هل تعرف عملية تصنيع الأجزاء الدقيقة عالية السرعة في مركز التصنيع؟

تحليل تدفق معالجة الأجزاء الدقيقة عالية السرعة في مراكز التصنيع

أولا: المقدمة
تلعب مراكز التصنيع دورًا محوريًا في مجال معالجة القطع الدقيقة عالية السرعة. فهي تتحكم في أدوات الآلة من خلال المعلومات الرقمية، مما يُمكّنها من تنفيذ مهام المعالجة المحددة تلقائيًا. تضمن طريقة المعالجة هذه دقة معالجة عالية للغاية وجودة مستقرة، كما أنها سهلة التشغيل الآلي، وتتميز بإنتاجية عالية ودورة إنتاج قصيرة. وفي الوقت نفسه، تُقلل من استخدام معدات المعالجة، وتلبي احتياجات تجديد واستبدال المنتجات بسرعة، وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالتصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) لتحقيق التحول من التصميم إلى المنتجات النهائية. بالنسبة للمتدربين الذين يتعلمون سير معالجة القطع الدقيقة عالية السرعة في مراكز التصنيع، من المهم للغاية فهم الروابط بين كل عملية وأهمية كل خطوة. ستتناول هذه المقالة سير المعالجة بالكامل، من تحليل المنتج إلى الفحص، وتوضح ذلك من خلال حالات محددة. مواد الحالة هي ألواح مزدوجة اللون أو زجاج شبكي.

 

II. تحليل المنتج
(أ) الحصول على معلومات التكوين
تحليل المنتج هو نقطة البداية لتدفق المعالجة بأكمله. خلال هذه المرحلة، نحتاج إلى الحصول على معلومات كافية حول التركيب. بالنسبة لأنواع مختلفة من الأجزاء، تكون مصادر معلومات التركيب واسعة النطاق. على سبيل المثال، إذا كان جزءًا من هيكل ميكانيكي، فنحن بحاجة إلى فهم شكله وحجمه، بما في ذلك بيانات الأبعاد الهندسية مثل الطول والعرض والارتفاع وقطر الثقب وقطر العمود. ستحدد هذه البيانات الإطار الأساسي للمعالجة اللاحقة. إذا كان جزءًا ذو أسطح منحنية معقدة، مثل شفرة محرك طائرة، يلزم الحصول على بيانات دقيقة حول محيط السطح المنحني، والتي يمكن الحصول عليها من خلال تقنيات متقدمة مثل المسح ثلاثي الأبعاد. بالإضافة إلى ذلك، تُعد متطلبات التفاوت للأجزاء أيضًا جزءًا أساسيًا من معلومات التركيب، والتي تنص على نطاق دقة المعالجة، مثل التفاوت في الأبعاد وتفاوت الشكل (الاستدارة والاستقامة، إلخ)، وتفاوت الموضع (التوازي والعمودية، إلخ).

 

(ب) تحديد متطلبات المعالجة
إلى جانب معلومات التركيب، تُركّز عملية تحليل المنتج على متطلبات المعالجة، بما في ذلك خصائص المواد المستخدمة. تؤثر خصائص المواد المختلفة، كالصلابة والمتانة والليونة، على اختيار تقنية المعالجة. على سبيل المثال، قد تتطلب معالجة أجزاء الفولاذ السبائكي عالي الصلابة استخدام أدوات قطع ومعايير قطع خاصة. كما تُعدّ متطلبات جودة السطح جانبًا مهمًا. على سبيل المثال، قد يتطلب خشونة السطح في بعض الأجزاء البصرية عالية الدقة أن تصل إلى مستوى النانومتر. بالإضافة إلى ذلك، هناك متطلبات خاصة، مثل مقاومة الأجزاء للتآكل والاهتراء. قد تتطلب هذه المتطلبات عمليات معالجة إضافية بعد المعالجة.

