“نكته‌های كوچك زندگی مهندسی” در ماشینکاری CNC ، بخش اول

سری مقاله‌های “تصمیم‌های کوچک زندگی مهندسی” به قلم محمد معلمی مجموعه نوشتارهایی است که در آن سعي مي‌شود پارامترها و ملاك انتخاب اجزاي ماشين يا روشهاي انجام امور طراحي يا ساخت مورد بحث و بررسي و مقايسه قرار گيرد تا زمانی که مهندسان بر سر دو راهيهاي انتخاب روش قرار مي‌گيرند راهنمایی برای انتخاب داشته باشند. لذا اين گونه مطالب – كه ممكن است مواردي ساده يا پيش‌پا افتاده نيز باشد- مي‌تواند كمك مناسبي براي ديگر افرادي باشد كه تجربه كمتري در زمينه مورد بحث دارند و يا حداقل زمينه فكري خوبي در اين موارد فراهم نمايد.

نكاتي كه در ذيل آمده است تركيبي از منابع علمي و تجربيات شخصي نویسنده است و ممكن است نياز به اصلاح داشته باشد. لذا در صورتي كه خوانندگان محترم ايرادي در‌ آن مي‌بينند مي‌توانند با نويسنده تماس گرفته و موارد را گوشزد كنند يا مطلبي در دنباله اين مطلب به جهت استفاده ديگران بنويسند تا در ادامه منتشر شود.

این مقاله همچنین در مجله مهندسی ساخت و تولید ، سال چهارم- شماره شانزدهم – دی ۱۳۸۶ به چاپ رسیده است. با توجه به تغییرات تکنولوژی ممکن است برخی نکات تنها متناسب با زمان نگارش مقاله بوده و برای زمان حال قدیمی یا پیش پا افتاده باشد.

• در بسياري از ماشين‌هاي CNC برخي كدها يا حالات، پيش‌فرض هستند مانند سيستم مختصات مطلق (G90)، واحد اندازه‌گيري متريك (G21)، اولين مبدا مختصات قطعه‌كار (G54) و احيانا برخي دستورات ديگر. در صورتي كه اولين بار با يك ماشين كار مي‌كنيد بهتر است حالات و كد‌هاي پيش‌فرض را بشناسيد. همچنين مطمئن باشيد كه پيش‌فرض‌ها به واسطه تغييرات خواسته يا ناخواسته در طول زمان تغيير نكرده باشند. گاهي از اوقات پيش‌فرض بودن يك كد بسيار خطرناك است. به عنوان نمونه در برخي كنترلر‌ها اگر يك بلوك برنامه بدون كد و حاوي مختصات باشد، كد پيش‌فرض حركت خطي سريع (G00) است (حداقل مي‌دانم در برخي كنترلرهاي Fanuc و Hust اين‌گونه است). آن‌وقت است كه يك اپراتور ماهر با حواس شش‌دانگ نياز است كه ماشين را از مستي و عربده‌كشي بازدارد وگرنه كار به گزمه و عسس خواهد كشيد.
• همانطور كه احتمالا بدانيد تعدادي از كدها، پايدار (Modal) هستند. پايدار بودن يك كد به اين معني است كه تا زماني‌كه با كد مقابل يا كد لغو مربوطه، لغو نشوند در برنامه فعال و موثر مي‌مانند. بنابراين از آنجا كه دفع خطر احتمالي عقلا واجب است بهتر است انسان عاقل بلافاصله پس از رفع نياز به يك كد پايدار خطرناك، بلافاصله اقدام به لغو آن كند (مثلا آوردن  G90 بلافاصله پس از اتمام نياز به G91) و در ضمن از تنبلي‌هاي ايراني‌گونه كه ناشي از هوش سرشار است خودداري كنيد و براي حركت خطي حتي اگر ده‌تا G01 هم قبلش آمده باز هم كد را بنويسيد.
• هر چقدر هم كه در زمينه شناخت انواع كنترلر‌ها مهارت داشته‌ باشيد بهتر است هنگام مواجهه با يك دستگاه جديد از ميان‌يابي و اين‌گونه روش‌هاي مشابه خودداري نماييد و دفترچه راهنماي دستگاه را به دقت مطالعه كنيد. فاجعه دقيقا زماني رخ مي‌دهد كه انسان فكرش را نمي‌كند. به عنوان مثال شايد خيلي‌ها فكر كنند كه در حركت G00 ماشين  به صورت يك خط مستقيم و با ماكزيمم پيشروي خود از يك نقطه به نقطه ديگر مي‌رود. در حاليكه در برخي كنترلرها ابتدا بخشي از مسير به صورت يك خط ۴۵^o  و مابقي آن به صورت خطي موازي يك از محورهاي مختصات طي مي‌شود. نمونه‌اش را هم احتمالا مهندساني كه در دانشگاه امير‌كبير تحصيل كرده باشند بدانند: فرز دكل FP4MA با كنترلر GRUNDIG Contour 3!
• حتي در زماني كه با ماشين در حال كار توليدي (تكراري) هستيد موارد زير را رعايت كنيد:

