روش ساخت دستگاه سی ان سی CNC
سیستم‌های انتقال
روش‌های بسیاری وجود دارند که در آنها قدرت از یک موتور می‌تواند به دستگاه برای انواع مختلف حرکات اعمال شود. روش‌هایی همچون هیدرولیک، پنوماتیک، تسمه، زنجیره، کابل، دنده شانه ای و دنده مقابل(رک و پینیون)، و پیچ‌ها وجود دارند اما تعداد کمی می‌توانند مورداستفاده قرارگیرند.
با این حال، به هنگام پرداختن به CNC، ما به ویژه علاقه مند به دست‌یافتن به وضوح و دقت، و همچنین حرکت دوطرفه هستیم. در این فصل درمورد دو تا از متداولترین‌ها روش‌ها که در آنها توان چرخشی از موتور به حرکت خطی تبدیل می‌شود خواهیم پرداخت. عملکرد سیستم گیربکس تبدیل توان چرخشی موتور به حرکت خطی است.
به منظور برآورده کردن این معیارها، تقریبا تمام تجهیزات CNC از میل دنده و پینیون یا برخی از انواع مکانیسم پیچ‌ها و مهره‌ها برای تولید حرکت مستقیم استفاده خواهند کرد. علاوه براین، می‌تواند سیستم‌های ترکیبی وجود داشته باشند که در آنها هدایت و انتقال هر دو در یک واحد ادغام می‌شوند.
سیتم حرکتی باید قادر باشد تا وزن اجزای متصل به ماشین را هنگام ماشین کاری تحمل کند و این کار را با کم ترین اصطکاک ممکن انجام دهد.وظیفه دیگر آن تولید حرکت خطی با بیشترین دقت است.و این کار مهمترین وظیفه آن نیز می باشد.نوع سیستم حرکتی به کار رفته در ماشین ارتباط مستقیم با دقت ماشین دارد.
علاوه بر این ها این سیستم باید قادر باشد بارهای دیگر ماشین از قبیل گشتاور و بارهای جانبی وارد شده بر سیستم را تحمل کند.این مساله برای ماشین هایی با محورهای بیشتر مهم تر خواهد بود.برای مثال محورy روی دستگاه باید فشار ناشی از محور Z را نیز تحمل کند و این سیستم به خودی خود بار سیستم را بالا می برد.
انتقال قدرت روی محورها:
نحوه انتقال قدرت موتور به محورها به سه روش مستقیم و توسط چرخ دنده ها و توسط تسمه تایم صورت می پذیرد.روش اول به دلیل ارتباط مستقیم و در نهایت لرزش های زیاد تقریبا منسوخ شده است.در روش دوم که از روش اولی بهتر است ما با مشکلاتی نظیر لق شدن اجزا و هم چنین صدای زیاد و روغن کاری و سرویس دایم آن مواجه هستیم.
دسته بندی سیستم حرکتی
در حالت کلی ما دو نوع سیستم حرکتی داریم که عبارتند از
1.سیستم حرکتی با پشتیبانی کامل:تمام وزن محورها به همراه وسایل جانبی متصل را تحمل می کند و بسته به طول ابزار سیستم به سمت پشتیبانی کامل پیش می رود.
2.سیستم حرکتی با پشتیبانی نا کامل:در این نوع فشار روی کل سیستم پخش نشده و پس از مدتی چهارچوب دستگاه از حالت نرمال خارج می شود و انعطاف خود را از دست خواهد داد.
مکانیسم پیچ و مهره
یک لید اسکرو در مقایسه با یک بال اسکرو شباهتهایی دارند از جمله‌ی آنها عبارتند از اینکه چگونه آنها نصب می‌شوند(ثبات در عقب)، نصب مهره، و روش به حرکت درآوردن پیچ و مقادیر هدایت آن(هدایت چشمگیر)_ همگی را بعدا بررسی خواهیم کرد.
ابتدا و انتها(یاتاقان)
صرفنظر از اینکه از لید اسکرو یا بال اسکرو استفاده شده، چهار روش اصلی وجود دارند که در آنها یک لید اسکرو یا بال اسکرو می‌تواند برای استفاده نصب شود. این چهار روش عبارتند از:
- یک سر ثابت با انتهای دیگر پشتیبانی شده
- هر دو انتهای پشتیبانی شده
- یک سر ثابت و سر دیگر آزاد
قبل از بیشتر پیش رفتن، نیاز داریم که معنی عبارات ثابت، آزاد، و پشتیبانی شده را تعریف کنیم. عبارت ثابت به استفاده از یک بلوک بلبرینگ که مجموعه‌ای از بلبرینگ‌های تماسی زاویه‌ای نصب شده دارد اشاره می‌کند.
بلبرینگ‌های تماسی زاویه‌ای یک مجموعه یا یک جفت شیار بلبرینگ پشت به پشت هستند که می‌توانند بارهای شعاعی را کنترل کنند (مانند یک بلبرینگ توپی شعاعی)، اما می‌توانند بارهای محوری را نیز کنترل کنند.
توجه داشته باشید که انواع استاندارد بلبرینگ‌های توپی(مانند شعاعی) نیروهایی را کنترل می‌کنند که فقط شعاعی هستند_ از اینرو نامشان این است. هنگامیکه عبارت پشتیبانی شده استفاده می‌شود، نشان می‌دهد که انتهای محور یک نوع شعاعی تک از بلبرینگ توپی پشتیبانی کننده از آن دارد.
این به مراتب متداولترین نوع پشتیبانی یافت شده در اکثریت مشغولیات و ماشین آلات تولید کمتر است. بدیهی است که عبارت آزاد نشان می‌دهد که یک انتهای محور کاملا بدون پشتیبانی و بدون هیچ گونه نصبی است.
