شرکت آذین فورج

برنامه نویسی هوشمند تولید فلنج روباتیک با استفاده از برنامه نویسی CAM

برنامه-نویسی-هوشمند-تولید-فلنج-روباتیک-با-استفاده-از-برنامه-نویسی-cam

 

برنامه نویسی هوشمند تولید فلنج روباتیک با استفاده از برنامه نویسی CAM

 

خلاصه

این مقاله به توصیف برنامه ریزی تولید فلنج روباتیک می پردازد که شامل مخروطی بیرونی ، سطح استوانه ای ، سطح رو(بیرونی) و سطوح رشته ای داخلی است. برای مدل سازی مدل سه بعدی و ایجاد طرح تولید ، از نرم افزار Autodesk Inventor Professional 2018  استفاده شد. برای ورود به قطعه نیمه تمام، انتخاب ابزارهای جداگانه ، شرایط برش، شبیه سازی و تولید برنامه NC برای RS Fanuc ، از افزونه نرم افزار HSMPRO 2018 استفاده شد. انحراف مداری با استفاده از دستگاه اندازه گیری Roundtest RA 120 اندازه گیری شد. میانگین مقادیر حسابی زبری (خشنی) حفره عبارتند از: D = 126 ، Rz = 11.43 μm ، Ra = 1.92 μm. انحراف دایره ای μm 22.3 بود.

کلیدواژه ها: برنامه نویسی CAM؛ برنامه CNC ؛ فلنج روباتیک

 

1- مقدمه

دستگاههای NC یا CNC با کنترل عددی ، بر خلاف ابزارهای معمولی ، از طریق کنترل دستی ، کپی ، مکانیزه توسط cams ، درپوش (مسدودکننده)، با کنترل کلیه عملکردهای دستگاه که با استفاده از دستورات انتزاعی برنامه ریزی شده در برنامه ثبت شده در محیط ذخیره سازی سیستم کنترل (CS)انجام می شود ، مشخص می شود. نیروی محرکه برای توسعه و ظهور ماشین آلات NC نیاز برای تولید سطوح شکل دار با پایبندی تکرارپذیر به شکل و تحمل ابعادی اجزا بود.

 فقط اپراتورهای معمولی می توانند آنها را بر روی ماشین آلات معمولی تولید کنند. اصطلاح ماشین ابزار کنترل عددی به معنای دستگاهی است که در قالب برنامه ای که سیستم کنترل ابزار ماشین را می خواند و پردازش می کند اطلاعات هندسی ، تکنولوژیکی و کمکی لازم برای تولید قطعه به صورت اعداد وارد می‌شوند. 

 

 

شکل 1.

بلوک ابزار دستگاه CNC  

شکل 1- نمودار بلوک ابزار دستگاه CNC

 

استفاده از فناوری رایانه ، برنامه نویسی ماشین کنترل عددی و ذخیره داده ها را برای استفاده مجدد بسیار ساده و تسریع کرده است. افزایش عملکرد رایانه ها ، بهبود نرم افزار و استفاده از ویژگی های جدید اتوماسیون منجر به گسترش امکانات سیستم های کنترل ابزارهای ماشین آلات با کنترل عددی می شود. تغییرات در کینماتیک (علم حرکت) ابزارهای ماشین با کنترل عددی نیز به این امر مرتبط است. 

 

امروزه ، ما به احتمال زیاد در ارتباط با حفاری و ماشینکاری یا با مته و ماشین آلات با دستگاههای CNC روبرو می‌شویم. در واقع ، استفاده از آنها بسیار گسترده تر است. از آنها می توان در هر مکانی که امکان تولید قطعات بیشتر با تکنولوژی مشابه وجود دارد استفاده کرد ، زیرا در مورد دستگاهCNC کافی است فقط برنامه را تغییر داد [2 ، 3]. بنابراین ، بیشترین کاربردهای تکنولوژیکی عبارتند از: سنگ زنی (آسیاب) ، حفاری ، برش و ماشینکاری مواد مختلف [4]. در تولید ، می‌توانیم به نجاری CNC ، ماشین های حکاکی ، ماشین های خمکاری ورق فلزی و لوله ها و غیره که در ساخت اجزای نوار نقاله شلنگ نیز استفاده می‌شود ، برخورد کنیم [5 ، 6 ، 7]. با این حال ، ماشین های CNC را می توان با کینماتیک خود نیز متمایز کرد. با سریال (موقعیت یک محوره یک محرک را فراهم می کند) ، موازی (چندین سروو درایو برای موقعیت به عنوان تعدادی از محورها) و کینماتیک مختلط [8 ، 9]. مهمترین معیار برای انتخاب روش برنامه نویسی برای ماشینهای با کنترل عددی ، پیچیدگی شکل اجزای تولید شده است [10]. معیارهای دیگر عبارتند از تعداد قطعات تولید شده ، سطح دانش برنامه نویسی برنامه نویس ، و آخرین نکته ، سطح سخت افزار  ابزارهای برش موجود و نرم افزار قابل استفاده [14]. روشهای زیر برای برنامه نویسی ماشینهای با کنترل عددی در حال حاضر استفاده می شود:

 

- برنامه نویسی دستی

 

- برنامه نویسی کارگاهی ،

 

- برنامه نویسی خودکار با استفاده از سیستم CAD / CAM ،

 

- برنامه نویسی مرحله‌ای NC ،

 

- برنامه نویسی خودکار را می توان در بین روشهای برنامه نویسی مدرن طبقه بندی کرد.

