التعليمات

المعالجة الدقيقة هي عملية لإزالة المواد من قطعة العمل أثناء عقد التشطيبات المتسامحة. آلة الدقة لديها العديد من الأنواع ، بما في ذلك الطحن ، الخراطة وتصنيع التفريغ الكهربائي. يتم التحكم بشكل عام في آلة الدقة اليوم باستخدام عناصر التحكم الرقمية بالكمبيوتر (CNC).

تستخدم جميع المنتجات المعدنية تقريبًا آلات دقيقة ، مثلها مثل العديد من المواد الأخرى مثل البلاستيك والخشب. يتم تشغيل هذه الآلات من قبل ميكانيكيين متخصصين ومدربين. لكي تقوم أداة القطع بعملها ، يجب تحريكها في الاتجاهات المحددة لعمل القطع الصحيح. هذه الحركة الأولية تسمى "سرعة القطع". يمكن أيضًا تحريك قطعة العمل ، والمعروفة باسم الحركة الثانوية لـ "التغذية". تتيح هذه الحركات والحدة لأداة القطع معًا تشغيل الماكينة الدقيقة.

تتطلب المعالجة الدقيقة عالية الجودة القدرة على اتباع مخططات محددة للغاية بواسطة برامج CAD (التصميم بمساعدة الكمبيوتر) أو برامج CAM (التصنيع بمساعدة الكمبيوتر) مثل AutoCAD و TurboCAD. يمكن أن يساعد البرنامج في إنتاج المخططات أو المخططات المعقدة ثلاثية الأبعاد اللازمة لتصنيع أداة أو آلة أو كائن. يجب الالتزام بهذه المخططات بتفاصيل كبيرة لضمان احتفاظ المنتج بسلامته. بينما تعمل معظم شركات الآلات الدقيقة مع بعض أشكال برامج CAD / CAM ، فإنها لا تزال تعمل في كثير من الأحيان باستخدام الرسومات المرسومة يدويًا في المراحل الأولى من التصميم.

يتم استخدام الآلات الدقيقة في عدد من المواد بما في ذلك الفولاذ والبرونز والجرافيت والزجاج والبلاستيك على سبيل المثال لا الحصر. اعتمادًا على حجم المشروع والمواد التي سيتم استخدامها ، سيتم استخدام العديد من أدوات التصنيع الدقيقة. يمكن استخدام أي مجموعة من المخارط وآلات الطحن ومكابس الحفر والمناشير والمطاحن وحتى الروبوتات عالية السرعة. قد تستخدم صناعة الطيران آلات عالية السرعة ، في حين أن صناعة صناعة الأدوات الخشبية قد تستخدم عمليات الحفر والطحن بالصور الكيميائية. يمكن أن يكون الناتج عن التشغيل ، أو كمية معينة من أي عنصر معين ، بالآلاف ، أو يكون مجرد عدد قليل. غالبًا ما تتطلب المعالجة الدقيقة برمجة أجهزة CNC مما يعني أنها يتم التحكم فيها عدديًا بواسطة الكمبيوتر. يسمح جهاز CNC باتباع الأبعاد الدقيقة طوال فترة تشغيل المنتج.

الطحن هو عملية التصنيع باستخدام القواطع الدوارة لإزالة المواد من قطعة العمل عن طريق دفع (أو تغذية) القاطع إلى قطعة العمل في اتجاه معين. يمكن أيضًا وضع القاطع بزاوية بالنسبة لمحور الأداة. يغطي الطحن مجموعة متنوعة من العمليات والآلات المختلفة ، على المقاييس من الأجزاء الفردية الصغيرة إلى عمليات الطحن الجماعية الكبيرة والثقيلة. إنها واحدة من أكثر العمليات استخدامًا لتصنيع الأجزاء المخصصة لتحمل دقيق.

يمكن أن يتم الطحن بمجموعة واسعة من الأدوات الآلية. كانت الفئة الأصلية لأدوات الطحن هي آلة الطحن (غالبًا ما تسمى الطاحونة). بعد ظهور التحكم العددي بالكمبيوتر (CNC) ، تطورت آلات الطحن إلى مراكز تصنيع: آلات الطحن مدعومة بمبدلات أوتوماتيكية للأدوات ، ومجلات الأدوات أو الدوارات ، وإمكانية CNC ، وأنظمة التبريد ، والمرفقات. تصنف مراكز الطحن عمومًا على أنها مراكز معالجة عمودية (VMCs) أو مراكز تصنيع أفقية (HMCs).

