في قطاع التصنيع اليوم، أصبحت أدوات ماكينات CNC ركيزةً أساسيةً للإنتاج بفضل قدراتها على المعالجة بكفاءة ودقة. ولا شك أن متطلبات دقة التشغيل للأجزاء الرئيسية لأدوات ماكينات CNC النموذجية هي العامل الأساسي الذي يحدد اختيار أدوات ماكينات CNC عالية الدقة.
تُصنف أدوات ماكينات CNC إلى فئات مختلفة، منها البسيطة، والكاملة الوظائف، والدقيقة للغاية، نظرًا لتنوع استخداماتها، وتتفاوت مستويات دقتها بشكل كبير. لا تزال أدوات ماكينات CNC البسيطة تحتل مكانة بارزة في مجال المخرطة وماكينات الطحن، بدقة حركة لا تقل عن 0.01 مم، ودقة حركة وتصنيع تتراوح عادةً بين 0.03 و0.05 مم أو أكثر. على الرغم من محدودية دقتها نسبيًا، إلا أنه في بعض سيناريوهات التصنيع التي لا تتطلب دقة صارمة للغاية، تلعب أدوات ماكينات CNC البسيطة دورًا لا غنى عنه نظرًا لفوائدها الاقتصادية وسهولة تشغيلها.
على النقيض من ذلك، صُممت ماكينات CNC فائقة الدقة خصيصًا لتلبية احتياجات تشغيل خاصة، بدقة مذهلة تصل إلى 0.001 مم أو أقل. تُستخدم ماكينات CNC فائقة الدقة غالبًا في مجالات عالية الدقة ومتطورة، مثل معدات الطيران والمعدات الطبية، مما يوفر دعمًا فنيًا قويًا لتصنيع مكونات بالغة التعقيد والدقة.
من حيث الدقة، يمكن تقسيم أدوات ماكينات CNC إلى نوعين: عادي ودقيق. عادةً، يتراوح عدد عناصر فحص دقة أدوات ماكينات CNC بين 20 و30 عنصرًا، ولكن أهمها وأكثرها تمثيلًا هي دقة تحديد موضع المحور الواحد، ودقة تحديد موضع المحور الواحد المتكرر، واستدارة قطعة الاختبار الناتجة عن محوري تشغيل متصلين أو أكثر.
تتكامل دقة التموضع ودقة التموضع المتكررة، وتُحددان معًا صورة الدقة الشاملة للمكونات المتحركة لمحور آلة التشغيل. وخاصةً فيما يتعلق بدقة التموضع المتكررة، فهي أشبه بمرآة تعكس بوضوح ثبات تموضع المحور عند أي نقطة تموضع ضمن شوطه. تُصبح هذه الخاصية حجر الأساس لقياس مدى استقرار عمل العمود وموثوقيته، وهي ضرورية لضمان التشغيل المستقر طويل الأمد لآلة التشغيل وثبات جودة التشغيل.
تُشبه برامج أنظمة التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC) الحديثة حرفيًا ماهرًا، بفضل وظائف تعويض الأخطاء الغنية والمتنوعة، القادرة على تعويض أخطاء النظام الناتجة في كل وصلة من وصلات سلسلة نقل التغذية بدقة وثبات. على سبيل المثال، في وصلات سلسلة النقل المختلفة، لا تكون التغيرات في عوامل مثل الخلوص، والتشوه المرن، وصلابة التلامس ثابتة، بل تُظهر تغيرات ديناميكية آنية في الزخم مع متغيرات مثل حجم حمل طاولة العمل، وطول مسافة الحركة، وسرعة تحديد موضع الحركة.
في بعض أنظمة سيرفو التغذية ذات الحلقة المفتوحة وشبه المغلقة، تكون مكونات التشغيل الميكانيكية، بعد مكونات القياس، أشبه بسفن تتحرك للأمام في ظل الرياح والأمطار، معرضة لعوامل عرضية مختلفة. على سبيل المثال، قد تتسبب ظاهرة الاستطالة الحرارية للبراغي الكروية في انحراف في موضع تثبيت طاولة العمل، مما يؤدي إلى أخطاء عشوائية كبيرة في دقة التشغيل. باختصار، إذا كان هناك اختيار موفق في عملية الاختيار، فلا شك في أنه يجب إعطاء الأولوية للمعدات ذات دقة التثبيت المتكررة الأعلى، مما يعزز جودة المعالجة بشكل كبير.