 

ثالثًا: التصميم الجرافيكي
(أ) أساس التصميم بناءً على تحليل المنتج
يعتمد التصميم الجرافيكي على تحليل مفصل للمنتج. مع الأخذ في الاعتبار معالجة الختم كمثال، يجب أولاً تحديد الخط وفقًا لمتطلبات المعالجة. إذا كان ختمًا رسميًا، فيمكن استخدام خط سونغ القياسي أو خط سونغ المقلد؛ إذا كان ختمًا فنيًا، يكون اختيار الخط أكثر تنوعًا، ويمكن أن يكون نص ختم أو نصًا كتابيًا وما إلى ذلك، والتي لها حس فني. يجب تحديد حجم النص وفقًا للحجم الكلي والغرض من الختم. على سبيل المثال، يكون حجم نص ختم شخصي صغير صغيرًا نسبيًا، بينما يكون حجم نص ختم رسمي لشركة كبيرة كبيرًا نسبيًا. نوع الختم مهم أيضًا. هناك أشكال مختلفة مثل الدائري والمربع والبيضاوي. يجب أن يأخذ تصميم كل شكل في الاعتبار تخطيط النص الداخلي والأنماط.

 

(ب) إنشاء الرسومات باستخدام برامج احترافية
بعد تحديد هذه العناصر الأساسية، يجب استخدام برامج تصميم جرافيك احترافية لإنشاء الرسومات. للرسومات البسيطة ثنائية الأبعاد، يمكن استخدام برامج مثل AutoCAD. في هذه البرامج، يمكن رسم مخطط القطعة بدقة، وتحديد سمك ولون الخطوط، وما إلى ذلك. أما بالنسبة للرسومات ثلاثية الأبعاد المعقدة، فيجب استخدام برامج النمذجة ثلاثية الأبعاد مثل SolidWorks وUG. يمكن لهذه البرامج إنشاء نماذج قطع ذات أسطح منحنية معقدة وهياكل صلبة، ويمكنها إجراء تصميم بارامتري، مما يُسهّل تعديل الرسومات وتحسينها. أثناء عملية تصميم الرسومات، يجب أيضًا مراعاة متطلبات تقنية المعالجة اللاحقة. على سبيل المثال، لتسهيل إنشاء مسارات الأدوات، يجب أن تكون الرسومات مقسمة إلى طبقات وتقسيمات معقولة.

 

رابعًا: تخطيط العمليات
(أ) خطوات معالجة التخطيط من منظور عالمي
تخطيط العملية هو تحديد كل خطوة معالجة بشكل معقول من منظور شامل بناءً على تحليل متعمق لمظهر ومتطلبات معالجة قطعة العمل. يتطلب هذا مراعاة تسلسل المعالجة وطرق المعالجة وأدوات القطع والتجهيزات المستخدمة. بالنسبة للأجزاء ذات الميزات المتعددة، من الضروري تحديد الميزة التي يجب معالجتها أولاً وأيها يجب معالجتها لاحقًا. على سبيل المثال، بالنسبة للجزء الذي يحتوي على كل من الثقوب والمستويات، عادةً ما تتم معالجة المستوى أولاً لتوفير سطح مرجعي مستقر لمعالجة الثقوب اللاحقة. يعتمد اختيار طريقة المعالجة على مادة وشكل القطعة. على سبيل المثال، يمكن اختيار الخراطة والطحن وما إلى ذلك لمعالجة السطح الدائري الخارجي؛ ويمكن اعتماد الحفر والتجويف وما إلى ذلك لمعالجة الثقوب الداخلية.