بدأ تكامل الطحن في بيئات التحويل ، والعكس بالعكس ، بالأدوات الحية للمخارط والاستخدام العرضي للمطاحن لعمليات الخراطة. أدى ذلك إلى ظهور فئة جديدة من الأدوات الآلية ، آلات متعددة المهام (MTMs) ، والتي تم تصميمها خصيصًا لتسهيل الطحن والخراطة داخل نفس مظروف العمل.

بالنسبة لمهندسي التصميم وفرق البحث والتطوير والمصنعين الذين يعتمدون على المصادر الجزئية ، فإن التصنيع الدقيق باستخدام الحاسب الآلي يسمح بإنشاء أجزاء معقدة دون معالجة إضافية. في الواقع ، غالبًا ما تجعل المعالجة الدقيقة باستخدام الحاسب الآلي من الممكن تصنيع الأجزاء النهائية على آلة واحدة.
تزيل عملية التصنيع المواد وتستخدم مجموعة واسعة من أدوات القطع لإنشاء التصميم النهائي ، والذي غالبًا ما يكون شديد التعقيد ، للجزء. يتم تحسين مستوى الدقة من خلال استخدام التحكم العددي بالكمبيوتر (CNC) ، والذي يستخدم لأتمتة التحكم في أدوات التصنيع.

دور "CNC" في التصنيع الدقيق
باستخدام تعليمات البرمجة المشفرة ، تسمح المعالجة CNC الدقيقة بقطع قطعة العمل وتشكيلها وفقًا للمواصفات دون تدخل يدوي من قبل مشغل الآلة.
باستخدام نموذج التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) الذي يوفره العميل ، يستخدم الميكانيكي الخبير برنامج التصنيع بمساعدة الكمبيوتر (CAM) لإنشاء التعليمات الخاصة بمعالجة الجزء. استنادًا إلى نموذج CAD ، يحدد البرنامج مسارات الأداة المطلوبة وينشئ رمز البرمجة الذي يخبر الجهاز:
■ ما هي RPMs ومعدلات التغذية الصحيحة
■ متى وأين يتم نقل الأداة و / أو الشغل
■ مدى عمق القطع
■ متى يتم تطبيق المبرد
■ أي عوامل أخرى تتعلق بالسرعة ومعدل التغذية والتنسيق
تستخدم وحدة التحكم CNC بعد ذلك رمز البرمجة للتحكم في حركات الآلة وأتمتها ومراقبتها.
اليوم ، تعد CNC ميزة مضمنة لمجموعة واسعة من المعدات ، من المخارط والمطاحن والموجهات إلى الأسلاك EDM (آلات التفريغ الكهربائي) والليزر وآلات القطع بالبلازما. بالإضافة إلى أتمتة عملية المعالجة الآلية وتعزيز الدقة ، يلغي CNC المهام اليدوية ويطلق سراح الميكانيكيين للإشراف على العديد من الآلات التي تعمل في نفس الوقت.
بالإضافة إلى ذلك ، بمجرد تصميم مسار الأداة وبرمجتها ، يمكن تشغيل جزء بأي عدد من المرات. يوفر هذا مستوى عالٍ من الدقة والتكرار ، مما يجعل العملية بدورها فعالة من حيث التكلفة وقابلة للتطوير.

المواد التي يتم تشكيلها
تشمل بعض المعادن التي يتم تشكيلها بشكل شائع الألمنيوم والنحاس والبرونز والنحاس والصلب والتيتانيوم والزنك. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا تصنيع الخشب والرغوة والألياف الزجاجية والبلاستيك مثل البولي بروبلين.
في الواقع ، يمكن استخدام أي مادة تقريبًا باستخدام ماكينات CNC دقيقة - بالطبع ، اعتمادًا على التطبيق ومتطلباته.