نوع ثابت انتهایی موردنیاز برای نصب شما تعیین خواهد کرد که چه نوع فرزکاری/چرخش انتهایی برای هر انتهای پیچ موردنیاز خواهد بود. انواع انتها معمولا استانداردسازی می‌شوند و ابعاد انتهای محور ویژه می‌توانند از طریق اینترنت یا از هر منبع دیگری از پیچ‌ها بدست آیند.
مقدار هدایتی که مهره می‌تواند به حرکت درآورد تا حدزیادی توسط روشی که در آن پیچ ثابت است تعیین می‌شود، همانطورکه می‌توان در نمودارها مشاهده کرد.
اگرچه بدون شک کاربردهای بسیاری وجود دارند که در آنها یک پیچ می‌توانست استفاده شود که فقط یک نوع کششی از نیرو را حمل می‌کند(یعنی، نیروی هدایت شده به سمت دور از بلوک نصب)، اکثر پیاده‌سازی‌های CNC از نیروهای برش در هر دو راستا استفاده می‌کنند (کشش و فشرده سازی).
هنگامیکه یک پیچ تحت یک نیروی کشش است، پیچ نیروهای دینامیک مختلف مربوط به آن را خواهد داشت. این امر با وضعیت مشابهی که در آن یک نیروی تراکمی اعمال می‌شود مقایسه می‌شود. درطول فشرده‌سازی، پیچ تمایل به خم شدن خواهد داشت.
در سرعت‌های چرخشی بالاتر، این می‌تواند موجب ضربه زدن در امتداد طول پیچ شود. ضربه زدن به صورت مقدار انحراف از یک خط مستقیم محوری تعریف می‌شود که پیچ تجربه خواهد کرد، به ویژه درطول آهنگ‌های چرخش بالاتر. معمولا به عنوان سرعت بحرانی به آن اشاره می‌شود، این بالاترین آهنگ چرخش پیچ است که می‌تواند قبل از اینکه ضربه زدن رخ دهد بدست آید.
مقادیر هدایت(گام های حرکت)
مقادیر هدایت به سادگی مقدار حرکت محوری است که مهره درطول یک تک چرخش از محور پیچ تجربه خواهد کرد. به هنگام خرید یک پیچ، دریافت خواهید کرد که مقادیر هدایت بسیار متفاوت قابل دسترسی برای هر قطر مشخص از محور وجود دارند.
به عنوان مثال، به هنگام استفاده از یک موتور میکرو میکرو استپ(با 2000 گام در هر چرحش محور موتور) مستقیما متصل شده به یک پیچ با یک مقدار هدایت 2/0 اینچ، سیستم شما نیاز خواهد داشت که 10000 گام برای هر اینچ از حرکت تولید کند.
توجه داشته باشید که یک کاربردی که به این گام‌های زیاد در هر واحد از حرکت نیاز دارد بسیار سریع حرکت نخواهد کرد و برش نخواهد داد(شاید 150 تا 200 اینچ/دقیقه یا ipm) بنابراین در یک طراحی حکاک جدول قالب بزرگ عملکرد خوبی نخواهد داشت.
با اینحال، این به عنوان یک ماشین حکاکی که در آن وضوح بالاتر موردنیاز است به خوبی عمل خواهد کرد. اگر یک پیچ با یک مقدار هدایت 5/0 انتخاب شود، سپس دو چرخش محور موتور برای به حرکت درآوردن به اندازه مهره 1 اینچ از حرکت موردنیاز خواهند بود. از اینرو، مقدار تنظیم موتور سیستم 4000 گام /اینچ می‌باشد. با استسفاده از همان سیستم کنترل کننده و محرک‌ها، این سیستم قادر به دستیابی به آهنگ‌های حرکت حدود 600 ipm می‌باشد.
توجه داشته باشید که 600 ipm معادل است با 10 in/s (ips) (یعنی، 600 ipm= 600 اینچ تقسیم بر 60 ثانیه= 10 ips). برای یک حکاک جدول قالب بزرگ (مثلا پوشش برش 4 در 8 فوت )، این یک آهنگ تغذیه مطلوب است، بطوریکه فواصل طولانی‌تر حرکت می‌توانند زمان اضافی بسیاری برای حرکت کردن بدست آورند.
چند روش در تعیین قطر شفت و مقدار هدایت موردنیاز برای کاربرد شما وجود دارند: با قرض گرفتن از طراحی شخص دیگر، به دنبال صلاحدید از یک تامین کننده، یا محاسبه‌ی خودتان باشید.
اگر انتخاب می‌کنید که از مشخصات و طراحی شخص دیگری قرض بگیرید، مطمئن شوید که در همان ظرفیتی(سرعت، اندازه شفت، ثبات انتهایی و غیره) که برای کاربرد شما به کار می‌رود استفاده خواهد شد و اینکه عملکرد آن رضایتبخش است.
موارد مدنظر دیگر برای برخی خطاهای هدایت فزاینده خواهند بود که می‌توانند در طول حرکت پیچی که انتخاب می‌کنید، و همچنین عمر متوسط رخ دهند.
نصب مهره
چه از یک لید اسکرو استفاده کنید یا از یک بال اسکرو، به چند روش اتصال مهره به بخش متحرک محور وجود دارد. بطورکلی هر دو نوع مهره از یک بخش پیچ‌دار از مهره استفاده می‌کنند یا متصل کردن یک فلنج نصبی را دخیل می‌کنند.
پیاده‌سازی خاص شما اندازه و نوع چنگک برای پیشروی بین فلنج مهره و واگن محور را تعیین خواهد کرد. بطورکلی چنگک‌های سفارشی کاربر ساخته شده از برخی از انواع پایه زاویه‌ای هستند(آلومینیوم یا فولاد).