 

(ب) اختيار أدوات القطع والتجهيزات المناسبة
يُعد اختيار أدوات القطع وتركيباتها جزءًا مهمًا من تخطيط العمليات. هناك أنواع مختلفة من أدوات القطع، بما في ذلك أدوات الخراطة، وأدوات الطحن، ورؤوس الحفر، وأدوات التجويف، وغيرها، ولكل نوع منها طراز ومعايير مختلفة. عند اختيار أدوات القطع، يجب مراعاة عوامل مثل مادة القطعة، ودقة المعالجة، وجودة سطح المعالجة. على سبيل المثال، يمكن استخدام أدوات قطع الفولاذ عالي السرعة لمعالجة قطع سبائك الألومنيوم، بينما تُستخدم أدوات قطع الكربيد أو أدوات قطع السيراميك لمعالجة قطع الفولاذ المقسى. وظيفة التركيبات هي تثبيت قطعة العمل لضمان ثباتها ودقتها أثناء عملية المعالجة. تشمل أنواع التركيبات الشائعة ظرفًا ثلاثي الفك، وظرفًا رباعي الفك، وزراديًا مسطح الفم. بالنسبة للقطع ذات الأشكال غير المنتظمة، قد يلزم تصميم تركيبات خاصة. عند تخطيط العمليات، يجب اختيار التركيبات المناسبة وفقًا لشكل القطعة ومتطلبات معالجتها لضمان عدم إزاحة قطعة العمل أو تشوهها أثناء عملية المعالجة.

 

V. إنشاء المسار
(أ) تنفيذ تخطيط العمليات من خلال البرمجيات
توليد المسارات هو عملية تنفيذ تخطيط العمليات بدقة من خلال البرامج. في هذه العملية، تُدخل الرسومات المصممة ومعلمات العملية المخطط لها في برامج برمجة التحكم الرقمي مثل MasterCAM وCimatron. تُولّد هذه البرامج مسارات الأدوات بناءً على المعلومات المُدخلة. عند توليد مسارات الأدوات، يجب مراعاة عوامل مثل نوع وحجم ومعايير قطع أدوات القطع. على سبيل المثال، في عمليات الطحن، يجب ضبط قطر أداة الطحن وسرعة دورانها ومعدل التغذية وعمق القطع. يحسب البرنامج مسار حركة أداة القطع على قطعة العمل وفقًا لهذه المعلمات، ويُولّد رموز G وM المقابلة. تُوجّه هذه الرموز أداة الماكينة أثناء المعالجة.

 

(ب) تحسين معلمات مسار الأداة
في الوقت نفسه، تُحسَّن معلمات مسار الأداة من خلال ضبطها. يُحسّن هذا المسار كفاءة المعالجة، ويُخفِّض تكاليفها، ويُحسِّن جودتها. على سبيل المثال، يُمكن تقليل وقت المعالجة بضبط معلمات القطع مع ضمان دقتها. يجب أن يُقلِّل مسار الأداة المُناسب من شوط الخمول، ويُحافظ على حركة القطع المُستمرة أثناء عملية المعالجة. بالإضافة إلى ذلك، يُمكن تقليل تآكل أداة القطع من خلال تحسين مسارها، وإطالة عمرها الافتراضي. على سبيل المثال، من خلال اعتماد تسلسل واتجاه قطع مُناسبَين، يُمكن منع تكرار عملية القطع أثناء عملية المعالجة، مما يُقلِّل من تأثيرها على الأداة.

 

سادسا. محاكاة المسار
(أ) التحقق من المشاكل المحتملة
بعد إنشاء المسار، لا يكون لدينا عادةً انطباع بديهي عن أدائه النهائي على أداة الماكينة. تهدف محاكاة المسار إلى التحقق من وجود مشاكل محتملة لتقليل معدل الخردة في المعالجة الفعلية. أثناء عملية محاكاة المسار، يتم عادةً التحقق من تأثير مظهر قطعة العمل. من خلال المحاكاة، يمكن معرفة ما إذا كان سطح القطعة المعالجة أملسًا، وما إذا كانت هناك علامات أداة أو خدوش أو عيوب أخرى. في الوقت نفسه، من الضروري التحقق مما إذا كان هناك قطع زائد أو ناقص. سيؤدي القطع الزائد إلى أن يكون حجم القطعة أصغر من الحجم المصمم، مما يؤثر على أدائها؛ وسيؤدي القطع الناقص إلى زيادة حجم القطعة وقد يتطلب معالجة ثانوية.

