ساخت CNC سه محوره همزمان

فصل اول :

ساخت CNC سه محوره همزمان

گفتار اول : مقدمه ای بر CNC

ما برای ساخت یک CNC سه محوره باید یک نقطه آغاز داشته باشیم و یک نقطه پایان. نقطه آغاز ما در این فصل یک طرح سه بعدی بسیار زیبا و ظریف در ذهنمان می باشد که مثلا بر روی یک قطعه چوبی حکاکی شده است و نقطه پایان ، قرار دادن آن طرح سه بعدی زیبا و البته حکاکی شده توسط CNC که ساخته ایم بر روی میز می باشد . طرح داخل ذهن ما نقطه شروع ماست . این طرح می تواند هر چیز باشد ، فرض می کنیم این طرح ، طرح سه بعدی موبایل شما می باشد که می خواهیم بر روی یک قطعه مثلا مسی یا برنجی و یا چوبی پیاده کنیم . چطور است ؟

در فاز اول باید این طرح را به روشی وارد کامپیوتر نماییم . در تمامی مباحثی که در آینده مطرح می شود ، برای هر کاری راه حل های بسیار متنوعی وجود دارد ؛ اما ما برای اینکه زودتر به انتهای راه برسیم فعلا فقط یک روش را انتخاب می کنیم . بعدا برمی گردیم و در همه کارها ، تمام راه حل ها و معایب و مزایای هر کدام را تشریح می نمائیم . مثلا برای ورود طرح به کامپیوتر راههای مختلفی وجود دارد . مانند اندازه برداری فیزیکی به روش CMM و یا طراحی کامپیوتری با انواع و اقسام نرم افزارها ولی ما فعلا به همان دلیل گفته شده فقط یک روش را برمیگزینیم و آن استفاده از نرم افزار ArtCam است . پس شما باید برای اولین قدم ، نرم افزار آرت کم ArtCam را تهیه کنید . قیمت بالایی ندارد ، ( حدود 8000 تومان ) آن را می توانید از بازار رضا واقع در چهارراه ولیعصر تهران تهیه کنید. البته توصیه ما این است که هر چند وقت یکبار به بازار رضا سری بزنید و انواع و اقسام نرم افزارهای CAD/CAM که معمولا به روز هم می باشد را مرور نمایید . فکر کنم نرم افزار ArtCam در فروشگاه CNCkaran هم وجود داشته باشد . به هر حال با این کار با یک تیر دو نشان زده اید . اولا طراحی سه بعدی موبایل خود را در محیط آن انجام می دهید و ثانیا شما می توانید این طرح را بصورت Gcode که زبان استاندارد CNC ها می باشد در آورید . این کاربه راحتی با آرت کم انجام می شود . شاید کار با این نرم افزار سخت باشد اما بعد از انجام چند پروژه می بینید که برنامه نویسان شرکت دل کم DelCam . این نرم افزار را چه هنرمندانه طراحی کرده اند. به هر حال اگر خودتان در یادگیری آن مشکل داشتید می توانید با این حقیر تماسی بگیرید جواب شما را در حد توان خواهم داد . ترجیحا اگر مکالمات فیمابین بیشتر از 10 دقیقه نشود بهتر است .  البته در فصل سوم ArtCam را به همراه جزئیات و نکاتش کاربردی آن توضیح خواهم داد .

