أساسيات الماكينات بنظام التحكم الرقمي: دليلك البسيط لأداة قوية

ماكينة التحكم الرقمي بنظام التحكم الرقمي هي نوع خاص من الماكينات التي تستخدم الكمبيوتر لتوجيه أدواتها. يمكنك التفكير فيها كروبوت. يستطيع هذا الروبوت قطع ونحت وتشكيل مواد مختلفة بدقة كبيرة. يمكن لهذه الماكينة صنع أجزاء يصعب صنعها يدوياً. إذا كنت ترغب في صنع أجزاء خاصة لمشروع ما، أو العثور على هواية جديدة، أو جعل أفكارك حقيقية، فأنت بحاجة إلى معرفة الحقائق البسيطة عن ماكينة التحكم الرقمي باستخدام الحاسوب. ستوضح لك هذه المقالة ما تحتاج إلى معرفته للبدء. سنتحدث عن ماهية ماكينة التحكم الرقمي بنظام التحكم الرقمي، وطريقة عملها، وما ستحتاج إليه لبدء مشروعك الأول.

ما هي ماكينة CNC ولماذا تحتاج إلى واحدة؟

ماكينة التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي هي أداة مفيدة للغاية في عالم صناعة الأشياء. تعني الحروف "CNC" التحكم العددي بالكمبيوتر. وهذا يخبرك أن الكمبيوتر يوجه كيفية حركة الماكينة. أنت لا تحرك الماكينة بيديك باستخدام العجلات أو المقابض. بدلاً من ذلك، يقوم برنامج كمبيوتر بإعطاء الماكينة توجيهات دقيقة حول مكان التحرك. كما يخبرها أيضًا بمدى السرعة التي يجب أن تتحرك بها وما يجب أن تفعله. وهذا يجعل الماكينة دقيقة للغاية. يمكن للماكينة صنع نفس الجزء عدة مرات، وسيكون كل جزء نسخة مثالية. وهذا أمر يصعب على الإنسان القيام به.

قد ترغب في الحصول على ماكينة بنظام التحكم الرقمي للعديد من الأسباب. إذا كنت تحب صنع الأشياء من أجل المتعة، يمكن لماكينة بنظام التحكم الرقمي أن تساعدك في صنع مشاريع رائعة باستخدام الخشب، أو البلاستيك، أو المعدن. يمكنك صنع لافتات أو منحوتات أو قطع خاصة لمشاريعك الأخرى. بالنسبة للشركات الصغيرة، يمكن لماكينة بنظام التحكم الرقمي صنع أشياء للبيع. إنها ماكينة مفيدة للغاية. أما بالنسبة للشركات الكبيرة، فإن العديد من ماكينات الماكينات بنظام التحكم الرقمي هي الجزء الأهم في عملها. فهي تصنع كل شيء من قطع غيار السيارات إلى أغلفة الهواتف. السبب الأكبر لاستخدام هذه الماكينة هو الدقة وصنع نسخ مثالية. عندما تحتاج إلى قطعة مصنوعة بحجم وشكل مثاليين، فغالبًا ما تكون ماكينة بنظام التحكم الرقمي هي الخيار الأفضل للعمل. ستعمل هذه الماكينة دون توقف لإنهاء مشروعك.

ما هي الأجزاء الأساسية لماكينة CNC؟

لمعرفة كيفية عمل ماكينة بنظام التحكم الرقمي CNC، يجب عليك معرفة أجزائها البسيطة. كل ماكينة مختلفة قليلاً. ولكن جميعها تشترك في بعض الأجزاء الرئيسية. يمكنك اعتبارها بمثابة جسم الماكينة. فهي تعمل كفريق واحد لصنع الجزء الخاص بك. طريقة بناء الماكينة مهمة لمدى ثباتها ودقتها.

