בקרה נומרית - NC “If you haven't bought your first CNC machine yet, or are considering adding another machine, take a look at the new capabilities available today. CNC's have come a long way over the years in price, profitability and ease of use. I think that you'll find that many of the traditional CNC problems are disappearing.” Bill Gibbs, GibbsCam, 10.95

מערכת מבוקרת נומרית - NC EIA definition (Electronics Industries Association): “A system in which actions are controlled by the direct insertion of numerical data at some point. The system must automatically interpret at least some portion of the data” Groover: “NC is a form of programmable automation in which the mechanical actions of a machine tool or other equipment are controlled by a program containing coded alphanumeric data”

יישומים עיבוד שבבי – כרסום (milling), חריטה (turning), חירור (drilling) עיבוד אחר – השחזה, ריתוך (מים, לייזר, להבה) מדידה – CMM – coordinate measure machine המשותף לכל המכונות הינו כי תנועת הכלי ביחס לחלק המעובד מבוקרת באופן נומרי.

היסטוריה

Direct NC/Distributed NC

מכונות CNC/מכונות ידניות

יתרונות וחסרונות השקעה גדולה יותר הורדת זמן שאינו מוסיף ערך תחזוקה מורכבת יותר נדרש תכנות נדרש utilization גבוהה יותר הורדת זמן שאינו מוסיף ערך MLT קצר יותר דיוק וחזרתיות גבוהים יותר פחות Scrap WIP קטן יותר פחות בדיקות מאפשר גיאומטריה מסובכת גמישות בשינוי תכנית יצור מיקום חלק פשוט יותר פחות שטח רצפה עובדים מיומנים פחות

Why don’t you have a CNC machine yet ? אפליקציות בכמויות נמוכות עד בינוניות Batch הזמנות חוזרות חלקים עם גיאומטריה מורכבת עבודות בהן צריך להוריד הרבה חומר עבודות עם הרבה פעולות שיבוב חלקים יקרים

מבנה מערכת CNC

מבנה עקרוני של מכונת CNC מחליף כלים דפינה כלי עיבוד שולחן בורג מוביל הזנה מנוע + גיר + אנקודר מסילה

הזנה מזינים אוטומטיים רובוטים מזין גלילי מתמשך קרוסלות מזין קערה ויברציוני רובוטים

דפינה מלחציים אופקי/אנכי עוקצים ברגים מהדקים (קלמרות) שימוש ברכיבים קיימים בחלק שדה מגטי, אלקטרו-מגנט ריק (ואקום)

כלים

מחליפי כלים אוטומטיים שיפור היעילות ע”י החלפת כלים אוטומטית ומהירה. הוספת גמישות למכונה. פיצוי בזמן אמת על שחיקה ו/או כשל בכלי החיתוך. מחליף כלי אוטומטי מחסנית כלים

בורג מוביל נדרש: פתרון: שימון וגירוז שימוש בבורג כדורי חיכוך נמוך מקדם חיכוך קבוע פתרון: שימון וגירוז שימוש בבורג כדורי

בקרה חוג פתוח – ללא משוב חוג סגור – יש משוב (מיקום/מהירות/כוח)

מפעילים פניאומאטי הידראולי חשמלי AC DC רגיל צעד

מנוע צעד

מנוע צעד

חיישנים טכומטר אנקודר

אנקודר יחסי יכולת הפרדה זוויתית: 360/L L מספר החריצים

אנקודר אבסולוטי יכולת הפרדה זוויתית: N מספר המסלולים

אנקודר ליניארי

יחידת הבקרה - MCU הגדרות סוגי תנועות אינטרפולציה

דיוק מערכות ספרתיות כושר הפרדה (Resolution) – המרחק הקטן ביותר שבו המערכת יכולה לשלוט או להבחין. BLU/BRU – יחידות המידה של כושר ההפרדה. חזרתיות (Repeatability)- יכולת המערכת לחזור על אותה תנועה. R=±3 (בהנחת פילוג נורמאלי) דיוק (Accuracy)– הסטייה שתתקבל במקרה הגרוע ביותר בין המיקום אליו רצינו להגיע לבין המיקום אליו הגענו בפועל A=0.5BLU+3

BLU המנוע הוא המגביל: הבקר הוא המגביל: N - רזולוצית האנקודר או המנוע [פולסים לסיבוב] P - פסיעת הבורג [מ”מ] G - יחס תמסורת הגיר הבקר הוא המגביל: M – אורך מילת זיכרון * L – טווח תנועה * עבודה עם שלמים