با این اوصاف شما با نرم افزار Artcam ، طرح ذهنی خود را تبدیل به یک Gcode استاندارد نموده اید. حالا شما یک اینترفیس می خواهید. باید یک قدم جلوتر برویم و این Gcode ها را تبدیل به سیگنال های الکتریکی قابل فهم برای مدارات الکترونیک نماییم. اصلا غصه کلی بودن مطالب را نخورید ما برخواهیم گشت و تمام جزئیات را به تفصیل تشریح خواهیم کرد. فعلا اینترفیس لازم داریم . اینتر فیس ها نرم افزارهای سطح پایینی هستند که برنامه های بالادستی مثل G-Code ها را تبدیل به زبان ماشین و منطق قابل فهم برای پردازشگرها می کنند . یک لحظه دست نگه دارید ، قبل از اینکه اینتر فیس ها را انتخاب کنید و اطلاعاتی راجع به آن بدست آورید ، باید بدانید پردازشگر شما و یا بهتر بگویم کنترلر شما چه مدلی می باشد .  پس اول باید مدل کنترلر انتخاب شود . یک نکته قشنگ را اینجا بگویم و آن اینکه همه کنترلرها ، اینتر فیس های مرتبط با خود را به صورت CD یا DVD به همراه خود دارند. . پس به همراه هر کنترلر ، اینترفیس آن موجود می باشد و می توانید تهیه کنید .  اگر سوالی در خصوص نحوه انتخاب کنترلر برای دستگاه خود دارید به جناب مهندس آتش زران 77521028 – 021 زنگی بزنید . ایشان متخصص میکروپروسسور می باشند و با همه کنترلرهای معروف جهان کار کرده اند . ایشان ( گروه فنی و مهندسی آرمان افزار ) بهمراه CNCkaran به زودی یکی از قویترین کنترلر های جهان را روانه بازار می نمایند . نام شخم گر را ببرید ، احترام میگذارند و به سئوالاتتان جواب می دهند . خیلی ساده است چون من خاک پای این عزیز و سایر عزیزان هستم .

با جناب مهندس ترک 09121983070 هم می توانید تماس بگیرید تا چند وقت پیش نصف سهام کنترلر معروف رادونیکس ( قویترین کنترلر حال حاضر ایرانی ) برای این حقیر بود و اکنون نیز ایشان تحت حمایت CNCkaran می باشند. آقای دهقان 09121778487 ( صاحب شرکت بزرگ صفر و یک حک ) هم صاحب نظر می باشند . آقای جعفری ، آقای برته ، آقای فریدونی ، آقای سرایانی و ... همگی در لیست ارائه دهندگان کنترلر می باشند با هر کدام که تماس داشتید سلام گرم ما را برسانید . البته ما یک راه حل خیلی خیلی ساده تر  هم در پیش پای شما عزیزان گذاشته ایم . با جناب شیخ احمدی در دفتر لاله زارمان تماسی بگیرید و از آخرین کنترلر های موجود در ایران با مناسبترین قیمت آگاهی یابید .

البته در این دفتر آخرین اطلاعات در مورد همه قطعات مورد نیاز دستگاههای CNC  از بال اسکرو و ال ام گاید گرفته تا سرو موتور و اینورتر و ... همگی موجود می باشد. مشاوره رایگان جهت کاهش اشتباهات ، همواره از سیاستهای بوده و می باشد .

ادامه می دهیم اکنون شما فرض کنید یک کنترلر مثل فانوک را انتخاب کرده اید. کاری که باید انجام دهید این است که کابل کنترلر را از یک طرف به کامپیوتر وصل می نمائید و نرم افزار مربوطه را نصب می کنید . نرم افزار را که همان اینترفیس می باشد را اجرا می کنید. برنامه G-Code خودتان را که در آرت کم نوشته بودید را load می کنید . بصورت اتوماتیک فایل شما از طریق کابل مربوطه وارد کنترلر می شود . البته اگر شما خواستید خودتان کنترلر بسازید ، آن هم دور از ذهن نیست و اگر خدا بخواهد روش ساخت انواع آنها را خدمتتان خواهم گفت .پس تا اینجا ما قطعه سه بعدی ذهنی خود را توسط آرت کم طراحی سه بعدی کردیم ، آنرا به Gcode تبدیل کردیم ، از طریق برنامه اینترفیس، آنرا وارد میکرو پروسسور کنترلر نموده ایم و کنترلر تعدادی سیگنال به ما می دهد.

حال سه عدد سرو موتور تهیه کنید. سرو موتورها پک های کاملی از یک سیستم موتوری فیدبک دار بسیار عالی هستند که در دستگاههای CNC کاربرد فراوانی دارند . همراه هر سرو موتوری یک درایو و تعدادی کابل می باشد. یکی از کابلها از درایو به کنترلر وصل می گردد و دو تای دیگر از کابلها به موتور اتصال می یابند . یکی از آنها برای قدرت و دومی برای انکودر سرو استفاده می شوند . این کابل ها را وصل نمایید .