إليك الأجزاء الرئيسية التي ستراها في معظم ماكينات التحكم الرقمي باستخدام الحاسوب:

• وحدة التحكم: هذا هو دماغ الآلة. إنه كمبيوتر خاص. يقرأ التعليمات (كود G) ويخبر الأجزاء الأخرى من الماكينة بما يجب أن تفعله. ترسل وحدة التحكم إشارات إلى المحركات لجعلها تتحرك.
• المغزل: هذا هو الجزء من الماكينة الذي يدور بسرعة عالية. وهو ما يحمل القاطع. يمكن تغيير سرعة عمود الدوران بواسطة البرنامج للعمل بشكل جيد مع أنواع مختلفة من المواد والقواطع.
• القاطع: هذه هي الأداة التي تقوم بالقطع بالفعل. ويطلق عليها الناس أيضًا أداة القطع أو ماكينة التفريز الطرفية. هناك العديد من أنواع القواطع. كل واحدة منها مصنوعة لنوع معين من العمل أو المواد. عليك استخدام الأداة المناسبة لمشروعك.
• السرير: هذه هي الطاولة المسطحة حيث توضع المادة الخاصة بك. وتسمى المادة أيضًا بقطعة العمل. يجب أن يكون السرير مسطحًا وثابتًا تمامًا. وهذا يضمن أن تكون القطع صحيحة تماماً.
• المحركات: تُستخدم هذه المحركات لتحريك عمود الدوران والسرير. تحتوي معظم ماكينات CNC على ثلاثة محركات أو أكثر للتحرك بطرق مختلفة: X (من جانب إلى جانب)، و Y (للأمام والخلف)، و Z (لأعلى ولأسفل). مدى دقة هذه المحركات مهم جدًا لمدى دقة عمل الماكينة.

كيف تتحكم ماكينة التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي في الأداة؟

الجزء الخاص في ماكينة التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي هو كيفية التحكم في الأشياء. تقرأ وحدة التحكم البرنامج سطرًا واحدًا في كل مرة. كل سطر في البرنامج يعطي الماكينة تعليمات واحدة. على سبيل المثال، قد تخبر التعليمات الماكينة بتحريك الأداة إلى مكان جديد. أو قد تخبرها بتشغيل عمود الدوران. تقوم وحدة التحكم بتغيير هذه التعليمات إلى إشارات للمحركات. ثم تقوم المحركات بتحريك الأداة بحركات دقيقة للغاية.

تتيح طريقة التحكم هذه للماكينة صنع أشكال صعبة للغاية. يمكن أن تتحرك الأداة في خط مستقيم. ويمكن أن تتحرك في منحنى. كما يمكنها التحرك في مسار معقد للغاية. يمكن للكمبيوتر اكتشاف هذه المسارات بشكل أفضل بكثير مما يستطيع الإنسان. نظرًا لأن الكمبيوتر هو المسؤول عن كل شيء، يمكن للآلة العمل على مشروع ما لفترة طويلة دون الحاجة إلى استراحة. ستفعل بالضبط ما يقوله البرنامج. هذا هو السبب في أن ماكينة التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي جيدة جدًا في صنع الأجزاء التي يجب أن تكون صحيحة تمامًا. نظام التحكم هو ما يجعل هذه الماكينة المفيدة مفيدة للغاية.

ما هو البرنامج الذي يدير الآلة؟

لا يمكن لماكينة بنظام التحكم الرقمي أن تقوم بأي عمل بدون برنامج. البرنامج عبارة عن قائمة من التوجيهات التي تتبعها الماكينة لصنع جزء ما. هذا البرنامج هو مجرد ملف نصي أساسي. إنه مليء بتعليمات خاصة تسمى كود G. كل سطر من كود G يخبر كل سطر من كود G الماكينة بالقيام بعمل واحد. قد يحتوي المشروع البسيط على برنامج يحتوي على بضع مئات من الأسطر البرمجية فقط. قد يحتوي المشروع الصعب جداً على برنامج بملايين الأسطر.

