تعتبر آلة الطحن CNC قطعة أساسية من المعدات في التصنيع الدقيق الحديث. يدمج هيكلها هيكلًا ميكانيكيًا دقيقًا ونظام CNC ونظام القيادة ونظام القياس والتغذية المرتدة والأنظمة المساعدة. المكونات الرئيسية هي كما يلي:
1. جسم الآلة (الهيكل الأساسي)
سرير:
"الهيكل العظمي" للأداة الآلية، يدعم جميع مكوناتها.
المتطلبات: صلابة عالية، وثبات عالي، وتخميد اهتزاز ممتاز (عادةً ما يكون مصنوعًا من الحديد الزهر أو الجرانيت الطبيعي).
غالبًا ما يتم تصميم أضلاع التعزيز الداخلية وتقادمها للتخلص من الضغط الداخلي.
المنضدة:
تستخدم لتركيب ودعم قطع العمل أو التركيبات.
الأنواع: طاولة عمل مستطيلة (حركة خطية ترددية)، طاولة عمل دائرية (حركة دوارة).
القيادة: يتم تشغيلها عادةً بواسطة محرك سيرفو عبر لولب كروي أو محرك خطي، لتحقيق حركة دقيقة في محاور X/Y/Z.
رأس عجلة الطحن:
المكون الأساسي الذي يقوم بتركيب عجلة الطحن وتحريكها من أجل الطحن الدوار عالي السرعة-.
يشمل:
وحدة عمود دوران عجلة الطحن: عمود دوران فائق الدقة-عالي-(هيدروستاتيكي، هوائي، كهربائي، إلخ.) يتطلب سرعات عالية للغاية، وأقل قدر من الاهتزاز، وصلابة عالية، وثبات حراري.
شفة تركيب عجلة الطحن: تستخدم لتثبيت عجلة الطحن.
جهاز التوازن: نظام التوازن الديناميكي الأوتوماتيكي أو اليدوي لعجلة الطحن يزيل الاهتزاز الناتج عن عدم التوازن الدوراني.
واجهة جهاز التضميد: تُستخدم لتركيب أسطوانة ماسية أو خزانة من النوع -القلم.
الحركة: يمكن أن تتحرك على طول المحور X-(التغذية الشعاعية) والمحور Z-(التغذية المحورية). تسمح بعض الأدوات الآلية أيضًا لرأس عجلة الطحن بالدوران حول المحور B- (الإمالة).
غراب الرأس وغراب الذيل (يستخدمان بشكل أساسي في آلات الطحن الأسطوانية/العامة الخارجية):
غراب الرأس: يقوم بتثبيت عمود دوران قطعة العمل (قابل للتدوير) ويحرك قطعة العمل (المحور C-) للتدوير. يمكن تجهيز المغزل بمركز أو ظرف. عادةً ما تكون رؤوس CNC الحديثة مدفوعة مؤازرة-، مما يسمح بالتحكم الدقيق في السرعة والموضع الزاوي (الفهرسة).
Tailstock: يوفر الدعم للطرف الآخر من قطعة العمل (المركز). إنها تتحرك عادةً على طول قضبان السرير لاستيعاب قطع العمل ذات الأطوال المختلفة وتتميز بقوة تثبيت قابلة للتعديل.
الأدلة والشرائح:
يدعم ويوجه المكونات مثل طاولة العمل ورأس عجلة الطحن من أجل حركة خطية دقيقة.
الأنواع: الأدلة الأسطوانية/الكرة، والأدلة الهيدروستاتيكية، والأدلة الهيدروستاتيكية للغاز.
المتطلبات: دقة عالية، صلابة عالية، احتكاك منخفض، عدم الزحف، مقاومة عالية للتآكل، ومقاومة جيدة للاهتزاز.
آلية التغذية:
يحول الحركة الدوارة للمحرك المؤازر إلى حركة خطية دقيقة.
النواة: لولب كروي دقيق (الأكثر شيوعًا) أو محرك خطي (للتطبيقات ذات الدقة العالية وسرعة الاستجابة العالية).