بعض مزايا التصنيع الدقيق باستخدام الحاسب الآلي
بالنسبة للعديد من الأجزاء والمكونات الصغيرة المستخدمة في مجموعة واسعة من المنتجات المصنعة ، غالبًا ما تكون المعالجة الدقيقة باستخدام الحاسب الآلي هي طريقة التصنيع المفضلة.
كما هو الحال في جميع طرق القطع والمعالجة تقريبًا ، تتصرف المواد المختلفة بشكل مختلف ، كما أن حجم وشكل المكون لهما تأثير كبير على العملية. ومع ذلك ، بشكل عام ، تقدم عملية التصنيع باستخدام الحاسب الآلي الدقيقة مزايا مقارنة بطرق التصنيع الأخرى.
وذلك لأن التصنيع باستخدام الحاسب الآلي قادر على تقديم:
■ درجة عالية من التعقيد الجزئي
■ تفاوتات ضيقة تتراوح عادة من ± 0.0002 بوصة (± 0.00508 ملم) إلى ± 0.0005 بوصة (± 0.0127 ملم)
■ تشطيبات سطحية ناعمة بشكل استثنائي ، بما في ذلك التشطيبات المخصصة
■ التكرار ، حتى بأحجام كبيرة
بينما يمكن للميكانيكي الماهر استخدام مخرطة يدوية لعمل جزء جودة بكميات 10 أو 100 ، ماذا يحدث عندما تحتاج إلى 1000 قطعة؟ 10000 قطعة؟ 100000 أو مليون جزء؟
باستخدام الآلات الدقيقة باستخدام الحاسب الآلي ، يمكنك الحصول على قابلية التوسع والسرعة اللازمتين لهذا النوع من الإنتاج بكميات كبيرة. بالإضافة إلى ذلك ، تمنحك قابلية التكرار العالية للتصنيع الدقيق باستخدام الحاسب الآلي أجزاءً متشابهة من البداية إلى النهاية ، بغض النظر عن عدد الأجزاء التي تقوم بإنتاجها.

هناك بعض الطرق المتخصصة جدًا في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ، بما في ذلك الأسلاك EDM (معالجة التفريغ الكهربائي) ، والآلات المضافة ، والطباعة بالليزر ثلاثية الأبعاد. على سبيل المثال ، يستخدم سلك EDM مواد موصلة - عادة المعادن - والتفريغ الكهربائي لتآكل قطعة العمل إلى أشكال معقدة.
ومع ذلك ، سنركز هنا على عمليات الطحن والخراطة - وهما طريقتان للطرح متاحتان على نطاق واسع وكثيرا ما تستخدمان في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي الدقيق.

الطحن مقابل الدوران
الطحن عبارة عن عملية تصنيع تستخدم أداة قطع أسطوانية دوارة لإزالة المواد وإنشاء الأشكال. تُنجز معدات الطحن ، المعروفة باسم المطحنة أو مركز المعالجة ، عالمًا من الأشكال الهندسية للأجزاء المعقدة على بعض أكبر الأجسام المعدنية المشكَّلة آليًا.
من الخصائص المهمة للطحن أن قطعة العمل تظل ثابتة أثناء دوران أداة القطع. بمعنى آخر ، في المطحنة ، تتحرك أداة القطع الدوارة حول قطعة العمل ، والتي تظل ثابتة في مكانها على السرير.
الدوران هو عملية قطع أو تشكيل قطعة عمل على معدات تسمى مخرطة. عادةً ما تقوم المخرطة بتدوير قطعة العمل على محور رأسي أو أفقي بينما تتحرك أداة القطع الثابتة (التي قد تدور أو لا تدور) على طول المحور المبرمج.
لا يمكن للأداة أن تدور فعليًا حول الجزء. يتم تدوير المواد ، مما يسمح للأداة بأداء العمليات المبرمجة. (هناك مجموعة فرعية من المخارط التي تدور فيها الأدوات حول سلك مزود بالبكرة ، ومع ذلك ، لم يتم تناولها هنا.)  
في الدوران ، على عكس الطحن ، تدور قطعة العمل. يتم تشغيل مخزون الأجزاء على محور دوران المخرطة ويتم توصيل أداة القطع بقطعة العمل.

دليل مقابل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي
في حين أن كل من المطاحن والمخارط متوفرة في النماذج اليدوية ، فإن آلات CNC أكثر ملاءمة لأغراض تصنيع الأجزاء الصغيرة - حيث توفر قابلية التوسع والتكرار للتطبيقات التي تتطلب إنتاج كميات كبيرة من أجزاء تحمل محكمة.
بالإضافة إلى تقديم آلات بسيطة ذات محورين تتحرك فيها الأداة في المحورين X و Z ، تشتمل معدات CNC الدقيقة على نماذج متعددة المحاور يمكن أن تتحرك فيها قطعة العمل أيضًا. هذا على عكس المخرطة حيث تقتصر قطعة العمل على الدوران وستتحرك الأدوات لإنشاء الشكل الهندسي المطلوب. 
تسمح هذه التكوينات متعددة المحاور بإنتاج أشكال هندسية أكثر تعقيدًا في عملية واحدة ، دون الحاجة إلى عمل إضافي بواسطة مشغل الماكينة. هذا لا يجعل من السهل إنتاج الأجزاء المعقدة فحسب ، بل يقلل أيضًا من فرصة خطأ المشغل أو يلغيها.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن استخدام المبرد عالي الضغط مع التصنيع الدقيق باستخدام الحاسب الآلي يضمن عدم دخول الرقائق إلى الأعمال ، حتى عند استخدام آلة ذات محور دوران عمودي.

