برخی از اجزای دستگاه cnc قسمت 2

 قسمت مکانیک

• شاسی (استراکچر یا بدنه دستگاه)
• موتور های حرکتی شامل سروموتورها و استپ موتورها
• مکانیزم حرکتی شامل بال اسکرو، چرخ دنده و شانه، تسمه تایم
• ریل و واگن
• اسپیندل
• سیستم روغن کاری

لوازم سی ان سی

موتور های حرکتی:

امروزه دستگاه های CNC عمدتا از دو نوع موتور حرکتی استفاده میکنند :

  ۱- سرو موتور

2-استپ موتور

قطعات مکانیکی cnc

 سروموتور :

سروموتور  به انگلیسی: Servomotor یا موتور کنترل به انگلیسی: Control motor  نوعی از موتورهای الکتریکی است که با هدف بکارگیری در سیستم‌های کنترل فیدبک طراحی می‌شود. لختی (اینرسی) در این موتورها پایین بوده و در نتیجه تغییر سرعت در این موتورها بسیار سریع است. معمولا قطر این موتورها کم اما درازای آنها زیاد می‌باشد.

سرو موتور یک دستگاه است که یک محور (shaft) خروجی دارد. این محور قادر است تا در یک موقعیت و زاویه ای خاص با ارسال سیگنال رمزی قرار گیرد.

در واقع چگونگی حرکت وموقعیت های زاویه ای این محور خروجی توسط دسته ای از سیگنالهای رمزی که برای سیم کنترل آن تعریف می شودکنترل می شود. برای طول مدت زمانیکه یک سیگنال فعال بوده و یک پالس برروی خط ورودی آن قرار دارد این محور خروجی در موقعیت خاص زاویه ای که مختص آن سیگنال است قرار می گیرد و با تغییر سیگنال رمزی موقعیت زاویه ای تغییر می کند. در عمل سرو موتورها در صنایع رباتیک وتولیدات صنعتی مانند موتورهای کنترل کننده هواپیماها کنترل موقعیت سطوح ( مانند آسانسورها و … ) و… کاربرد وسیعی دارند .

در کاربردهای مـدرن ، واژه سرو یا مکانیــسم سرو به یک سیستم کنـترلی فیدبک که متغیر کنترل شونده ، موقعیت یا مشتق موقعیت مکانیکی به عنوان سرعت و شتاب است، محدود می شود.

یک سیستم کنترلی فیدبک ، سیـستم کنـترلی است که به نگهـداشتن یک رابطه مفروض بین یک کمیت کنـترل شده و یک کمیـت مرجع ، با مقایسه توابع آنها و اسـتفاده از اختلاف به عنوان وسیله کنترل منجر می شود.
سیستم کنـترلی فیدبک الکتریکی ، عموما برای کار به انرژی الکتـریکی تکیه می کند .

مشخصـات مهمی که معمولا برای چنین کنترلی مورد نیاز است ، عبارتند از :

• پاسخ سریع
• دقت بالا
•  کنترل بدون مراقبت
• کارکرد از راه دور

  – نیاز های چنین کنترلی عبارتست از :

• وسیله آشکار سازی خطا
• تقویت کننده
• وسیله تصحیح خطا

استپ موتور :

استپ موتور ( Step Motor ) یا موتور پله ای یک موتور براشلس (Brushless ) الکتریکی DC است که یک دور کامل ( ۳۶۰ درجه ) را به تعدادی پله یا استپ مساوی تقسیم می نماید. کنترل موقعیت موتور پله ای برای رفتن به یک پله خاص یا ماندن در آن پله بدون استفاده از سیستم فیدبک می باشد و این نشانه دقت بالای این موتور ها است.

این موتور ها در هر پله یا استپ به میزان خاصی بر حسب درجه دوران می کنند ، به عنوان مثال محور استپ موتور ۲۰۰ استپ در هر استپ ۱/۸ درجه دوران می کنند.

موتور های DC جاروبک دار عملا مادامی که به ترمینال های آنها ولتاژ اعمال شود به حرکت پیوسته ادامه می دهند. اما بر خلاف دسته یاد شده ، استپ موتور ها فاقد جاروبک یا براشلس هستند و مشخصه اصلی آنها که آنها را از سایر انواع موتور ها متمایز می کند این است که با اعمال پالس به ترمینال های آن ( عموما پالس های موج مربعی ) موقعیت شفت یا محور موتور به میزان مشخص و از پیش تعیین شده ای ( در هنگام تولید موتور ) دوران می کند. هر پالس به میزان مشخصی زاویه محور را تغییر می دهد.

در استپر موتور ها در اطراف هسته مرکزی چندین الکترومگنت  ( آهنربای های الکتریکی ) دندانه داری قرار دارند و در مرکز نیز یک سیلندر آهنی دندانه دار ( به شکل چرخ دنده ) وجود دارد. این الکترو مگنت ها بوسیله ی یک کنترلر خارجی ( به عنوان مثال میکرو کنترلر ) فعال و غیر فعال می شوند. با برانگیخته شدن اولین الکترومگنت ، سیلندر مرکزی دندانه دار شروع به چرخش می کند تا دندانه های روی سیلندر دقیقا مقابل دندانه های اولین الکترو مگنت قرار بگیرند. ( به خاطر داشته باشید در این حالت دندانه های سیلندر مرکزی فقط با دندانه های اولین الکترومگنت مطابقت می نماید و با دندانه های سایر الکترومگنت ها انطباق ندارد. )

با فعال شدن الکترو مگنت بعدی و غیر فعال شدن اولین الکترومگنت ، دندانه های روی روتر ( Rotor ) با دندانه های الکترومگنت بعدی منطبق می شود به هر یک از این چرخش ها یک پله یا یک استپ می گویند و بدین شکل یک استپ به جلو یا عقب حرکت می کند.با ادامه این فرآیند موتور به چرخش ادامه می دهد. استپ موتور ها می توانند به این شکل زوایای دقیقی حرکت کنند.

