تحكم رقمي باستخدام الحاسوب

التشغيل الآلي، ويسمى أيضًا بـ«التحكم الرقمي» أو «التحكم العددي» الآلي (بالإنجليزية: (CNC) Computer Numerical Control)، هو التحكم الدقيق بالآلات عن طريق الكمبيوتر. يتم استخدامه لتشغيل أدوات مثل المثاقب والمخارط والمطاحن وأجهزة التوجيه والطابعات ثلاثية الأبعاد. يقوم التحكم الرقمي للأدوات بتحويل قطعة من المواد (معدن، بلاستيك، خشب، سيراميك، حجر، أو سبائك) إلى شكل محدد باتباع التعليمات المُبرمجة مسبقًا وبدون مُشغل يدوي يتحكم بشكل مباشر في عملية التصنيع. يمتاز التحكم الرقمي بالدقة ويُعتبر عَصب الأساس في التصنيع الغزير والدقيق.^[1]

التحكم الرقمي (CNC) هي أداة آلية يتم التحكم في كليًا بواسطة الكمبيوتر، وفقًا لتعليمات إدخال محددة. يتم تسليم التعليمات إلى آلة CNC على شكل برنامج تسلسلي لتعليمات التحكم في الآلة مثل جي-كود وM-code، ومن ثم يتم تنفيذها. يمكن كتابة البرنامج بواسطة شخص ما، أو في أغلب الأحيان، يمكن إنشاؤه بواسطة برامج «التصميم بمساعدة الكمبيوتر» (CAD) أو برامج «التصنيع بمساعدة الكمبيوتر» (CAM). في حالة الطابعات ثلاثية الأبعاد، يتم "تقطيع" الجزء المراد طباعته قبل إنشاء التعليمات (أو البرنامج) بحيث يكون كل مُستوي أفقي على حدى. تستخدم الطابعات ثلاثية الأبعاد الـ G-Code أيضًا.^[2]

يوفر التحكم الرقمي زيادة كبيرة في الإنتاجية مُقارنة بالآلات غير المحوسبة (الآلية) للإنتاج المتكرر، حيث يجب التحكم في الماكينة يدويًا (على سبيل المثال باستخدام أجهزة مثل العجلات اليدوية أو الرافعات) أو التحكم فيها ميكانيكيًا بواسطة أدلة نمطية مسبقة الصنع (انظر المنساخ). ولكن تأتي هذه المزايا بتكلفة كبيرة من حيث الإنفاق الرأسمالي ووقت الإعداد للوظيفة.

في أنظمة التشغيل الحديثة، يتم تصميم الجزء الميكانيكي وبرنامج تصنيعه بشكل آلي كُليًا. يتم تحديد الأبعاد الميكانيكية للجزء باستخدام برنامج تصميم الحاسوبي CAD ومن ثم يتم ترجمتها إلى توجيهات التصنيع بواسطة برنامج التصنيع الحاسوبي CAM. يتم تحويل التوجيهات الناتجة إلى أوامر مُحددة لآلة التحكم الرقمي CNC.

تشغيل آلي للقطع بالبلازما باستخدام التحكم الرقمي.

الوصف

لوحة تحكم في نظام السي أن سي

مع بداية استخدام التحكم الرقمي حصل تطور في التصنيع الذي كان يعتمد على العمال في أعمال تستهلك الكثير من الوقت والمال والأخطاء البشرية، ولذا ساهمت التقنية في تقليل الزمن اللازم للمنتج مع تقليل التكاليف وإمكانية إنتاج منتجات معقدة. ومع التطور أصبحت هذه النظم جزء من نظام صناعي يستخدم طرق التكامل الصناعي (CIM) حيث تتم آلية التصنيع من تصميم المنتج إلى التخزين بدقة عالية حيث يتم التحكم في موضع أداة القطع باستخدام الموتور الخطوى بدقة تصل للميكرو متر.

أنظمة التحكم الرقمي والأنظمة الشبيهة تستخدم الآن في جميع العمليات التي يمكن تمثيلها بخطوات وعمليات متتالية، مثل عمليات القطع واللحام باستخدام الليزر، اللحام بواسطة الموجات فوق الصوتية، القطع باستخدام البلازما، الخرط والعديد من العمليات.