يمكنك التفكير في البرنامج كوصفة طبخ. تمنحك الوصفة توجيهات خطوة بخطوة لخبز كعكة. يعطي برنامج CNC للماكينة توجيهات خطوة بخطوة لصنع جزء ما. تقرأ الماكينة السطر الأول وتقوم بهذا العمل. ثم تقرأ السطر التالي، وتستمر في ذلك حتى تصل إلى نهاية البرنامج. يمكنك حفظ هذا البرنامج. ويمكنك استخدامه مرة أخرى في وقت لاحق لصنع جزء آخر مماثل تمامًا. إن القدرة على كتابة برنامج وحفظه واستخدامه مرة أخرى هو ما يجعل ماكينة بنظام التحكم الرقمي تعمل بشكل جيد وسريع للغاية.

كيف تقوم بإنشاء البرنامج الخاص بجزئك؟

قد تظن أنك بحاجة إلى أن تكون بارعًا في ترميز الكمبيوتر لإنشاء برنامج لماكينة بنظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسوب. يمكنك كتابة كود G يدوياً. لكن معظم الناس يستخدمون برامج كمبيوتر خاصة لمساعدتهم. وعادةً ما تتضمن طريقة القيام بذلك خطوتين ونوعين من البرامج: CAD و CAM. هذا العمل التخطيطي مهم جدًا لمشروع جيد.

أولاً، تستخدم برنامج CAD لرسم الجزء الخاص بك. هذا يشبه عمل مخطط على الكمبيوتر. تقوم بعمل الشكل والحجم المثاليين للجزء الذي تريد صنعه. عندما تكون راضيًا عن الرسم، تقوم بحفظ الملف. بعد ذلك، تفتح هذا الملف في برنامج CAM. في برنامج CAM، تخبر البرنامج بالأداة التي تخطط لاستخدامها. تخبره بالسرعة التي يجب أن تقطع بها الأداة، ومدى عمق كل قطع. ثم يقوم برنامج CAM بالمهمة الصعبة نيابة عنك. فهو يحسب جميع الحركات المثالية التي يجب أن تقوم بها الماكينة. ثم يقوم بتحويل هذه الحركات إلى آلاف الأسطر من الكود G. ملف الكود G هذا هو البرنامج الذي ستضعه في ماكينة بنظام التحكم الرقمي.

ما هو رمز G-Code ولماذا هو مهم جدًا للآلة؟

الكود G هو اللغة الرئيسية لمعظم ماكينات التحكم الرقمي CNC. إنه قلب البرنامج الذي يعطي توجيهات الماكينة. يبدأ كل كود بحرف. عادةً ما يكون حرف "G" أو "M". عادةً ما تخبر أوامر "G" الماكينة بالتحرك. أوامر "M" هي المسؤولة عن مهام الماكينة الأخرى، مثل تشغيل عمود الدوران أو إيقاف تشغيله. لا تحتاج إلى أن تكون خبيرًا لمعرفة الأجزاء البسيطة من الكود G.

فيما يلي مثال بسيط على سطر كود G ومعناه:

G01 X01 X5.0 Y2.5 F150

• G01: يخبر هذا الأمر الماكينة بالتحرك في خط مستقيم.
• X5.0 X5.0 Y2.5: هذا يخبر الماكينة بمكان إنهاء الحركة. ستنتقل إلى النقطة حيث X تساوي 5.0 و Y تساوي 2.5.
• F150: هذا يحدد معدل التغذية، وهي سرعة الحركة.

حتى عندما يستطيع برنامج CAM كتابة كود G نيابةً عنك، من الجيد معرفة الأجزاء البسيطة. في بعض الأحيان، قد تحتاج في بعض الأحيان إلى إجراء تغييرات صغيرة على الكود G لإصلاح خطأ بسيط أو تغيير السرعة. معرفة القليل عن كود G يتيح لك معرفة المزيد عن كود G أن يكون لديك المزيد من التحكم في ماكينة بنظام التحكم الرقمي. هذا الترميز هو ما يجعل الماكينة دقيقة ومفيدة للغاية. يحتاج مشروعك بأكمله إلى كود G جيد لكي يعمل.