• براي برنامه‌ها فرآيند ساخت بنويسيد و موارد مورد نياز مانند نام برنامه، شماره و مشخصات ابزارهاي استفاده‌شده، نقاط مبدا مختصات (صفر و صفر) و پارامترهاي پيشنهادي ماشينكاري را در آن ذكر كنيد.
• مطمئن باشيد ابزار نصب شده همان ابزاري است كه در برنامه استفاده كرده‌ايد.
• نقشه قطعه‌كار را جلوي چشمتان قرار دهيد و گاه‌گاهي به آن نگاه بيندازيد. در ضمن توصيه مي‌شود ابعاد مهم را با ماژيك‌هاي فسفري علامتگذاري كنيد كه توي چشم باشند.
• در پايان هر مرحله از كار يا بسته به اهميت كار، در داخل برنامه دستورات توقف بنويسيد تا بتوانيد به آسودگي ابعاد مورد نياز را اندازه‌گيري كنيد يا موارد مورد نياز ديگر را كنترل كنيد.
• در فواصل زماني معيني از كند نبودن ابزار اطمينان حاصل كنيد.

• هميشه احتياط‌ را سرلوحه كار خود گردانيد. بد نيست از روش‌هاي پيرمردي زير كه احتمالا با وسواس آميخته باشند پيروي نماييد.
  • در شروع اجراي برنامه با حداقل پيشروي حركت كنيد.
  • بهتر است براي هر مرحله از كار حتي اگر نياز دقتي ايجاب نمي‌كند، يك مرحله خشن‌كاري در نظر بگيريد. اين كار باعث مي‌شود امكان رفع خطا بيشتر شود و در كل كيفيت قطعه‌كار افزايش يابد.
  • قبل از سوراخ‌كاري مته مرغك بزنيد. اين كار علاوه بر آن كه از انحراف نوك مته جلوگيري مي‌كند باعث مي‌شود امكان كنترل موقعيت سوراخ‌ها قبل از سوراخكاري و رفع خطاي احتمالي و همچنين ابزاري براي كنترل حركت صحيح ماشين به موقعيت سوراخ‌ها وجود داشته باشد.
  • اگر بايستي تعدادي سوراخ با قطر‌هاي متفاوت ايجاد كنيد، بهتر است سوراخكاري را از قطر‌هاي كوچك به بزرگ انجام دهيد. چون اگر در بستن ابزار اشتباه كرده‌ باشيد مي‌توانيد با زدن مته بزرگتر كار را اصلاح كنيد. از آنجا كه معمولا مته‌ها (به ويژه براي مته‌هاي كوچك و كارهاي با تعدد كم) با سه نظام بسته مي‌شوند نه با فشنگي و معمولا براي مته‌ها شماره ابزار زده نمي‌شود، احتمال بروز خطاي سوراخكاري با ابزار نادرست زياد است.
• هميشه هنگام اجراي برنامه‌ها به ويژه در اجراي چند خط اول برنامه‌ها مانند كارآگاهان به همه چيز مشكوك باشيد. به عنوان مثال هنگام كار هميشه به موارد زير شك كنيد و سعي كنيد با دلايل محكمه پسند خود را از شك و ترديد رهايي بخشيد.
  • آيا نحوه نزديك شدن ابزار به كار همان نحوه نزديك‌شدني است كه در برنامه تعيين شده است؟
  • آيا اندازه‌اي كه ماشين‌كاري مي‌شود همان اندازه مطلوب است؟
  • آيا نقطه مبدا تعريف شده همان نقطه‌اي است كه بايد باشد؟
  • آيا برنامه‌اي كه اجرا مي‌شود همان برنامه‌اي است كه بايد اجرا شود؟
• اگر از نرم‌افزارهاي CAM براي ايجاد G-Codeها استفاده مي‌كنيد حتما مراقب موارد زير باشيد:
  • اطمينان حاصل كنيد هنگام مدلسازي قطعه، سطوح و لبه‌هاي مورد استفاده موازي صفحات اصلي مختصات (xy, xz, yz) هستند. به طور كلي بهتر است حتي در صورت درست بودن مدل، محور مختصات قطعه‌‌كار به جاي همراستايي با محورهاي اصلي، با لبه مورد نظر از قطعه‌كار همراستا گردد.