مصانع CNC
تختلف آلات الطحن المختلفة في أحجامها ، وتكوينات المحور ، ومعدلات التغذية ، وسرعة القطع ، واتجاه تغذية الطحن ، وخصائص أخرى.
ومع ذلك ، بشكل عام ، تستخدم مصانع CNC جميعًا مغزلًا دوارًا لقطع المواد غير المرغوب فيها. يتم استخدامها لقطع المعادن الصلبة مثل الفولاذ والتيتانيوم ولكن يمكن استخدامها أيضًا مع مواد مثل البلاستيك والألمنيوم.
تم تصميم مصانع CNC للتكرار ويمكن استخدامها في كل شيء بدءًا من النماذج الأولية وحتى الإنتاج بكميات كبيرة. غالبًا ما تستخدم مطاحن CNC عالية الدقة لأعمال التسامح المحكم مثل طحن القوالب والقوالب الدقيقة.
في حين أن الطحن باستخدام الحاسب الآلي يمكن أن يحقق تحولًا سريعًا ، فإن التشطيب المطحون يخلق أجزاء ذات علامات أداة مرئية. قد ينتج أيضًا أجزاء مع بعض الحواف الحادة ونتوءات ، لذلك قد تكون هناك حاجة إلى عمليات إضافية إذا كانت الحواف والنتوءات غير مقبولة لتلك الميزات.
بطبيعة الحال ، فإن أدوات إزالة الحواف المبرمجة في التسلسل سوف تتعطل ، على الرغم من تحقيق 90 ٪ من المتطلبات النهائية على الأكثر ، مع ترك بعض الميزات للتشطيب اليدوي النهائي.
بالنسبة لإنهاء السطح ، هناك أدوات لن تنتج فقط تشطيبًا مقبولًا للسطح ، ولكن أيضًا تشطيبًا يشبه المرآة على أجزاء من منتج العمل.

أنواع مطاحن CNC
يُعرف النوعان الأساسيان من آلات الطحن بمراكز المعالجة العمودية ومراكز المعالجة الأفقية ، حيث يكون الاختلاف الأساسي في اتجاه مغزل الماكينة.
مركز المعالجة العمودية عبارة عن طاحونة يتم فيها محاذاة محور المغزل في اتجاه المحور Z. يمكن تقسيم هذه الآلات العمودية إلى نوعين:
■ طواحين السرير ، حيث يتحرك المغزل بشكل موازٍ لمحوره بينما يتحرك الجدول بشكل عمودي على محور المغزل
■ مطاحن البرج ، حيث يكون المغزل ثابتًا ويتم تحريك الطاولة بحيث يكون دائمًا متعامدًا ومتوازيًا مع محور المغزل أثناء عملية القطع
في مركز المعالجة الأفقي ، يتم محاذاة محور دوران المطحنة في اتجاه المحور ص. يعني الهيكل الأفقي أن هذه المطاحن تميل إلى شغل مساحة أكبر على أرضية ورشة الماكينة ؛ كما أنها أثقل وزناً بشكل عام وأقوى من الآلات الرأسية.
غالبًا ما تستخدم المطحنة الأفقية عند الحاجة إلى تشطيب أفضل للسطح ؛ ذلك لأن اتجاه المغزل يعني أن رقائق القطع تتساقط بشكل طبيعي ويمكن إزالتها بسهولة. (كميزة إضافية ، تساعد الإزالة الفعالة للرقائق في زيادة عمر الأداة.)
بشكل عام ، تعتبر مراكز المعالجة العمودية أكثر انتشارًا لأنها يمكن أن تكون قوية مثل مراكز المعالجة الأفقية ويمكنها التعامل مع أجزاء صغيرة جدًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المراكز الرأسية لها مساحة أصغر من مراكز المعالجة الأفقية.

مطاحن CNC متعددة المحاور
مراكز مطحنة CNC الدقيقة متوفرة بمحاور متعددة. تستخدم المطحنة ثلاثية المحاور المحاور X و Y و Z لمجموعة متنوعة من الأعمال. مع مطحنة ذات 4 محاور ، يمكن للآلة أن تدور على محور أفقي وعمودي وتحريك قطعة العمل للسماح بمعالجة مستمرة أكثر.
مطحنة ذات 5 محاور لها ثلاثة محاور تقليدية ومحورين دوارين إضافيين ، مما يتيح لقطعة العمل أن تدور أثناء تحرك رأس المغزل حولها. يتيح ذلك إمكانية تشكيل خمسة جوانب من قطعة العمل بدون إزالة قطعة العمل وإعادة ضبط الماكينة.