מהירות ודרך S - הדרך שהשולחן עובר V - מהירות התנועה G - יחס תמסורת הגיר P - פסיעת הבורג [מ”מ] N - רזולוצית האנקודר (המנוע) [פולסים לסיבוב] ΔN – מס פולסי אנקודר V - מהירות התנועה f - תדירות הפולסים

סוגי תנועות PTP - Point to Point CP - Continues Path

אינטרפולציה קירוב עקומות מסובכות לפוליגונים. אפיצות (Tolerance) - דיוק הקירוב. אינטרפולציות מקובלות: קווית קשתית פרבולית

אינטרפולציה קשתית

אינטרפולציה קשתית - חישוב

חישוב מהירות קווית S – דרך t – זמן F – מהירות קידמה Vx – מהירות בכיוון ציר X (מהירות המנוע) Vy – מהירות בכיוון ציר Y (מהירות המנוע)

אינטרפולטורים דיגיטאליים - DDA DDA - Digital Differential Analyzers מבנה עקרוני של DDA שעון q רגיסטר צובר p רגיסטר  p+  p-  Z קרוב דיגיטלי לעקומה אנליטית

DDA קווי, ציר X שולט P1=(0,0), P2=(60,20) BLU = 1,1 Δx=60, Δy=20

שימוש ב-DDA לשרטוט מעגל

תכנות מערכות קואורדינאטות תכנות בשפת מכונה תכנות בעזרת פקודות למכונה - Gcode תכנות בשפה עילית - MAPT/APT תכנות אוטומטי ישירות מתוכנת השרטוט או ע”י מעבדי עזר (NcTools, MaterCam, SolidCam)

מערכות קואורדינטות במכונות CNC מחרטה כרסומת מערכת ימנית

מערכות קואורדינטות מערכת המכונה - הקואורדינטות ביחס למערכת המכונה ע”פ תהליך האיפוס. מערכת יחסית - הקואורדינטות ביחס למיקום העכשווי של הכלי. מערכת העובד - הקואורדינטות ביחס לנקודה ידועה ע”ג חומר הגלם (מרכז או אחת הפינות).

דוגמה X Y Z

שפת מכונה בסיס בינארי (0,1) BCD – שילוב של השיטה הבינארית והדצימאלית: דוגמא 1250 בינארי (11 ספרות): 10011100010 BCD (16 ספרות): 0001 0010 0101 0000 ייצוג תווים אלפאנומריים ASCII: A= 01000001 EIA: A= 01100001

Gcode - word address format with tab separation and variable word order תוכנית מורכבת מבלוקים בלוק מורכב ממילים בין המילים מפריד TAB בין בלוקים מפריד LF כל מילה מתחילה באות המסמנת פקודה מילים חוזרות מושמטות סדר המילים לא חשוב

מבנה כללי של בלוק Gcode N### G## X##### Y#### Z#### N10 G90 G00 X40 Y60 Z80 N20 G01 Z12 מספר שורה קוד הפקודה פרמטרים

סוגי המילים

Emco PC-controlled CNC machines

פקודות Gcode פקודות תנועה פרמטרים לתכנית שיבוב פקודות M פקודת מחזורית

פקודות תנועה G00 - תנועת PTP לנקודה G01 - תנועה לנקודה לאורך קו ישר תנועה מעגלית: G02 – CW G03 - CW G04 – המתנה דוגמאות: G00 X20 Y15 Z76 G01 X20 Z15 G02 X9 Z70 R2

פרמטרים לתכנית שיבוב יחידות עבודה: קואורדינאטות G21 – מ"מ (עפ"ר ברירת המחדל בישראל) G20 – אינטש קואורדינאטות G90 - מוחלטות G91 – יחסיות G54-G59 - נקודת ייחוס במכונה

פרמטרים לתכנית שיבוב S#### - מהירות סיבוב הכוש [RPM] F#### - מהירות קידמה יחידות: G94 – ממ' לדקה (ברירת מחדל בחריטה) G95 – ממ' לסיבוב (ברירת מחדל בכרסום) במחרטה: G96 – מהירות קידמה קבועה G97 – מהירות כוש קבועה

פרמטרים לתכנית שיבוב הגדרת כלי: כרסומת: T#### - הגדרה G43 H## - פיצוי אורך מחרטה - T##** (## - כלי, ** כניסה בטבלא)

חישוב מיקום הכלי בתוכנית Gcode מרכז הכלי משיק להמשכי הקווים המהווים את גיאומטריית החלק.