وصل کردن دو کابل سمت موتور بسیار ساده است . تعداد پین ها و نوع کانکتورها بگونه ای است که جهت این اتصال هیچ هوشی نمی خواهد . کابل سوم هم برای ارتباط درایو با کنترلر می باشد . این کابل یک مقدار خیلی کم آی کیو می خواهد . باید در کتابچه سرو موتور صفحه اتصالات را پیدا کنید . در کتابچه کنترلر هم همینطور آن وقت سیم مربوط به سیگنال در کنرلر  را به سیم مربوط به سیگنال در درایو و همچنین سیم دایرکشن یا جهت را به دایرکشن ، صفرانکودر را به صفرانکودر و پین خطا را به پین خطا وصل نمائید . بعدا مفصل در این زمینه توضیح خواهم داد . کار سختی نیست یک دانش آموز سوم راهنمایی با یکبار آموزش کاملا متوجه خواهد شد و از پس آن برخواهد آمد .کابل چهارم کابل برق درایو می باشد که وظیفه آن تامین برق مورد نیاز درایو ها می باشد. این کابل هم در همان صفحه اتصالات درایوها نشان داده شده است . یک طرف به برق تک فاز یا سه فاز وصل می شود و یک طرف دیگر کابل به دو یا سه سوکت نشان داده شده روی درایو که در نقشه برقی آن مشخص است وصل می شود . درصورتیکه کابلها را درست وصل کرده باشید ( بر طبق کاتالوگ سرو موتور و درایو مربوطه ) همان خروجی سیگنال کنترلر را که گفته بودیم از طریق کابلها  وارد درایوها شده درایوها نیز بر طبق دستورات وارده موتورها را حرکت می دهند. باید جالب باشد. تا اینجا تئوری ذهنی شما تبدیل به یک سری حرکت در موتورها شده است . توان موتور چقدر باشد ، سرعت آن چقدر و ... همه را بعدا خواهیم گفت فعلا ادامه می دهیم و ذهن خود را به دوران محور موتور معطوف می کنیم. گرچه ما زیاد حرف زده ایم اما تا اینجا شما فقط چند تا کابل وصل کرده اید و نباید کار سختی بوده باشد.

اکنون وقت خریدن سه عدد کوپلینگ ، سه عدد بال اسکرو به همراه مهره آن و 9 عدد هلدر های نگهدارنده ابتدا و انتهای بال اسکروها و همچنین مهره آنها می باشد. یک طرف کوپلینگ را به موتور ببندید و طرف دیگر آن را به ابتدای بال اسکرو وصل نمایید . این اتصال باعث می شود تا دوران محور موتور به بال اسکرو منتقل شده و دوران بال اسکرو باعث جلو و عقب رفتن مهره بال اسکرو می شود . با این کار ما حرکت دورانی را به حرکت خطی تبدیل کرده ایم. حرکتهای دورانی نا مفهوم به حرکتهای خطی نا مفهوم . گاهی وقت ها دوران سریع ، یک دفعه دوران معکوس ، آرام ، تند و ... خلاصه حرکتهای نامفهوم . اگر یک میزی بسازیم و این بال اسکرو ها را روی آن سوار کنیم، حرکت محورها بخوبی نمایان می شود و فقط کافی است بر روی محور آخر یک عدد اسپیندل موتور نصب نماییم تا آن به عملیات کنده کاری بپردازد و سه عدد موتور ما مسیرهای کنده کاری را به اجرا در بیاورند .

 ساخت میز یکی از سنگین ترین کارهای ساخت دستگاه CNC می باشد و ما آن را به سادگی به شما آموزش می دهیم . چون چیز خاصی ندارد . ریل های مخصوص CNC از قبل آماده است . هم قدرت مورد نیاز را بدست می دهد و هم دقت بسیار بالایی در حد میکرون دارد . فقط پول مورد نیاز است و دارایی به تخصص ربطی ندارد . روش های مونتاژ هم در کاتالوگها آورده شده البته یکی از ساده ترین روش ها را خدمتتان عرض خواهم کرد . به گونه ای که همه خطاهای ناشی از ساخت میز را بتوان با این روش مونتاژ برطرف نمود . یعنی با این روش ساخت میز هم بسیار ساده می شود من یک دستگاه CNC ماشین منبت با ابعاد 6 متر در 3 متر در 3 متر را بگونه ای طراحی کردم که همه خطاهای ناشی از ساخت در سیستم حذف می شد و علیرغم حرکت 5 محور همزمان و کارکرد 16 موتور اسپیندل ، دقت دستگاه در حد مورد نیاز قبل از شروع طراحی بود با این روش و با یک دریل دستی می توانید این CNC غول پیکر را بسازید . بعضی دوستان طعنه می زنند که مسائل را خیلی ساده می گیری اما وقتی به خلقت پیچیده انسان که همگی عجیب الخلقه بودن آن را تائید می کنند می نگریم و خالق آن را می بینیم که از عبارت "کن فیکون" استفاده می کند یعنی ما می گوئیم "بشو و می شود" و از سوی دیگر از روح همان خدا و همان خالق در کالبد ما دمیده شده است " نفخت من روحی " پس زانو زدن در برابر 5 محوره و 7 محوره و 11 محوره کمی عجیب و غریب است . من گلایه دوستان را نمی پذیرم و ادامه می دهم و شما هم مطمئن باشید می توانید. فقط یک شرط دارد آن هم اینکه بخواهید.