دقة طحن الأسطح الأسطوانية أو طحن الأخاديد الحلزونية المكانية (الخيوط)، كمسطرة دقيقة لقياس أداء آلة القطع، تُعدّ مؤشرًا رئيسيًا للتقييم الشامل لخصائص حركة السيرفو لمحور CNC (محورين أو ثلاثة محاور) ووظيفة الاستيفاء لنظام CNC لآلة القطع. الطريقة الفعّالة لتحديد هذا المؤشر هي قياس استدارة السطح الأسطواني المُعالَج.
في ممارسة قطع قطع الاختبار على ماكينات CNC، تُظهر طريقة الطحن المربع المائل رباعي الجوانب قيمتها الفريدة، إذ تُقيّم بدقة أداء دقة محورين قابلين للتحكم في حركة الاستيفاء الخطي. عند إجراء عملية القطع التجريبية هذه، من الضروري تثبيت المطحنة الطرفية المستخدمة للطحن الدقيق بعناية على محور الماكينة، ثم إجراء طحن دقيق على العينة الدائرية الموضوعة على طاولة العمل. بالنسبة لماكينات الأدوات الصغيرة والمتوسطة، عادةً ما يتراوح حجم العينة الدائرية بين 200 و300 ين. وقد جُرِّبت هذه المجموعة عمليًا، ويمكنها تقييم دقة تشغيل الماكينة بفعالية.
بعد الانتهاء من الطحن، ضع العينة المقطوعة بعناية على مقياس الاستدارة وقم بقياس استدارة سطحها الآلي باستخدام أداة قياس دقيقة. في هذه العملية، من الضروري مراقبة نتائج القياس وتحليلها بحساسية. إذا كانت هناك أنماط اهتزاز واضحة لقاطع الطحن على السطح الأسطواني المطحون، فهذا يحذرنا من أن سرعة الاستيفاء لأداة الماكينة قد تكون غير مستقرة؛ إذا أظهرت الاستدارة الناتجة عن الطحن أخطاء بيضاوية واضحة، فغالبًا ما يعكس ذلك أن مكاسب نظامي المحورين القابلين للتحكم في حركة الاستيفاء لم يتم مطابقتها جيدًا؛ عندما تكون هناك علامات توقف على كل نقطة تغيير في اتجاه حركة المحور القابل للتحكم على سطح دائري (أي أنه في حركة القطع المستمرة، فإن إيقاف حركة التغذية في موضع معين سيشكل جزءًا صغيرًا من علامات قطع المعدن على سطح التصنيع)، فهذا يعني أن الخلوص الأمامي والخلفي للمحور لم يتم ضبطه إلى الحالة المثالية.
يشير مفهوم دقة تحديد المواقع على محور واحد إلى نطاق الخطأ الناتج عن تحديد أي نقطة ضمن مسار المحور. وهو أشبه بمنارة، تُبرز دقة تشغيل أداة الآلة مباشرةً، مما يجعلها بلا شك أحد أهم المؤشرات الفنية لأدوات ماكينات التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC).
حاليًا، توجد اختلافات معينة في اللوائح والتعريفات وطرق القياس وطرق معالجة البيانات المتعلقة بدقة تحديد المواقع على المحور الواحد بين دول العالم. عند تقديم مجموعة واسعة من بيانات عينات أدوات ماكينات التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC)، تشمل المعايير الشائعة والمستشهد بها على نطاق واسع المعيار الأمريكي (NAS)، والمعايير التي توصي بها جمعية مصنعي أدوات الماكينات الأمريكية، والمعيار الألماني (VDI)، والمعيار الياباني (JIS)، والمنظمة الدولية للمعايير (ISO)، والمعيار الوطني الصيني (GB).
من بين هذه المعايير المبهرة، تُعدّ المعايير اليابانية متساهلة نسبيًا من حيث اللوائح. تعتمد طريقة القياس على مجموعة واحدة من البيانات الثابتة، ثم تستخدم قيم ± بذكاء لتقليص قيمة الخطأ إلى النصف. ونتيجةً لذلك، غالبًا ما تختلف دقة تحديد المواقع المُحصل عليها باستخدام طرق القياس اليابانية القياسية بأكثر من الضعف مقارنةً بالمعايير الأخرى.