 

(ب) تقييم عقلانية تخطيط العملية
بالإضافة إلى ذلك، من الضروري تقييم مدى معقولية تخطيط مسار العملية. على سبيل المثال، من الضروري التحقق من وجود أي انعطافات غير معقولة أو توقفات مفاجئة، وما إلى ذلك، في مسار الأداة. قد تُسبب هذه الحالات تلفًا لأداة القطع وانخفاضًا في دقة المعالجة. من خلال محاكاة المسار، يُمكن تحسين تخطيط العملية بشكل أكبر، وتعديل مسار الأداة ومعامِلات المعالجة لضمان معالجة القطعة بنجاح أثناء عملية المعالجة الفعلية، وضمان جودة المعالجة.

 

٧. مخرجات المسار
(أ) العلاقة بين البرمجيات وأداة الآلة
يُعدّ إخراج المسار خطوةً أساسيةً لتنفيذ برمجة تصميم البرامج على الآلة. فهو يُنشئ اتصالاً بين البرنامج والآلة. أثناء عملية إخراج المسار، يجب نقل رموز G وM المُولّدة إلى نظام التحكم في الآلة عبر طرق نقل مُحددة. تشمل طرق النقل الشائعة اتصال المنفذ التسلسلي RS232، واتصالات Ethernet، ونقل واجهة USB. أثناء عملية النقل، يجب ضمان دقة وسلامة الرموز لتجنب فقدانها أو حدوث أخطاء فيها.

 

(ب) فهم معالجة مسار الأداة اللاحقة
بالنسبة للمتدربين ذوي الخلفية المهنية في التحكم الرقمي، يُمكن فهم مخرجات المسار على أنها عملية معالجة لاحقة لمسار الأداة. الغرض من المعالجة اللاحقة هو تحويل الرموز المُولّدة بواسطة برامج برمجة التحكم الرقمي العامة إلى رموز يُمكن لنظام التحكم في أداة آلية مُحددة التعرف عليها. تختلف متطلبات تنسيق وتعليمات الرموز باختلاف أنواع أنظمة التحكم في أدوات الآلية، لذا فإن المعالجة اللاحقة ضرورية. أثناء عملية المعالجة اللاحقة، يجب ضبط الإعدادات وفقًا لعوامل مثل طراز أداة الآلية ونوع نظام التحكم لضمان تحكم رموز الإخراج بشكل صحيح في أداة الآلية التي ستُعالجها.

 

ثامناً. المعالجة
(أ) تحضير أداة الآلة وضبط المعلمات
بعد اكتمال مسار الإخراج، تبدأ مرحلة المعالجة. أولًا، يجب تجهيز أداة الماكينة، بما في ذلك التحقق من سلامة جميع أجزائها، مثل سلامة عمل المغزل، وسكة التوجيه، وقضيب اللولب. بعد ذلك، يجب ضبط معلمات أداة الماكينة وفقًا لمتطلبات المعالجة، مثل سرعة دوران المغزل، ومعدل التغذية، وعمق القطع. يجب أن تتوافق هذه المعلمات مع تلك المحددة أثناء عملية توليد المسار لضمان سير عملية المعالجة وفقًا لمسار الأداة المحدد مسبقًا. في الوقت نفسه، يجب تثبيت قطعة العمل بشكل صحيح على التركيب لضمان دقة وضعها.