ما أنواع ماكينات CNC التي يمكنك استخدامها؟

هناك العديد من الأنواع المختلفة لماكينات التحكم الرقمي باستخدام الحاسوب. كل منها مصنوع ليكون جيدًا حقًا في نوع واحد من الوظائف. والنوعان الأكثر شيوعًا اللذان ستراهما هما ماكينات التفريز والمخارط. يعتمد نوع الماكينة التي تستخدمها على شكل الجزء الذي تريد صنعه. إن اختيار الماكينة المناسبة هو الخطوة الأولى في أي عمل لصنع الأشياء باستخدام ماكينة بنظام التحكم الرقمي.

ماكينة التفريز باستخدام الحاسب الآلي هي نوع شائع جدًا. في ماكينة التفريز، يدور القاطع حولها، وتقوم الطاولة بتحريك المادة تحت القاطع. هذا النوع من الماكينات جيد جدًا لقطع القطع المسطحة، ونحت التصميمات، وعمل الثقوب. ومن الأمثلة الجيدة على ذلك قطع شكل ترس من قطعة معدنية مسطحة. يتحرك القاطع حول المعدن لعمل الشكل.

المخرطة بنظام التحكم الرقمي هي نوع آخر شائع من الماكينات. تعمل المخرطة بطريقة أخرى. في المخرطة، تدور المادة بسرعة كبيرة. يتحرك القاطع الذي لا يدور للقيام بالقطع. هذه هي أفضل ماكينة لصنع الأجزاء المستديرة، مثل مضرب البيسبول، أو ساق طاولة، أو قضيب معدني. المخرطة مثالية لأي مشروع يحتاج إلى شكل دائري. هناك ماكينات خاصة أخرى أيضًا، ولكن ماكينة التفريز والمخرطة هما أكثر ما ستستخدمه.

كيف تحصل على أفضل جودة تشطيب على الجزء الخاص بك؟

صنع جزء باستخدام ماكينة بنظام التحكم الرقمي هو خطوة واحدة. ولكن صنع جزء بسطح أملس وجميل هو خطوة أخرى. فمظهر السطح الجيد مهم جدًا، خاصةً بالنسبة للقطعة النهائية. يحتاج الحصول على أفضل سطح إلى القليل من التفكير المسبق. تحتاج أيضًا إلى الخيارات الصحيحة في برنامج CAM الخاص بك. يمكن للأداة والسرعة الصحيحة أن تغير الكثير.

هناك بعض الأشياء الرئيسية التي تغير شكل السطح على الجزء الخاص بك. الأول هو القاطع. تحتاج إلى استخدام قاطع حاد وجيد جدًا مصنوع للمادة التي تقطعها. القاطع غير الحاد سوف يمزق المادة بدلاً من عمل قطع نظيف. ثانيًا سرعة عمود الدوران والسرعة التي تتحرك بها الماكينة. إذا قمت بتحريك القاطع بسرعة كبيرة، فسوف تحصل على سطح وعر. قد تحتاج إلى تجربة بعض الأشياء للعثور على أفضل سرعة لمشروعك. وأخيرًا، تستخدم العديد من المشاريع خطوتين للحصول على أفضل سطح. الخطوة الأولى هي "تمرير التخشين". هذا عندما يقوم القاطع القوي بقطع الكثير من المواد بسرعة. الخطوة الثانية هي "ممر التشطيب". وهي عندما يتحرك قاطع مختلف أصغر حجمًا ببطء على الجزء لجعل السطح أملس. تمنحك هذه الطريقة المكونة من خطوتين للعمل أفضل النتائج.

