ادغام طراحی کامپیوتری و برنامه نویسی NC

ادغام طراحی کامپیوتری و برنامه نویسی NC

یکی از کارهایی که در طراحی کامپیوتری قالبها و ماشین آلات انجام می شود ، تهیه داده های کنترلی برای ادامه کار با ماشین ابزارهای کنترل عددی ( NC  ) است . در اینجا منظور از برنامه نویسی NC مجموعه اطلاعات فنی و هندسی برای فرآیند کار است .

در ماشین ابزارهای مرسوم ، این اطلاعات توسط اپراتور برای تنظیم کلیه متغیرهای لازم در ماشین ( مانند حرکت برشی ابزار ، پیشروی ، شرطها ، تعداد چرخش ، اطلاعات اضافی ) به کار می رود . ماشینهایی که وسایل کپی کاری دارند ، طرح سطح مدل را با یک حس کننده تعقیب کرده و این اطلاعات را به حرکت ابزار تبدیل می کنند . در ماشینهای ساده یا طرحهای قدیمی ، بادامکها اطلاعات کاری را ایجاد می کنند ( مانند تحریک برگشتها ، کنترل پیشروی ( 33 ) ) . شکل 20 روشهای مرسوم و روشهای آینده ساخت قالب را نمایش می دهد .

در ماشینهای NC انتقال اطلاعات به صورت عددی و بر مبنای کد گذاری مشخص ( مثلاًٌ حالت CLDATA ) انجام می شود . دو حالت عملیات وجود دارند : برنامه نویسی دستی و مکانیکی که برنامه نویسی کامپیوتری است .

در برنامه نویسی دستی NC برنامه ریز باید کلیه حرکتها و مراحل تبدیل در ماشین را به ترتیب درست تعیین کرده و کدگذاری نماید . برای این کار مراحل برنامه ریزی زیر انجام می شود :

- تشخیص ترتیب کاری ،

- پیدا کردن ابزار مورد نیاز ،

- تعیین داده های فنی و

- کد گذاری اطلاعات به دست آمده برای حرکت و تبدیل .

قسمت کنترل ماشینهای مدرن با استفاده از توابع کمکی و زیر برنامه ها ( مثلاً تقسیم اتوماتیک قسمتها ، پیچ زنی و قلاویز کردن ، فرزکاری گودالها ) قسمت بزرگی از این کارها را خود انجام می دهد و کار فرد را کاهش می دهد . توسعه زیاد ریز پردازنده های کنترل کننده ، برنامه نویسی مکالمه ای و شبیه سازی فرآیند بر روی صفحه را امکانپذیر ساخته است . نمایش فرآیند با رنگهای مختلف و از دیدهای متفاوت مفید است . ادغام سیستمهای برنامه نویسی و کنترل ماشین ، کارگاههای کوچک را هم در استفاده از روش NC بدون مشکلی ، توانا می سازد و تغییرات سازمانی بزرگتری قابل انجام هستند .

علی رغم این فواید ، از آنجا که تولید اطلاعات مربوطه توسط فرد انجام می شود و زمان و پول زیادی لازم دارد ، در تولید خطوط و لبه های پیچیده تر این روش قابل توجیه نیست .

از آنجا که شکل قطعه قالبگیری بیش از پیش با سیستم CAD بنا می شود ، تعریف سطح به صورت کاملاً عددی با افزودن داده های NC ممکن است ( شکل 21 ) .

به این علل ، راه حلهای سیستماتیک کاملاً جدیدی ارائه شده است که ادغام امکانات مختلف برای دستیابی ه ایده تولید مجتمع کامپیوتری (  CIM ) را ممکن کرده است . از همه مهمتر ، باید به ادغام طراحی به کمک کامپیوتر ( CAD ) و کنترل عددی به کمک کامپیوتر ( CAP )  ( 36 ) تأکید کرد ، که این روش به صورت برنامه های CAM /  CAM ، به وسیله بسیاری از تهیه کنندگان برنامه های CAD و CAD ارائه می شود . دو سیستم نرم افزاری پایه وجود دارند :

- داده های هندسی برای   NC ، از سیستم CAD ، به وسیله یک رابطه استاندارد شده به یک برنامه NC مستقل منتقل می شوند .

- واحد NC در سیستم CAD ادغام شده است .

در حالت اول ، اپراتور NC از شکل هندسی قطعه که در پایانه CAD است استفاده می کند :

طرحهای لازم برای مراحل مربوطه کاری از یک ضبط شده فراخوانده می شوند و به وسیله یک رابط استاندارد شده به سیستم NC منتقل می شوند . برنامه NC به صورت مکالمه ای بر روی صفحه و همراه با گرافیک پیش می رود . پس از اضافه کردن دستورات فنی مثل انتخاب قالب ، تلرانسها ، پیشروی و ... اپراتور برنامه NC را به زبان APT ، این برنامه مقدار زیادی مستقل از ماشین است  ، یا به شکل بندی CLADATA طبیعی دریافت می کند . عمل بعدی پردازنده ، باعث هماهنگ شدن برنامه با کنترل واقعی ماشین می شود .