פקודות M M30 - סוף תוכנית התחלת סיבוב הכוש: M05 - הפסקת סיבוב הכוש M03 – CW M04 – CCW M05 - הפסקת סיבוב הכוש M00 – הפסקת תכנית הפעלת נוזלי קירור M08 – הפעל M09 – הפסק

פעולה מחזורית כרסומת: M98 P0050020 מחרטה: G73 P52 Q70 U0.1 W0.1 U## W## - כמה להשאיר לגמר בציר X וציר Z G72 – הגדרת פרופיל גמר

תכנות בשפה עילית תפקיד המתכנת הגדרת הגיאומטריה של החלק הגדרת מסלול התנועה של הכלי וסדר הפעולות הגדרות נוספות (מהירויות, קדמה וכיו"ב) תרגום הקלט חישובים אריתמטיים ופיצוי כלי עריכה Post processing תפקיד המחשב

APT: Automatically programmed tool החזון - 1956 המשתמש כותב פקודות הפעלה למכונה בשפה דמוית אנגלית המחשב מתרגם את הפקודות המחשב מבצע את החישובים הדרושים לביצוע הפקודות המחשב מעבד את הפקודות כך שהן יהיו ניתנות לביצוע על ידי מכונת NC\ תקן אמריקאי – 1974 תקן בינלאומי (ISO) – 1978 הרחבות - ADAPT, EXAPT

APT הגדרת הגיאומטריה של החלק הגדרות התנועה הגדרות נוספות

הגדרת גיאומטריה Point: Line: Plane: Circle: SYMBOL=GEOMETRY TYPE/descriptive Point: PT1=POINT/20.0,40.0,60.0 PT2=POINT/INTOF, L1,L2 Line: L1=LINE/P2,P3 L2=LINE/P5,PARLEL,L3 Plane: PL1=PLANE/P1,P2,P3 PL2=P2,PARALEL,PL1 Circle: C1=CIRCLE/CENTER,P1,RADIUS,25.0 C2=CIRCLE/P1,P2,P3

תחביר שמות יכילו עד 6 תווים אלפאנומריים, לכל הפחות התו הראשון יהיה אות. אין להשתמש במילים שמורות. סדר הגדרת הצירים הינו X,Y,Z הגדרה קודמת לשימוש ניתן להגדיר שם רק פעם אחת ניתן להשתמש רק בשם אחד להגדרת אלמנט אחד

הגדרות תנועה MOTION COMMAND/descriptive data Start point: FROM/point PTP: GOTO/P1 GODLTA/50.0,120.0,30.0

CP

CP - דוגמא FROM/PTARG GO/TO,PL1,TO,PL2,TO,PL3 (Drive, Part, Check) GORGT/PL3,PAST,PL4 (Drive, Check)

פקודות נוספות PARTNO AAA – שם התכנית MACHIN/Mill1 – הגדרת הפוסט פרוססור CLPRNT – הדפסת מיקום הכלי REMARK - הערכה FINI – סוף התכנית UNITS/MM (INCHS) - יחידות SPINDL/1000,CLW (CCW) – מהירות סיבוב הקוש SPINDL/OFF (ON) – הפסקת (הפעלת) הקוש FEDRAT/40,IPM (IPR) – קידמה לדקה (לסיבוב) CUTTER/20.0 – קוטר כלי TOLER/0.02 - אפיצות INTOL/0.02 – אפיצות פנימית לאינטרפולציות סיבוביות OUTTOL/0.02 – אפיצות חיצונית

דוגמה

NC part programming using CAD/CAM הגדרת גיאומטריה שימוש בהגדרות משלב התכן הגדרה מחדש הגדרת מסלול התנועה בחירת כלי עיבוד (מספריית כלים) הגדרת מסלול העיבוד גרפיקה אינטראקטיבית מודולים מוכנים מראש לעיבודים נפוצים

תוכנת Solidcam

תוכנת Solidcam

Computer aided manufacturing - CAM שימוש אפקטיבי במחשב עבור תכנון הייצור בקרת הייצור

תכנון הייצור Computer used offline to provide information for effective planning and management of production activities. Computer aided process planning (CAPP) Computer assisted NC part programming Computerized machinability data systems Development of work standards Cost estimating Production and inventory planning Computer aided line balancing

Manufacturing control Managing and controlling the physical operations in the factory. Process monitoring and control Quality control Shop floor control Inventory control Just-in-time production systems

CAD/CAM אינטגרציה של תכן המוצר ותכנון הייצור באופן היסטורי CIM התחיל מכאן Concurrent engineering Product design NC programming Physical production