  • كنترل كنيد براي پيچ‌ها سوراخ ايجاد شده در مدل به اندازه قطر داخلي رزوه باشد. چون ممكن است مدلساز براي ساده كردن مدل كامپيوتري مثلا در جاي پيچ M10 يك سوراخ با قطر ۱۰ ايجاد كرده باشد. اين گونه موارد را بهتر است با نقشه قطعه‌كار مجددا چك كنيد.
  • به طور كلي كنترل كنيد مدل كامپيوتري با نقشه تطابق كامل داشته باشد. گاهي اوقات اتفاق مي‌افتد كه به علت تنبلي يا تعجيل، ابعاد روي نقشه به طور دستي تغيير داده مي‌شود وليكن مدل كامپيوتري اصلاح نمي‌شود.
  • يكبار قبل از اجراي هر برنامه، مسير حركت را شبيه‌سازي كنيد. اين كار باعث مي‌شود  مسير حركت ابزار در ذهن شما بماند و  اگر به هر دليلي مسير پيش‌بيني شده، حين كار طي نشد بلافاصله معلوم گردد. در صورتي‌كه برنامه تهيه شده توسط فرد ديگري را اجراي مي‌كنيد اين كار اكيدا توصيه مي‌شود.
  • از استفاده از استراتژي‌هاي خودكار خشن‌كاري غافل نشويد كه تاثير به‌سزايي در كاهش زمان كار خواهد داشت.
• هر چند كه ممكن است برخي افراد معلوم‌الحال (جسارت است مثل برخي مديران) فكر كنند كه چون دستگاه CNC است، خودش كارش را مي‌كند (و حتي نقشه را هم خودش قرائت مي‌كند!) و نياز به آقا بالاسر ندارد و مي‌توان آنرا به امان خدا سپرد؛ شما مهندسان محترم اين‌گونه فكر نكنيد. چون يك دستگاه CNC عليرغم ظاهر خودكار و باشعورش، شديدا بي‌شعور است و بايد به شدت مراقب آن بود. در بسياري از موارد اتفاق مي‌افتد كه بنا به دلايل ساده‌اي مثلا داغ كردن كنترلر دستگاه (به علت ساده‌اي مانند خرابي فن خنك‌كننده) يا دادن يك عدد با چهار رقم اعشار براي كنترلري كه حداكثر سه رقم اعشار مي‌فهمد يا نويز گرفتن هنگام كار به صورت DNC (به علت وجود ماشين اسپارك يا جوشكاري در فاصله كمي از دستگاه) دچار اختلال حواس شود و از خود حركات شنيعي بروز دهد و به جاهايي برود كه قرار نبوده برود. آن هنگام است كه دوباره به اپراتوري با شرايط فوق‌الذكر نياز خواهد بود.
• هر چند كه در پاراگراف قبل به شعور دستگاه‌هاي CNC توهين كرديم وليكن به تجربه ثابت شده است كه معمولا اشتباهات ناشي از خطاي انساني است. چون در اكثر اوقات ماشين همان كاري را انجام مي‌دهد كه ما دستور داده‌ايم. بنابراين با اهميت دادن به نكات ظريف امكان بروز خطا را كاهش دهيد.
• تفاوت ميان Resolution (كوچكترين تقسيم‌بندي سيستم اندازه‌گيري) را با دقت بدانيد. اگر يك ماشين تا رقم هزارم را نشان مي‌دهد به اين معنا نيست كه به همين اندازه‌ هم دقت دارد. ماشين‌هاي CNC با ابعاد متوسط معمولا دقت موقعيت‌دهي بهتر از صدم ميلي‌متر ندارند. ضمن آنكه وقتي هندسه قطعه‌كار، نوع و كيفيت ابزار، پارامترهاي ماشين‌كاري و باز و بستن قطعه‌كار به ميان مي‌آيند رسيدن به دقت صدم ميلي‌متر هم نياز به كلي زحمت و مهارت دارد.