مخارط CNC
تحتوي المخرطة - التي تسمى أيضًا مركز الدوران - على واحد أو أكثر من محاور X و Z. تُستخدم الآلة لتدوير قطعة العمل على محورها لأداء عمليات القطع والتشكيل المختلفة ، وتطبيق مجموعة واسعة من الأدوات على قطعة العمل.
تعتبر مخارط CNC ، والتي تسمى أيضًا مخارط أدوات الحركة الحية ، مثالية لإنشاء أجزاء أسطوانية أو كروية متناظرة. مثل مصانع CNC ، يمكن لمخارط CNC التعامل مع عمليات أصغر مثل النماذج الأولية ولكن يمكن أيضًا إعدادها من أجل التكرار العالي ، مما يدعم الإنتاج بكميات كبيرة.
يمكن أيضًا إعداد مخارط CNC للإنتاج بدون استخدام اليدين نسبيًا ، مما يجعلها تستخدم على نطاق واسع في صناعات السيارات والإلكترونيات والفضاء والروبوتات والأجهزة الطبية.

كيف تعمل مخرطة CNC
باستخدام مخرطة CNC ، يتم تحميل شريط فارغ من مواد المخزون في ظرف مغزل المخرطة. هذا ظرف يحمل قطعة العمل في مكانها بينما يدور المغزل. عندما يصل المغزل إلى السرعة المطلوبة ، يتم توصيل أداة القطع الثابتة بقطعة العمل لإزالة المواد وتحقيق الشكل الهندسي الصحيح.
يمكن للمخرطة CNC أن تؤدي عددًا من العمليات ، مثل الحفر ، واللولبة ، والتثقيب ، والتوسيع ، والكسوة ، والخراطة المستدقة. تتطلب العمليات المختلفة تغييرات في الأداة ويمكن أن تزيد التكلفة ووقت الإعداد.
عند اكتمال جميع عمليات التصنيع المطلوبة ، يتم قطع الجزء من المخزون لمزيد من المعالجة ، إذا لزم الأمر. تكون مخرطة CNC بعد ذلك جاهزة لتكرار العملية ، مع وقت إعداد إضافي ضئيل أو بدون وقت مطلوب عادةً.
يمكن أن تستوعب مخارط CNC أيضًا مجموعة متنوعة من مغذيات القضبان الأوتوماتيكية ، والتي تقلل من كمية المناولة اليدوية للمواد الخام وتوفر مزايا مثل ما يلي:
■ تقليل الوقت والجهد اللازمين لمشغل الماكينة
■ دعم barstock لتقليل الاهتزازات التي يمكن أن تؤثر سلبًا على الدقة
■ اسمح لأداة الماكينة بالعمل بسرعات مثالية للمغزل
■ تقليل أوقات التغيير
■ تقليل النفايات المادية

أنواع مخارط CNC
يوجد عدد من أنواع المخارط المختلفة ، ولكن الأكثر شيوعًا هي مخارط CNC ثنائية المحاور والمخارط الأوتوماتيكية ذات النمط الصيني.
تستخدم معظم مخارط CNC الصينية واحدًا أو اثنين من المغازل الرئيسية بالإضافة إلى واحد أو اثنين من المغازل الخلفية (أو الثانوية) ، مع النقل الدوراني المسؤول عن الأول. يقوم المغزل الرئيسي بعملية المعالجة الأولية بمساعدة جلبة التوجيه. 
بالإضافة إلى ذلك ، تأتي بعض المخارط ذات الطراز الصيني مجهزة برأس أداة ثانٍ يعمل كمصنع CNC.
مع مخرطة أوتوماتيكية على الطراز الصيني CNC ، يتم تغذية المواد المخزنة من خلال محور دوران رأس منزلق إلى جلبة توجيه. يسمح هذا للأداة بقطع المواد بالقرب من النقطة التي يتم فيها دعم المادة ، مما يجعل الآلة الصينية مفيدة بشكل خاص للأجزاء الطويلة والنحيلة المخروطة وللتصنيع الميكروي.
يمكن لمراكز الخراطة CNC متعددة المحاور والمخارط ذات النمط الصيني إنجاز عمليات تصنيع متعددة باستخدام آلة واحدة. هذا يجعلها خيارًا فعالًا من حيث التكلفة للهندسات المعقدة التي تتطلب خلاف ذلك تغييرات متعددة في الأدوات أو الأدوات باستخدام معدات مثل مطحنة CNC التقليدية.