ما الذي تحتاجه لمشروعك الأول على المستوى الصناعي؟

إن الانتقال من مشروع صغير ممتع إلى مشروع أكبر وأكثر احترافية يحتاج إلى مزيد من التفكير المستقبلي. عادةً ما يكون للعمل الاحترافي مجموعة من القواعد الدقيقة التي يجب عليك اتباعها. يجب أن يكون الجزء بالحجم والشكل والقوة المناسبة. تحتاج إلى التفكير فيما هو أكثر من مجرد الرسم. سيكون نجاح المشروع بسبب هذا التفكير الإضافي.

أولاً، عليك اختيار المادة المناسبة. يجب أن تكون المادة قوية بما يكفي لكيفية استخدام الجزء في النهاية. عليك أيضًا أن تتأكد من أن ماكينة CNC قوية بما يكفي لقطع تلك المادة. ثانيًا، عليك اختيار أفضل أداة للمهمة. قد يحتاج المشروع الاحترافي إلى أنواع خاصة من القواطع للحصول على الجزء بدقة شديدة. ستحتاج إلى التفكير في أفضل قاطع لكل من القطع الخشن والقطع النهائي. وأخيرًا، تحتاج إلى خطة جيدة لعملك. وهذا يعني عمل رسم CAD دقيق للغاية وبرنامج CAM مدروس جيدًا. بالنسبة لمشروع احترافي، لا يمكنك ارتكاب أي أخطاء. يجب أن يكون كل شيء، من الأداة التي تستخدمها إلى الكود G الذي تكتبه، صحيحًا تمامًا. تحتاج إلى معرفة جميع الخطوات لإنهاء المهمة.

هل أنت مستعد لشراء ماكينة بنظام التحكم الرقمي؟ ما الذي يجب أن تبحث عنه؟

إذا كنت مستعدًا لشراء ماكينة بنظام التحكم الرقمي الخاصة بك، فهناك بعض الأشياء التي يجب التفكير فيها. يعد شراء ماكينة بنظام التحكم الرقمي خياراً كبيراً. يجب أن تتأكد من حصولك على الماكينة المناسبة لك. لا تشتري فقط الماكينة الأكبر أو الأكثر تكلفة التي تراها. فكر في أنواع المشاريع التي تخطط للقيام بها.

عندما تشتري آلة، انظر إلى حجمها. هل تناسب المنطقة التي تعمل فيها؟ هل مساحة القطع كبيرة بما يكفي للأجزاء التي تريد صنعها؟ بعد ذلك، انظر إلى قوة الماكينة ومدى ثباتها. ستقوم الماكينة الأكثر ثباتًا بعمل قطع أكثر دقة ويمكنها قطع مواد أكثر صلابة. قد تكون الماكينة غير الثقيلة مناسبة للخشب والبلاستيك. ولكنك ستحتاج إلى ماكينة أثقل وأقوى للصلب. فكّر أيضًا في وحدة التحكم والبرامج. هل هي سهلة الاستخدام؟ هل تحتوي على الأدوات التي تحتاجها؟ من الجيد أن تبدأ بشيء صغير. الماكينة الأصغر والأقل تكلفة هي طريقة جيدة لتعلم الحقائق البسيطة. بعد أن تتعرف على كيفية استخدام الماكينة وتنهي بعض المشاريع، ستعرف الكثير عما تحتاجه حقًا في ماكينة أكبر.

أشياء أساسية يجب تذكرها

• تستخدم ماكينة التحكم الرقمي باستخدام الحاسوب لتوجيه أداة القطع بحيث تكون دقيقة للغاية.
• تعمل الآلة باتباع خطة مكونة من توجيهات تسمى G-code.
• أنت ترسم الجزء الخاص بك في برنامج CAD وتستخدم برنامج CAM لإنشاء برنامج G-code.
• ماكينات التفريز هي الأفضل للقطع المسطحة، بينما المخارط هي الأفضل للقطع المستديرة.
• للحصول على سطح أملس وجميل حقًا، تحتاج إلى استخدام الأداة المناسبة والسرعة الصحيحة والتخطيط الجيد.
• ابدأ بمشروع بسيط لتتعلم الحقائق البسيطة قبل أن تحاول القيام بمهام أصعب.