يتم التحكم في الحركة باستخدام «محرك خطوي» (Stepper motor) أو «محرك مؤازر» (Servo motor) للتحكم بحركة المحاور للآلة بدقة، حيث يتحكم مثلًا محورا y و x في الحركة الأفقية للآلة ومحور z للحركة الرأسية. في أغلب الآلات تكون أداة التشغيل، كالمثقاب مثلًا، على محور z وتتحرك الآلة أفقيًا لمكان الثقب ثم يتحرك محور z ليبدأ المثقاب بالثقب.^[3]

البرمجة

الـ جي كود G-code

يتم استخدام الجي كود جي-كود للتحكم في الآلة، مثل تحركات الآلة أو وظائف الحفر. تبدأ غالبية برامج G-code برمز النسبة المئوية (%) في السطر الأول، ثم يتبعه رمز "O" باسم رقمي للبرنامج (أي "O0001") في السطر الثاني. ثم رمز النسبة المئوية (%) مرة أخرى في السطر الأخير من البرنامج. يبدأ كل سطر بالرمز G متبوعًا برقمين إلى ثلاثة أرقام؛ على سبيل المثال G01. تختلف رموز G قليلاً بين بعض التطبيقات.

مثال:

[G00 تحديد موضع الحركة السريعة] [G01 حركة خطية] [G02 حركة دائرية فــــي اتجاه عقارب الساعة] [G03 حركة دائرية عكس اتجاه عقارب الساعة] [G04 أمر للتوقف لفترة محددة] [G10 تحديد مسافة تعويضية (لرأس أداة القطع مثلأً)] [G12 حركة دائرية مخروطية فــــي اتجاه عقارب الساعة] [G13 حركة دائرية مخروطية عكس اتجاه عقارب الساعة]

الـ إم كــود M-code

الإم كــود (M-Code). يرمز له برمز M هي أوامر آلية مُتنوعة لا تتحكة بحركة المحور بل الأدوات الأخري للآلة مثل سرعة المثقاب، تغيير الأداة، تشغيل المبردات، فتح الأبواب، إلخ.يبدأ كل سطر بالرمز M متبوعًا برقمين إلى ثلاثة أرقام.

مثال:

[M01 إيقاف التشغيل]

[M02 نهاية البرنامج]

[M03 تشغيل أداة التشغيل (مخراط) فــــي اتجاه عقارب الساعة]

[M04 تشغيل أداة التشغيل (مخراط) عكس اتجاه عقارب الساعة]

[M05 إيقاف أداة التشغيل]

[M06 تغيير أداة التشغيل]

[M07 تشغيل سائل التبريد]

[M08 تشغيل سائل التبريد - وضع الفيضان]

[M09 إيقاف تشغيل سائل التبريد]

...

مثال عملي

%
O0001
G20 G40 G80 G90 G94 G54(Inch, Cutter Comp. Cancel, Deactivate all canned cycles, moves axes to machine coordinate, feed per min., origin coordinate system)
M06 T01 (Tool change to tool 1)
G43 H01 (Tool length comp. in a positive direction, length compensation for the tool)
M03 S1200 (Spindle turns CW at 1200RPM)
G00 X0. Y0. (Rapid Traverse to X=0. Y=0.)
G00 Z.5 (Rapid Traverse to z=.5)
G00 X1. Y-.75 (Rapid traverse to X1. Y-.75)
G01 Z-.1 F10 (Plunge into part at Z-.25 at 10in per min.)
G03 X.875 Y-.5 I.1875 J-.75 (CCW arc cut to X.875 Y-.5 with radius origin at I.625 J-.75)
G03 X.5 Y-.75 I0.0 J0.0 (CCW arc cut to X.5 Y-.75 with radius origin at I0.0 J0.0)
G03 X.75 Y-.9375 I0.0 J0.0(CCW arc cut to X.75 Y-.9375 with radius origin at I0.0 J0.0)
G02 X1. Y-1.25 I.75 J-1.25 (CW arc cut to X1. Y-1.25 with radius origin at I.75 J-1.25)
G02 X.75 Y-1.5625 I0.0 J0.0 (CW arc cut to X.75 Y-1.5625 with same radius origin as the previous arc)
G02 X.5 Y-1.25 I0.0 J0.0 (CW arc cut to X.5 Y-1.25 with same radius origin as the previous arc)
G00 Z.5 (Rapid traverse to z.5)
M05 (spindle stops)
G00 X0.0 Y0.0 (Mill returns to origin)
M30 (Program End)
%

آلات تستخدم نظم التحكم الرقمي

للمزيد

مواقع خارجية

[1]
[2]