در برنامه های CAD که با واحد  NC به صورت مجتمع هستند ، تمامی داده های حرکتی ، مستقیماً از اطلاعات سطحی که با سیستم CAD ساخته شده تولید می شوند . علاوه بر این در سیستم حجم جهت دار CAM / CAD می توان به سرعت عملیات Boolean ( گودالها ، حفره ها ، سوراخها ) را به صورت حجم برشی تعریف کرد . به این ترتیب مقدار کار انجام شده به صورت اساسی کم می شود . استفاده از یک بانک داده های معمولی در طراحی برنامه ریزی ، این امتیاز را دارد که تغییرات در مجموعه دادها اثر مرتبطی بر دیگر داده ها دارد . به این ترتیب تمامی اندازه ها پس از تصحیح طراحی به صورت اتوماتیک نوسازی می شوند . در انتقال داده بین بخشها و همچنین در انتقال بین انواع مختلف سیستمهای CAD  و NC از ایجاد خطا جلوگیری می شود . امتیاز دیگر سیستمهای مجتمع CAM / CAD در هنگام تغییر طراحی یک قطعه مشخص می شود : اگر فقط تغییر ابعاد قالب در نظر باشد و شکل آن فرقی نکند ( برای قطعات ساده مثل درپوشها ، کاسه نمد شفت و ... ) و اصول ساخت قالب هم یکسان باشد ، برای هر یک از آنها ایجاد یک حالت جدید بر پایه داده های هندسی واقعی لازم نیست . در عوض برنامه یک فهرست برای داده های واقعی ایجاد می کند که این اطلاعات به عنوان ورودی متغیرهای فرآیند است و در ضمن داده های فنی نیز در آن موجود هستند .

دامنه توابع یک واحد NC به صورت زیر است :

- تولیدی ، در نتیجه بهینه سازی حرکتهای ابزار ،

- تقسیم اتوماتیک مقاطع ،

- توانایی تعریف سیکلهای بزرگ ( خشن کاری ، پرداخت نهایی ) ،

- کار نقطه به نقطه ( مته کاری ، پیچ زنی ، قلاویز کردن ، برقوزدن ) ،

- فرز کاری حفره ها و سطوح با ماشینکاری یک طرفه ، دو طرفه ، چرخ دنده حلزونی ، چرخ دنده خورشیدی ، در نظر گرفتن جزیره ها و عمق براده برداری ،

- تعریف مسیرهای شروع و پایان .

- وارد کردن متغیرهای فنی مثل سرعت برشی ، قدرت سریع ، سرعت پیشروی ، تلرانس ، ارتفاع زبری ، حداکثر فاصله بین دو ابزار ،

- شبیه سازی استاتیکی و دینامیکی فرآیند فرزکاری همراه با چک کردن برخوردها و

- خروج کدهای NC به شکل مناسب .

با توجه به پیچیدگی کار ( ماشینکاری NC D 3- 2/1  2 ) مدولهایی با پیچیدگیهای  مختلف در دست هستند ( 37 ) .

برای ساخت نمونه اولیه با ماشینکاری یک قطعه از یک بلوک پلاستیکی ، خشن کاری اغلب با تیغه های پیشانی تراش انجام می شود . بلوک در صفحه تراز شده فرز کاری می شود . برای کار روی سطح تراز خارجی و فرزکاری حفره های موازی طرح ، سیکلهای فرزکاری مربوطه به کار می روند . برنامه ریزی چنین طرحی با مدول D 2/1  2 بسیار ساده تر از مدول D 3 است . گردکردن گوشه ها به وسیله تیغچه های پروفیل انجام می شود و نیاز به برنامه ریزی آن نیست .

مدول D 3 NC فقط برای سطوحی که آزادانه و به صورت پیچیده شکل گرفته اند به کار می رود . این مدولها هنوز از تعریف حجم سیستم CAD استفاده نمی کنند بلکه بر پایه مشخصات ریاضی سطح ، به صورت توابع Bezier یا Spline ، عمل می کنند . سطوحی که انحنای تندی دارند با اتصال سطوح جزئی کوچکتر ( کله ها ) که با وارد کردن مرز آنها ایجاد شده اند تقریب زده می شوند ، تکه هایی که باید در مرحله یکسانی ماشینکاری شوند ، باید مشخص گردند .

پس از تعیین نقطه شروع ماشینکاری ، جهت فرزکاری و نوع ماشینکاری تیغه فرز فرم دار ( سرگرد ، فرز انگشتی ، تیغه فرز دایروی ) باید بسته شود .اگر بعضی از سطوح نباید ماشین کاری شوند آنها را باید به صورت خطوط بسته یا سطوح برخورد تعریف کرد تا نرم افزار NC  و در محاسبه ماشینکاری از آنها پرش کند.

سیستمهای مجتمع CAM/CAD در جهت انتقالی اتوماتیک و سریع اطلاعات فنی مانند تلرانس ابعاد ،شکل و موقعیت و اطلاعات مربوط به ساختار سطحی از نقشه ها به واحد NC  توسعه می یابند.