يشتمل على: محرك مؤازر، وحزام اقتران/توقيت، ومسمار الرصاص، ومبيت الصمولة، ومحامل الدعم، وما إلى ذلك.
الغطاء الواقي:
حماية المكونات المتحركة (المسمار الرصاصي، الدليلي) من طحن الغبار وسائل التبريد.
يمنع تناثر سائل التبريد وبقايا الطحن، مما يضمن التشغيل الآمن.
2. نظام CNC (CNC - "Brain")
تحكم CNC:
الكمبيوتر الأساسي، يقوم بتشغيل برنامج CNC.
الوظائف: إدخال/تحرير/تخزين البرنامج، وفك التشفير، والاستيفاء (حساب مسارات حركة المحور)، وإنشاء أوامر التحكم في الموضع، والتحكم المنطقي، والتفاعل البشري مع الآلة.
لوحة التشغيل (الواجهة البشرية-الآلة - HMI):
يتضمن شاشة عرض (LCD/TFT) وأجهزة إدخال (لوحة المفاتيح، والعجلة اليدوية، وأزرار الوظائف).
يستخدم لإدخال برنامج المشغل، وإعداد المعلمة، ومراقبة الحالة، والتشغيل اليدوي للماكينة.
PLC (وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة):
يتعامل مع التحكم في تسلسل الآلة والتحكم المنطقي والتحكم في الوظائف المساعدة.
عناصر التحكم: تشغيل/إيقاف المحطة الهيدروليكية، تشغيل/إيقاف مضخة التبريد، نظام التشحيم، تثبيت/فك قطع العمل، فتح/إغلاق الباب الواقي، أضواء المؤشر، الإنذارات، إلخ.
يتفاعل بشكل وثيق مع CNC لضمان تنسيق حركات الماكينة مع برنامج CNC.
برمجة:
نظام التشغيل: النظام الأساسي لنظام CNC.
برنامج CNC Kernel: ينفذ الوظائف الأساسية مثل الاستيفاء والتحكم في الموضع.
الطحن-برنامج محدد: يوفر وظائف محسنة لعملية الطحن، مثل:
دورة تلبيس عجلة الطحن (تعويض تلقائي، مسارات تلبيس متعددة).
التحكم في السرعة الخطية الثابتة (يحافظ على سرعة خطية ثابتة على سطح عجلة الطحن).
التحكم التكيفي (يضبط معدل التغذية في الوقت الفعلي بناءً على قوة الطحن والطاقة وعوامل أخرى).
تعويض القياس عبر الإنترنت (متكامل مع أنظمة القياس).
برمجة طحن كفاف معقدة (مثل العمود المرفقي وعمود الحدبات وشحذ الأدوات).
قاعدة بيانات عملية الطحن
3. نظام القيادة ("العضلات")
محرك سيرفو:
يتلقى أوامر الموضع/السرعة/عزم الدوران من CNC ويقوم بتشغيل محرك سيرفو.
محرك سيرفو:
محرك محور التغذية: يحرك طاولة العمل (محاور X/Y/Z) وعربة عجلة الطحن (محاور X/Z). مطلوب دقة عالية، واستجابة عالية، ونطاق واسع من السرعة.
محرك المغزل:
محرك دوران عجلة الطحن: يقوم بتشغيل عجلة الطحن بسرعة عالية. عادةً، يتم استخدام مغزل كهربائي (محرك ومغزل مدمج)، ويتم تشغيله بشكل مباشر، ويحقق سرعات عالية للغاية (عشرات الآلاف من الدورات في الدقيقة). محرك محور دوران قطعة العمل (المحور C-): يقوم بتشغيل دوران قطعة العمل (للطحن الأسطواني الخارجي، وما إلى ذلك). يتطلب التحكم الدقيق في السرعة والموقع (الفهرسة والمزامنة).
محرك عجلة التوجيه (الطحن غير المركزي): يقوم بتشغيل عجلة التوجيه.
المتطلبات: كثافة طاقة عالية، استجابة ديناميكية عالية، اهتزاز منخفض، وتوليد حرارة منخفض.
النظام الهيدروليكي/الهوائي (لبعض الأدوات الآلية):
يوفر الطاقة للحركات المساعدة مثل تمديد وسحب ريشة غراب الذيل، وتثبيت قطعة العمل الكبيرة، ودعم الراحة الثابتة.