مراجع

^ "What Is A CNC Machine? | CNC Machines". cncmachines.com. مؤرشف من الأصل في 2024-06-30. اطلع عليه بتاريخ 2022-02-04.
^ 3ERP (24 Jun 2022). "What is CNC Milling and How Does it Work: Everything You Need to Know - 3ERP". Rapid Prototyping & Low Volume Production (بالإنجليزية الأمريكية). Archived from the original on 2023-04-18. Retrieved 2022-06-30.{{استشهاد ويب}}: صيانة الاستشهاد: أسماء عددية: قائمة المؤلفين (link)
^ Mike Lynch, "Key CNC Concept #1—The Fundamentals Of CNC", Modern Machine Shop, 4 January 1997. Accessed 11 February 2015 نسخة محفوظة 2015-02-11 at Archive.is

[1] "What Is A CNC Machine? | CNC Machines". cncmachines.com. مؤرشف من الأصل في 2024-06-30. اطلع عليه بتاريخ 2022-02-04.

[:1-2] 3ERP (24 Jun 2022). "What is CNC Milling and How Does it Work: Everything You Need to Know - 3ERP". Rapid Prototyping & Low Volume Production (بالإنجليزية الأمريكية). Archived from the original on 2023-04-18. Retrieved 2022-06-30.{{استشهاد ويب}}: صيانة الاستشهاد: أسماء عددية: قائمة المؤلفين (link)

[3] Mike Lynch, "Key CNC Concept #1—The Fundamentals Of CNC", Modern Machine Shop, 4 January 1997. Accessed 11 February 2015 نسخة محفوظة 2015-02-11 at Archive.is

[1]

[2]

[3]

تشغيل المعادن بمساعدة الحاسوب
هندسة بمساعدة الحاسوب	تصميم تصنيع شيفرة تحضيرية ^{[الإنجليزية]} تحكم رقمي باستخدام الحاسوب منصة ستيوارت ^{[الإنجليزية]}
ثقب ولولبة ^{[الإنجليزية]}	ماسك لقمة اللولبة ^{[الإنجليزية]} مثقب لقمة ثقب ساق لقمة الثقب ^{[الإنجليزية]} مقاييس لقمة الثقب ^{[الإنجليزية]} ثقب مثقب ذو دليل تشغيل ^{[الإنجليزية]} ذكر ولقمة اللولبة ^{[الإنجليزية]} ممسك ذكر اللولبة ^{[الإنجليزية]} لولبة ^{[الإنجليزية]}
تجليخ وتحضين	مادة سحج جلاخة زاوية جلاخة نضدية ورق سحج ^{[الإنجليزية]} جلاخةاسطوانية ^{[الإنجليزية]} جلاخة نقرية ^{[الإنجليزية]} مسواة ^{[الإنجليزية]} تجليخ جلاخة عجلة تجليخ ^{[الإنجليزية]} جلاخة ذات دليل تشغيل ^{[الإنجليزية]} تحضين ^{[الإنجليزية]} ورق صنفرة حجر السن ^{[الإنجليزية]} اختبار الشرارة ^{[الإنجليزية]} تجليخ سطحي ^{[الإنجليزية]} جلاخة الأدوات والمقاطع ^{[الإنجليزية]}
تشغيل وتفريز	آلة تشغيل بالتفريغ الكهربائي تشغيل كهركيميائي ^{[الإنجليزية]} مقطع تفريز طرفي ^{[الإنجليزية]} نقش تخديد ^{[الإنجليزية]} مخرطة آلة تشغيل تشغيل آلي مقطع تفريز فارزة مقشطة مقشطة نطاحة
معدات آلة التشغيل	لوح زاوي ^{[الإنجليزية]} ظرف ظرف زناقي ^{[الإنجليزية]} دليل تشغيل ^{[الإنجليزية]} مثبتة ^{[الإنجليزية]} رأس تقسيم ^{[الإنجليزية]} ذنبة المخرطة ^{[الإنجليزية]} محور تثبيت عدة القطع ^{[الإنجليزية]} قاعدة مغناطيسية ^{[الإنجليزية]} ممسك المشغولة طاولة دورانية ^{[الإنجليزية]} موجد المركز أو الحواف ^{[الإنجليزية]}
متعلقات	اهتزازات ^{[الإنجليزية]} سائل تبريد القطع سرعات وتغذيات التشغيل الآلي ^{[الإنجليزية]} رايش تسامح* زيت دخيل