده نیز وجود خواهد داشت. تازمانیکه شما دنده شانه ای را در یک پایه منظم روغنکاری می‌کنید(بسته به استفاده و گردوغبار و غیره)، می‌توانید منتظر پس زدن بسیار کمی باشید. با اینحال، زمان‌هایی وجود دارند که حتی این مقدار کوچک از پس زدن دنده نیز قابل قبول نیست. تنظیماتی قابل دسترس هستند که در آنها دنده شانه ای موازی با دنده مقابل های پهلو به پهلو پس زدن را به کمتر از ۰۰۱/۰ اینچ کاهش می‌دهند. برخی از این سیستم‌ها به استفاده از دنده‌های محرک برش مستقیم ادامه می‌دهند، درحالیکه مابقی یک برش مارپیچی دارند، و گروهی نیز یک دنده مقابل شکافی برای استفاده در همان دنده شانه ای به کار می‌برند. صرفنظر از رویکرد یا تولیدکننده، دستیابی به پس زدن صفر در یک سیستم دنده شانه ای و دنده مقابل قابل دسترس است، اما مقدار منصفانه‌ای پول صرف پیاده‌سازی خواهد کرد.

علاوه براین، اضافه خواهم کرد که مواد مختلف بسیاری وجود دارند دنده شانه ای و دنده مقابل هر دو از آنها ساخته می‌شوند. صنایع تنظیم شده توسط سازمان غذا و دارو(FDA) و وزارت کشاورزی ایالات متحده(USDA) از این نوع تنظیم برای شستشوی نواحی استفاده می‌کنند که در آنجا نایلون و فولاد ضدزنگ موادی هستند که از همه بیشتر استفاده می‌شوند. فولاد متداولترین و ارزان‌ترین نوع ماده استفاده شده در اکثر تجهیزات CNC کارخانه است.

 

 

 

صفحه بعد                                      صفحه قبل