على الرغم من اختلاف المعايير الأخرى في طريقة معالجة البيانات، إلا أنها تعتمد بشكل كبير على إحصاءات الأخطاء لتحليل وقياس دقة تحديد المواقع. على وجه التحديد، بالنسبة لخطأ معين في نقطة تحديد المواقع في حركة محور قابلة للتحكم في آلة CNC، يجب أن يعكس هذا الخطأ الأخطاء المحتملة التي قد تحدث خلال آلاف مرات تحديد المواقع أثناء الاستخدام طويل الأمد للآلة في المستقبل. ومع ذلك، نظرًا للظروف الفعلية، غالبًا ما لا يمكننا إجراء سوى عدد محدود من العمليات أثناء القياس، عادةً من 5 إلى 7 مرات.
إن تقييم دقة أدوات ماكينات التحكم الرقمي (CNC) أشبه برحلة شاقة لحل الألغاز، لا تُنجز بين عشية وضحاها. تتطلب بعض مؤشرات الدقة فحصًا وتحليلًا دقيقين للمنتجات المُعالجة بعد التشغيل الفعلي لأداة الماكينة، مما يزيد بلا شك من صعوبة وتعقيد تقييم الدقة.
لضمان اختيار أدوات ماكينات CNC التي تلبي احتياجات الإنتاج، علينا دراسة معايير دقة هذه الأدوات بدقة وإجراء تحليل شامل ومفصل قبل اتخاذ قرارات الشراء. وفي الوقت نفسه، من الضروري التواصل والتبادل الفعال والشامل مع مصنعي أدوات ماكينات CNC. إن فهم مستوى عملية الإنتاج لدى الشركة المصنعة، ودقة إجراءات مراقبة الجودة، وشمولية خدمة ما بعد البيع، يوفر أساسًا مرجعيًا أكثر قيمة لاتخاذ قراراتنا.
في سيناريوهات التطبيق العملي، ينبغي أيضًا اختيار نوع ومستوى دقة أدوات الآلات ذات التحكم الرقمي (CNC) بشكل علمي ومعقول، بناءً على مهام التشغيل المحددة ومتطلبات دقة القطع. بالنسبة للقطع ذات متطلبات الدقة العالية جدًا، ينبغي إعطاء الأولوية دون تردد لأدوات الآلات المجهزة بأنظمة CNC متطورة ومكونات عالية الدقة. هذا الاختيار لا يضمن جودة معالجة ممتازة فحسب، بل يُحسّن أيضًا كفاءة الإنتاج، ويُقلل من معدلات الخردة، ويُحقق منافع اقتصادية أكبر للمؤسسة.
علاوةً على ذلك، يُعدّ الاختبار الدقيق والصيانة الدقيقة لأدوات ماكينات CNC من الإجراءات الأساسية لضمان تشغيل مستقر طويل الأمد والحفاظ على قدرات تصنيع عالية الدقة. من خلال تحديد مشاكل الدقة المحتملة وحلها فورًا، يُمكن إطالة عمر أدوات الماكينات بفعالية، مما يضمن استقرار وموثوقية جودة التصنيع. وكما هو الحال في العناية بسيارة سباق ثمينة، فإن العناية والصيانة المستمرة فقط هي ما يضمن أداءً ممتازًا على حلبة السباق.
باختصار، تُعدّ دقة أدوات ماكينات CNC مؤشرًا شاملًا ومتعدد الأبعاد، يُراعى في جميع مراحل تصميم وتطوير أدوات الماكينات، وتصنيعها وتجميعها، وتركيبها وتصحيح أخطائها، بالإضافة إلى استخدامها وصيانتها اليومية. ولا يُمكننا اختيار أداة ماكينات CNC الأنسب لأنشطة الإنتاج الفعلية بحكمة، والاستفادة القصوى من كفاءتها، ودعم التطور السريع لصناعة التصنيع إلا من خلال الفهم الشامل وإتقان المعرفة والتقنيات ذات الصلة.