رابعا. نظام القياس والتغذية الراجعة ("العيون" و"أجهزة الاستشعار")
جهاز كشف الموقع:
الكشف في الوقت الفعلي- عن الموضع الفعلي لكل محور خطي (X/Y/Z) والمحور الدوار (B/C)، مما يوفر تعليقات لنظام CNC للتحكم في الحلقة- المغلقة.
المكونات الرئيسية: مقياس خطي (للمحاور الخطية، أعلى دقة)، جهاز تشفير دوار (محرك خلفي -نهاية/نهاية برغي الرصاص، للحلقة شبه المغلقة أو الحلقة المغلقة الكاملة؛ الموضع الزاوي للمغزل).
المتطلبات: دقة فائقة-ودقة عالية وثبات عالي ومناعة للتداخل.
نظام القياس عبر الإنترنت (اختياري ولكنه مهم بشكل متزايد):
جهاز قياس قطعة العمل: مثل مسبار التلامس (المشغل/الماسح الضوئي) أو مسبار عدم التلامس (الليزر)، يقيس أبعاد قطعة العمل مباشرة على أداة الآلة، مما يتيح تعويض العملية في -العملية/اللاحقة-.
جهاز قياس/مراقبة عجلة الطحن: مقياس قطر عجلة الطحن بالليزر (يراقب تغيرات قطر عجلة الطحن)، مستشعر الانبعاث الصوتي/AE (يراقب حالة الطحن، والاصطدامات، وكسر العجلة)، ومراقبة الطاقة (يعكس قوة الطحن بشكل غير مباشر).
V. الأنظمة المساعدة
نظام التبريد:
الغرض: تبريد منطقة الطحن (يمنع حدوث حروق في قطعة العمل وعجلة الطحن)، وتليينها (تقليل الاحتكاك)، وإزالة بقايا الطحن.
المكونات: خزان سائل التبريد، المضخة، الأنابيب، الفوهات، نظام الترشيح (الورق/المغناطيسي/الدوامة/الطرد المركزي، إلخ.-مهم للغاية!)، جهاز التحكم في درجة الحرارة (للمطاحن عالية الدقة).
نظام التشحيم:
الغرض: توفير تشحيم مستمر للأجزاء المتحركة مثل القضبان الدليلية ومسامير الرصاص والمحامل، مما يقلل الاحتكاك والتآكل ويضمن الدقة والعمر الافتراضي.
النوع: تشحيم آلي وكمي ومؤقت (زيت أو شحم).
النظام الهيدروليكي (إذا لزم الأمر):
يوفر الطاقة اللازمة للتثبيت والموازنة والأجزاء المتحركة الثقيلة.
نظام إزالة الرقائق والغبار:
إزالة الرقائق: تعمل أحزمة النقل وناقلات الرقائق الحلزونية وما إلى ذلك على إزالة رقائق الطحن من منطقة العمل.
إزالة الغبار: تقوم أجهزة جمع الغبار (خاصة للطحن الجاف أو الدقيق) بجمع الغبار الناعم من الهواء لحماية البيئة ودقة المعدات.
نظام تلبيس عجلة الطحن:
الغرض: استعادة دقة شكل عجلة الطحن وأداء الطحن.
المكونات: خزانة الملابس (بكرة ماسية، قلم ماسي واحد-نقطة/متعددة-نقطة، قرص ماسي)، قاعدة خزانة الملابس، محرك تشغيل (إذا كان التدوير مطلوبًا)، وآلية تغذية دقيقة مستقلة (غالبًا ما يتم تشغيلها بواسطة المؤازرة-).
يتم عادةً التحكم في عملية الدمج باستخدام برنامج CNC-، مما يتيح عملية الدمج المعقدة.
نظام السلامة والحماية:
الحماية الميكانيكية: حارس الآلة، باب الحماية (مع مفتاح التعشيق).
السلامة الكهربائية: زر التوقف في حالات الطوارئ، ومرحل الأمان، وحاجز الإضاءة/مفتاح باب الأمان.