سیستم حرکتی :

تبدیل حرکت دورانی موتور ها به حرکت خطی دستگاه های CNC به روش های زیر انجام می گیرد :

1. بال اسکرو
2. دنده شانه و چرخ دنده
3. تسمه تایم

 بال اسکرو :

بال اسکرو یک وسیله ی مکانیکی است که حرکت چرخشی را به حرکت خطی تبدیل می کند این اسکرو ها که اشیا را حرکت می دهند یا نیرو ها را منتقل می کنند وسیله ای هستند برای تبدیل نیرو های چرخشی کوچک به نیرو های پرتابی (نیروی فشاری) . در واقع بال اسکرو وسیله ای مکانیکی است برای تبدیل حرکت چرخشی به حرکت خطی با کمترین اصطکاک ممکن.

ساختار ظاهری بال اسکرو شبیه یک مجموعه پیچ و مهره است که گوی به عنوان مهره و شافت رزوه شده به عنوان پیچ عمل می کند. شفت رزوه دار مارپیچی، مسیر حرکت ساچمه هایی را فراهم می سازد که قسمت لغزنده بال اسکرو (مهره) بر روی آنها به حرکت در می آید. گوی در بال اسکرو به گونه ای ساخته شده است که امکان چرخش ساچمه ها را در داخل

خود فراهم می سازد. به طوری که در مدت حرکت گوی بر روی شفت، ساچمه ها در داخل گوی به گردش در می آیند .بال اسکرو ها از یک پیچ هرز گرد،مهره و ساچمه ها تشکیل شده اند که وجود ساچمه ها باعث می شوند هیچ تماسی بین پیچ و مهره ایجاد نشود.وقتی که مهره را در حول محور خودش می چرخانید آن وقت تا زمانیکه شیارهای پیچ به طور مداوم در شکل حلزونی خود هستند مهره در جهت محوری خود حرکت می کند به عبارت دیگر اسکرو یک عضو مکانیکی است که حرکت چرخشی را به حرکت خطی تبدیل می کند.

اسکرو ها چیزی را حرکت می دهند یا نیرویی را انتقال می دهند و این یعنی نیروی چرخشی کوچکی را به نیروی رانشی قوی تبدیل میکنند .

با بهتر قرار گرفتن ساچمه های فلزی بین شفت اسکرو ومهره حرکت خطی هم بهتر انجام می شود در واقع با گذر زمان در اثر اصطکاک ممکن است این جاگیری ساچمه ها در بین شیار ها از حالت ایده ال خود خارج شود بنابراین بحث نیروی اصطکاک مسئله مهمی است که با یک مثال به توضیح آن می پردازیم . وقتی شما یک جعبه را روی زمین حرکت می دهید این جعبه هرگز با یک نیروی کم حرکت نمی کند و باید تا حد معینی نیروی وارده به آن را افزایش دهید که این حد معین همان نیروی اصطکاک دینامیکی است و به محض اینکه نیروی دینامیکی را وارد کنید جعبه شروع به حرکت کردن می کند.

در این حالت که جعبه روی زمین است تفاوت بین نیروی استاتیکی و دینامیکی زیاد است و طبیعی است که هر چه جعبه سنگین تر باشد این تفاوت بیشتر هم می شود و این حالت همان sliding contact screw می باشد ولی اگر از حالت rolling contact screw استفاده کنید یعنی چند عدد ساچمه زیر جعبه بگذارید آنوقت نیروی بسیار کمتری برای حرکت دادن جعبه نیاز دارید و فاصله بین نیروی استاتیکی و دینامیکی بسیار کمتر می شود و بال اسکرو ها همین حالت Rolling contact screw را دارند .

دنده شانه :

این چرخ دنده‌ها برای تبدیل حرکت دورانی به حرکت خطی استفاده می‌شوند. یک مثال خوب برای این چرخ دنده‌ها فرمان اتومبیل است. فرمان، چرخ دنده ای را می‌چرخاند که با چرخ شانه ای در تماس است.

وقتی شما فرمان را می‌چرخانید، با توجه به جهت چرخش فرمان، شانه به سمت چپ و یا راست حرکت می‌کند و باعث حرکت چرخها می‌شود. در برخی از ترازوها نیز برای چرخاندن عقربه از سیستم مشابهی استفاده می‌شود. به دلیل حساسیت کم این مکانیزم به گردو غبار برای استفاده در کارگاه های چوب و سنگ بسیار مناسب می باشد.

بنابراین برای افزایش عمر دستگاه های CNC چوب بهترین گزینه برای سیستم انتقال قدرت دنده شانه و چرخ دنده می باشد. دنده شانه ای در دو نوع ساده و مورب می باشد که در صنعت CNC  نوع مورب آن به دلیل دقت بالاتر و حرکت نرم و بی صدا تر به مدل ساده ترجیه داده می شود.

تسمه تایم :

روش دیگر تبدیل حرکت چرخشی موتور به حرکت خطی استفاده از تسمه تایم می باشد. این روش در دستگاه های سبک و بدون بار مثل دستگاه های پرینتر – لیزر و پرینتر های سه بعدی مورد استفاده قرار می گیرد.

از مزایای این سیستم میتوان به عدم وجود لقی و در نتیجه تبدیل حرکت دقیق و نرم اشاره کرد .

مهم ترین عیب این سیستم کشیدگی لاستیک تسمه در طول های بلند (نسبت به ضخامت و پهنای تسمه متقیر می باشد) است.