• دانش‌هاي ماشينكاري و اندازه‌گيري براي يك CNCكار حكم نان شب را دارد. اگر در اين زمينه نقصي داريد حتما به تقويت پايه‌اي خود بپردازيد. بدون آگاهي در اين موارد نمي‌توانيد كار با دقت تحويل دهيد. به عنوان يك نمونه ساده ميزان پس‌زدن ابزار با دور اسپيندل رابطه دارد. اگر دور اسپيندل از حد مناسب پايين‌تر باشد سهم برش در  براده‌ براده‌برداري كمتر و سهم تغيير شكل بيشتر مي‌شود. لذا نيروهاي ماشين‌كاري بيشتر شده و ابزار بيشتر پس‌مي‌زند و در نتيجه ابعاد خارجي بزرگتر و ابعاد داخلي كوچكتر از ابعاد نامي خواهد شد. بسته به شرايط جنس قطعه، قطر و ارتفاع ابزار و پارامترهاي ماشينكاري، اين پس زدن ممكن است در حد چند دهم ميلي‌متر نيز باشد.
• كليد‌هاي ولومي تغيير درصد پيشروي و دور اسپيندل كليد‌هاي بسيار مفيد و پركاربردي هستند. وليكن مراقب باشيد در استفاده از آنها افراط نكنيد. سعي كنيد به جاي تنبلي و استفاده افراطي و تغيير دائمي درصد‌ها حين كار، پارامترهاي ماشينكاري را متناسب با هر مرحله و با مطالعه و به دقت انتخاب كنيد. اين درست نيست كه پارامترها را كيلويي انتخاب كنيد و همه بار مسووليت را گردن اپراتور بينوا بيندازيد يا اينكه براي تمامي مراحل اعم از نزديك شدن به و دور شدن از قطعه‌كار يا خشن‌كاري و پرداخت يك دور و پيشروي انتخاب كنيد و از اپراتور بخواهيد با اين كليد‌هاي جادويي پارامترها را براي مراحل مختلف متناسب كند.
• بنابر تجارب شخصي توصيه مي‌شود در كار فرزكاري براي مرحله خشن‌كاري از ابزارهاي اينسرتي و براي مرحله پرداخت‌كاري از ابزارهاي HSS و يا كاربايدي يكپارچه (Solid Carbide) استفاده كنيد.
• هنگام ماشين‌كاري حفره‌ها حتما از تخليه حفره از براده اطمينان حاصل كنيد. افزايش جريان خنك‌كار و ايجاد سوراخ‌ها قبل از كارهاي ديگر خروج براده را تسهيل مي‌كند. در صورتي كه شرايط خروج براده نامناسب باشد شايد نياز به تخليه دستي باشد. در اين شرايط بهتر است تنبلي نكنيد.
• براي فرزكاري گوشه‌هاي حفره‌ها با شعاع كوچك (به ويژه اگر جنس قطعه‌كار نرم است) از فرز‌هاي انگشتي دوپر با دور بالا و پيشروي كم استفاده كنيد. اين كار احتمال كشيدن ابزار در گوشه‌هاي كار را به حداقل مي‌رساند.
• همانند ديگر كارهاي ماشين‌كاري سعي‌ كنيد كار را با حداقل باز و بستن انجام دهيد.
• فراموش نكنيد كه كار با كيفيت بدون ابزار مناسب بي‌معني است. اگر از لحاظ مالي در مضيقه هستيد، باز هم سعي كنيد از خريد ابزارهاي بي‌كيفيت اجتناب كنيد. به ويژه ابزارهاي اندازه‌گيري خود را از مارك‌هاي معروف و با كيفيت مناسب تهيه كنيد.
• فراموش نكنيد كه ماشين زماني براي شما پول‌سازي مي‌كند كه ابزار داخل قطعه‌كار است (در حال براده‌برداري است). بنابراين از حركات اضافه هنگام نزديك شدن و دور شدن به قطعه‌كار و احيتاط‌هاي بي‌مورد خودداري كنيد. البته از آن طرف بام هم نيفتيد و ارتفاع ايمن ابزار را يك‌ ميلي‌متر بالاي سطح قطعه‌كار تعريف نكنيد.

۲۴/۰۹/۸۶