در دنیایی پر از چیزهای فیزیکی - چه محصولات، قطعات یا مکان‌ها - تولید به کمک رایانه (CAM) همه چیز را ممکن می‌سازد. ما کسانی هستیم که قدرت پرواز را به هواپیماها یا صدای غرش اسب بخار را به خودروها می دهیم. هنگامی که به چیزی ساخته شده نیاز دارید، نه فقط طراحی شده، CAM پاسخ شماست. پشت پرده چه اتفاقی می افتد؟ به خواندن ادامه دهید، متوجه خواهید شد.
CAM چیست؟ تولید به کمک کامپیوتر (CAM) استفاده از نرم افزار و ماشین آلات کنترل شده توسط کامپیوتر برای خودکارسازی فرآیند تولید است.
بر اساس این تعریف، برای عملکرد یک سیستم CAM به سه جزء نیاز دارید:
- نرم‌افزاری که به ماشین می‌گوید چگونه با ایجاد مسیرهای ابزار، یک محصول بسازد.
- ماشین آلاتی که می توانند مواد خام را به محصول نهایی تبدیل کنند.
- Post Processing مسیرهای ابزار را به زبانی تبدیل می کند که ماشین ها می توانند آن را بفهمند.
این سه جزء با هزاران نیروی کار و مهارت انسانی به هم چسبیده اند. به‌عنوان یک صنعت، سال‌ها را صرف ساختن و پالایش بهترین ماشین‌آلات تولیدی کرده‌ایم. امروزه، هیچ طراحی بسیار سختی وجود ندارد که بتوان آن را برای هر ماشین‌کار توانمندی مدیریت کرد.
فرآیند CAD به CAM
بدون CAM، CAD وجود ندارد. CAD بر طراحی یک محصول یا قطعه تمرکز دارد. چگونه به نظر می رسد، چگونه کار می کند. CAM روی نحوه ساخت آن تمرکز دارد. می‌توانید ظریف‌ترین قسمت را در ابزار CAD خود طراحی کنید، اما اگر نمی‌توانید آن را با یک سیستم CAM به طور کارآمد بسازید، بهتر است سنگ‌ها را زیر پا بگذارید.
شروع هر فرآیند مهندسی در دنیای CAD آغاز می شود. مهندسان یک نقاشی دوبعدی یا سه بعدی خواهند ساخت، خواه این میل لنگ برای خودرو باشد، اسکلت داخلی شیر آشپزخانه، یا الکترونیک پنهان در یک برد مدار. در CAD هر طرحی مدل نامیده می شود و شامل مجموعه ای از خصوصیات فیزیکی است که توسط یک سیستم CAM استفاده می شود.
هنگامی که یک طراحی در CAD کامل شد، می توان آن را در CAM بارگذاری کرد. این به طور سنتی با صادرات یک فایل CAD و سپس وارد کردن آن به نرم افزار CAM انجام می شود. اگر از ابزاری مانند Fusion 360 استفاده می کنید، هر دو CAD و CAM در یک دنیا وجود دارند، بنابراین نیازی به واردات/صادرات نیست.
هنگامی که مدل CAD شما به CAM وارد شد، نرم افزار شروع به آماده سازی مدل برای ماشین کاری می کند. ماشینکاری فرآیند کنترل شده تبدیل مواد خام به شکلی مشخص از طریق اعمالی مانند برش، حفاری یا حفاری است.
نرم افزار Computer Aided Manfacturing با انجام چندین عمل، مدلی را برای ماشین کاری آماده می کند، از جمله:
- بررسی اینکه آیا مدل دارای هر گونه خطای هندسی است که بر فرآیند تولید تأثیر می گذارد.
- با ایجاد یک مسیر ابزار برای مدل، مجموعه ای از مختصات ماشین در طول فرآیند ماشینکاری دنبال خواهد شد.
- تنظیم هر گونه پارامتر مورد نیاز دستگاه، از جمله سرعت برش، ولتاژ، ارتفاع برش/ سوراخ کردن و غیره.
- پیکربندی تودرتو در جایی که سیستم CAM بهترین جهت را برای یک قطعه تعیین می کند تا کارایی ماشین کاری را به حداکثر برساند.
هنگامی که مدل برای ماشین کاری آماده شد، تمام اطلاعات به دستگاه ارسال می شود تا قطعه را به صورت فیزیکی تولید کند. با این حال، ما نمی‌توانیم فقط به یک ماشین یک سری دستورالعمل به زبان انگلیسی بدهیم. ما باید به زبان ماشین صحبت کنیم. برای انجام این کار، ما تمام اطلاعات ماشینکاری خود را به زبانی به نام G-code تبدیل می کنیم. این مجموعه دستورالعمل هایی است که عملکرد ماشین را کنترل می کند، از جمله سرعت، سرعت تغذیه، خنک کننده ها و غیره.