به میز ساده خودمان بر می گردیم . ابتدا پروفیل ها را جوش می دهیم و سپس ریل های راهنما را سوار می کنیم ، بر روی هر ریل چند واگن نصب است که محور X را بر روی میز حرکت می دهند . به همین ترتیب محور Y را بر روی محور X و محور Z را بر روی محور Y حرکت می دهند . قبل از نصب بال اسکروها و موتورها ، وقتی محورها بر روی یکدیگر سوار می کنیم باید بتوانیم با دست آنها را به راحتی و بصورت روان بر روی هم حرکت دهیم . در صورتیکه به حرکتهای روان رسیدید مشغول نصب موتورها و بال اسکروها شوید . بعد از نصب موفق و راه اندازی سیستم شما باید حرکت محورها را مشاهده نمائید . همان گونه که گفته شد اگر بر روی محور آخر یک اسپیندل نصب شود ، اسپیندل مذکور طرح ذهن شما را حکاکی می نماید .

بعد از اتمام عملیات کنده کاری روی قطعه کار ، طرح ذهنی شما آماده می شود. ساختن میز ، نصب بال اسکروها و در کل عملیات مونتاژ گرچه عملیات ساده ای نیست اما سخت هم نمی باشد. همانطور که تمامی عملیات کامپیوتری و الکترونیکی لازم در اینترفیس و کنترلر و درایو و ... دیده شده و شما فقط چند کابل را وصل می نمایید، در قسمت مکانیک هم تمامی لقی های مجاز و حرکتهای روان در عین حال پرقدرت ، در تجهزات مکانیکی نظیر گاید های خطی LMGuide بال اسکروها BallScrew و ... دیده شده است . اگر در کودکی توانایی درست کردن بادبادک را داشته باشید از پس این کار هم بر می آیید . پس کار سختی نباید باشد.

ساخت CNC همین است؛ یک سری قاعده ساده . بهتر است این قواعد را در زیر لیست نماییم :
1- یک کامپیوتر تهیه کنید
2- نرم افزار آرت کم را تهیه نمایید و نصب نمایید. کار با آرت کم را یاد بگیرید و طرح ذهنی خود را بر روی آن بکشید.
3- طرح تکمیل شده را به Gcode تبدیل کنید.
4- یک کنترلر تهیه کنید . اینترفیس آن را روی کامپیوتر نصب کنید و کابل های مربوطه را نصب نمایید. از درون اینترفیس Gcode را بارگذاری نمایید و سیموله آنرا ببینید.
5- سه عدد سرو موتور تهیه کنید . درایو های آن را به کنترلر و سرو موتورها وصل نمایید . دوباره چک کنید . باید سرو موتورها دوران داشته باشند.
6- سه عدد کوپلینگ ، سه عدد بال اسکرو و مهره و نه عدد هولدر جهت ابتدا و انتها و همچنین مهره بال اسکرو تهیه کنید. بال اسکرو ها را توسط کوپلینگ به موتورها وصل نمایید.
7- میز و سه محور متحرک را بسازید و بال اسکرو ها را روی آنها نصب نمایید.
8- یک عدد اسپیندل موتور ، یک عدد کولت و یک عدد ابزار حک تهیه نمایید و اسپیندل را روی محور انتهایی نصب نموده ابزار و کولت را روی اسپیندل ببندید.
9- قطعه کار را روی میز محکم نموده و استارت نمایید. مدتی بعد قطعه آماده را بردارید.