 

(ب) مراقبة وضبط عملية المعالجة
أثناء عملية المعالجة، يجب مراقبة حالة تشغيل أداة الماكينة. من خلال شاشة عرض أداة الماكينة، يمكن ملاحظة التغييرات في معلمات المعالجة مثل حمل المغزل وقوة القطع في الوقت الفعلي. في حال وجود أي معلمة غير طبيعية، مثل حمل المغزل الزائد، فقد يكون سببها عوامل مثل تآكل الأداة ومعلمات القطع غير المعقولة، ويجب تعديلها على الفور. في الوقت نفسه، يجب الانتباه إلى الصوت والاهتزاز في عملية المعالجة. قد تشير الأصوات والاهتزازات غير الطبيعية إلى وجود مشكلة في أداة الماكينة أو أداة القطع. أثناء عملية المعالجة، يجب أيضًا أخذ عينات من جودة المعالجة وفحصها، مثل استخدام أدوات القياس لقياس حجم المعالجة ومراقبة جودة سطح المعالجة، واكتشاف المشكلات في الوقت المناسب واتخاذ التدابير اللازمة لتحسينها.

 

IX. التفتيش
(أ) استخدام وسائل التفتيش المتعددة
الفحص هو المرحلة الأخيرة من عملية المعالجة، وهو خطوة حاسمة لضمان جودة المنتج. خلال عملية الفحص، تُستخدم وسائل فحص متعددة. لفحص دقة الأبعاد، يمكن استخدام أدوات قياس مثل الفرجار الورنييه، والميكرومتر، وأجهزة القياس ثلاثية الإحداثيات. تُعد الفرجار الورنييه والميكرومتر مناسبة لقياس الأبعاد الخطية البسيطة، بينما تقيس أجهزة القياس ثلاثية الإحداثيات بدقة الأبعاد ثلاثية الأبعاد وأخطاء الشكل للأجزاء المعقدة. لفحص جودة السطح، يمكن استخدام مقياس خشونة السطح لقياس خشونة السطح، ويمكن استخدام المجهر الضوئي أو المجهر الإلكتروني لمراقبة مورفولوجيا السطح المجهرية، والتحقق من وجود شقوق أو مسام أو عيوب أخرى.

 

(ب) تقييم الجودة والتغذية الراجعة
بناءً على نتائج الفحص، تُقيّم جودة المنتج. إذا استوفت جودة المنتج متطلبات التصميم، يُمكن نقله إلى العملية التالية أو تعبئته وتخزينه. أما إذا لم تستوفِ جودة المنتج المتطلبات، فيجب تحليل الأسباب. قد يكون ذلك بسبب مشاكل في العملية، أو مشاكل في الأدوات، أو أعطال في الآلات، وما إلى ذلك أثناء عملية المعالجة. يجب اتخاذ إجراءات لتحسين الجودة، مثل تعديل معلمات العملية، واستبدال الأدوات، وإصلاح الآلات، وما إلى ذلك، ثم تُعاد معالجة القطعة حتى يتم التأكد من جودة المنتج. في الوقت نفسه، يجب إرجاع نتائج الفحص إلى مسار المعالجة السابق لتوفير أساس لتحسين العملية وتحسين الجودة.

 

العاشر. الملخص
إن عملية معالجة الأجزاء الدقيقة عالية السرعة في مراكز التصنيع نظام معقد ودقيق. كل مرحلة، من تحليل المنتج إلى الفحص، مترابطة ومؤثرة. ولا يمكن معالجة الأجزاء الدقيقة عالية السرعة بكفاءة وجودة عالية إلا من خلال الفهم العميق لأهمية كل مرحلة وطرق تشغيلها، والاهتمام بالعلاقة بينها. ينبغي على المتدربين اكتساب الخبرة وتحسين مهارات المعالجة من خلال الجمع بين التعلم النظري والتطبيق العملي خلال عملية التعلم، لتلبية احتياجات التصنيع الحديث لمعالجة الأجزاء الدقيقة عالية السرعة. وفي الوقت نفسه، ومع التطور المستمر للعلوم والتكنولوجيا، تُحدّث تكنولوجيا مراكز التصنيع باستمرار، ويحتاج تدفق المعالجة إلى التحسين والتطوير المستمرين لتحسين كفاءة المعالجة وجودتها، وخفض التكاليف، وتعزيز تطوير الصناعة التحويلية.