هنگامی که فرمت آن را درک کنید، G-code به راحتی قابل خواندن است. یک مثال به این صورت است:
G01 X1 Y1 F20 T01 S500
این از چپ به راست به صورت زیر تقسیم می شود:
- G01 حرکت خطی را بر اساس مختصات X1 و Y1 نشان می دهد.
- F20 یک نرخ تغذیه را تعیین می کند، که مسافتی است که ماشین در یک دور دوک طی می کند.
- T01 به دستگاه می گوید که از ابزار 1 استفاده کند و S500 سرعت اسپیندل را تنظیم می کند.
هنگامی که G-code در دستگاه بارگذاری می شود و یک اپراتور شروع به کار می کند، کار ما تمام می شود. اکنون زمان آن فرا رسیده است که به دستگاه اجازه دهیم کار اجرای G-code را انجام دهد تا یک بلوک مواد خام را به یک محصول نهایی تبدیل کند.
ماشین های CNC در یک نگاه
تا این لحظه، ما در مورد ماشین‌های موجود در یک سیستم CAM به عنوان ماشین‌های ساده صحبت کرده‌ایم، اما این واقعاً عدالت را برای آنها رعایت نمی‌کند. تماشای یک ماشین فرز هاس که از میان یک بلوک فلزی مانند کره می لغزد، هر بار لبخندی بر لبانم می نشاند. بدون این ماشین ها، کار من غیرممکن خواهد بود.
تمام مراکز تولیدی مدرن، ماشین‌های مختلف کنترل عددی کامپیوتری (CNC) را برای تولید قطعات مهندسی راه‌اندازی خواهند کرد. فرآیند برنامه ریزی یک دستگاه CNC برای انجام اقدامات خاص را ماشینکاری CNC می گویند.
قبل از اینکه ماشین‌های CNC به وجود بیایند، مراکز تولید به صورت دستی توسط پیشکسوتان ماشین‌کار اداره می‌شد. البته، مانند همه چیزهایی که رایانه ها لمس می کنند، اتوماسیون نیز به زودی دنبال شد. این روزها تنها مداخله انسانی مورد نیاز برای راه اندازی یک دستگاه CNC بارگذاری یک برنامه، وارد کردن مواد اولیه و سپس تخلیه محصول نهایی است.
در کارگاه Autodesk Pier 9، نمونه مناسبی از ماشین‌های CNC داریم، از جمله:
روترهای CNC
این ماشین‌ها قطعات را برش می‌دهند و اشکال مختلفی را با قطعات چرخشی با سرعت بالا تراش می‌دهند. به عنوان مثال، یک روتر CNC که برای نجاری استفاده می شود، می تواند کار برش تخته سه لا را به قطعات کابینت آسان کند. همچنین می تواند به راحتی با حکاکی های تزئینی پیچیده روی پانل درب مقابله کند. روترهای CNC دارای قابلیت برش 3 محوره هستند که به آنها اجازه می دهد در امتداد محورهای X، Y و Z حرکت کنند.
برش آب، پلاسما و لیزر
این ماشین‌ها از لیزرهای دقیق، آب پرفشار یا یک مشعل پلاسما برای انجام یک برش کنترل‌شده یا حکاکی استفاده می‌کنند. تکنیک های حکاکی دستی ممکن است ماه ها طول بکشد تا با دست کامل شوند، اما یکی از این ماشین ها می تواند همان کار را در چند ساعت یا چند روز کامل کند. برش های پلاسما برای برش مواد رسانای الکتریکی مانند فلزات مفید هستند.
ماشین های فرز
این ماشین‌ها مواد مختلفی مانند فلز، چوب، کامپوزیت‌ها و غیره را خرد می‌کنند. هدف کلی یک ماشین فرز حذف جرم از یک بلوک مواد خام تا حد امکان بهینه است.
ماشین تراش
این ماشین‌ها همچنین مواد خام را مانند ماشین فرز از بین می‌برند. آنها این کار را متفاوت انجام می دهند. دستگاه فرز دارای یک ابزار ریسندگی و مواد ثابت است که در آن تراش مواد را می چرخاند و با یک ابزار ثابت برش می دهد.
ماشین های تخلیه الکتریکی (EDM)
این ماشین ها از طریق تخلیه الکتریکی شکل مورد نظر را از مواد خام جدا می کنند. جرقه الکتریکی بین الکترود و ماده خام ایجاد می شود و دمای جرقه به 8000 تا 12000 درجه سانتیگراد می رسد. این به یک EDM اجازه می دهد تا تقریباً هر چیزی را در یک فرآیند کنترل شده و فوق دقیق ذوب کند.