 

- نمونه هایی از برخی برنامه ها:

 

–
Pro Engineer, Catia, SolidWorks,


            –
Work NC, Unigraphics,


            –
Kovoprog /Czech software/,


            –
Alpha CAD/CAM /The British LCOM Company/


            –
EdgeCAM, MasterCAM,


            –
Espri.

 

وان و همکاران زمان ماندگاری یک ابزار روباتیک پولیش را محاسبه کرده و یک الگوریتم اختصاصی انحراف از پیچ با تغییرات فضایی ایجاد کرده و در نتیجه انحراف خطای آن را کاهش دادند [18]. اوتسوکی و همکاران [19] خطای ناشی از درون یابی دایره‌ای ابزار در هنگام برنامه نویسی CAM را کاهش دادند. این  امر به دستیابی به دقت بالای ماشینکاری کمک می کند، زمان تولید را کاهش می‌دهد و زمان پردازش بلوک‌های برنامه را حفظ می کند. کلانسیک و همکاران [20] یک برنامه CAD / CAM ایجاد کرده اند که از بهینه سازی NSGA-II و هوش ازدحام استفاده می کند. ماژول ارزیابی راه حل های پیشنهادی را با در نظر گرفتن معیارهای هندسی ، تکنولوژیکی و زمانی و معیار کارایی کار برآورد می کند. یک مدل شبیه سازی برای یافتن مسیرهای بهینه ابزار ایجاد شد. نتایج آزمایش تایید کرد که ابزارهای ماشین را می‌توان به طور خودکار با این روش هوش مصنوعی برنامه ریزی کرد.

 

2-                  فلنج روباتیک تولید شده

فلنج رباتیک در شکل 2 از یک سطح مخروطی شکل بیرونی ، سطح استوانه ، وجوه انتهایی و سطح داخلی رزوه دار تشکیل شده است.

 

 فلنج روباتیک تولید شده

شکل ۲

نمودار ماشینکاری فلنج روباتیک

 

نمودار ماشینکاری فلنج روباتیک

 

شکل۳

محل سیستم مختصات روی قطعه نیمه تمام.

جنس فلنج پلی آمید PA6 است. از آن برای پوشاندن بازوی انتهایی ربات در حالی که از سنسورهای انتهایی و موقعیت مرجع پشتیبانی می‌کند، استفاده می‌شود. سطح کروی برای هدایت و در مرکز نگه‌ داشتن سنسور در هنگام قرارگیری بازوهای ربات به کارگرفته می‌شود. برای تولید قطر 126 میلی متر ، تحمل ± 0.04  میلی مترو انحراف دایره ای بودن 0.05 میلی متر باید رعایت شود. زبری سطح مورد نیاز Ra = 3.2μm می‌باشد.

 

3-                  روش ایجاد برنامه  CAM

از نرم افزار Autodesk Inventor Professional 2018 برای ایجاد یک مدل فلنج روباتی سه بعدی و سپس ایجاد یک طرح تولید استفاده شد. مدل سه بعدی همچنین در برنامه   HSM PRO2018 برای شبیه سازی و تولید یک برنامه NC برای سیستم کنترل FANUC استفاده شد. در مرحله اول ، سیستم مختصات در مرکز چرخش قطعه و صورت ماشین کاری آن انتخاب شد. شکل 3 را ببینید.

سپس با انتخاب ابزار ، یک تیغه برش چرخان سمت راست دنبال شد. تنظیم میزان تغییر آن ، 0.1 mm.ot-1 feed  و سرعت 850 rev.min-1 مورد نیاز برای منطقه سطح خارجی و ماشینکاری منطقه استوانه ای - شکل 4.

 

انتخاب ابزار برش و شرایط برش

 

 

شکل ۴

انتخاب ابزار برش و شرایط برش.

 

 

شبیه سازی پردازش صورت قطعه نیمه تمام

 

شکل ۵

 

شبیه سازی پردازش صورت قطعه نیمه تمام.

در مرحله بعد ، شبیه سازی پردازش سطح رویی انجام شد - شکل 5 و ماشینکاری سطح استوانه ای بیرونی به قطر 144 میلی متر - شکل 6.

 

شبیه سازی ماشینکاری

 

شکل۶

 

شبیه سازی ماشینکاری قطعه نیمه تمام به قطر 144 میلی متر.

آخرین عملیات چرخش تولید قطر 126 میلی متر تا عمق 6 میلی متر با تحمل ± 0.04  میلی مترو انحراف گردی 0.05 میلی متر است- شکل 7. پس از چرخاندن قطعه نیمه تمام ، یک مخروط ایجاد می شود. 

 

طراحی و تولید فلنج

شکل۷

 

تولید شبیه سازی با قطر 126 میلی متر تا عمق 6 میلی متر.

سپس هشت سوراخ با قطر D = 5 میلی متر حفر می شود. همانطور که در عملیات قبلی ، لازم است یک ابزار را انتخاب کنید ، نرخ feed  250 mm·min-1  و سرعت مته 1200 RPM-1 را مشخص کنید ، شکل 8 را ببینید.

 

انتخاب شرایط مته و برش

شکل۸

 

انتخاب شرایط مته و برش برای تولید سوراخ 5 میلی متر.

پس از شبیه سازی حفره با قطر D = 5mm - شکل 9 ، برش رزوه داخلی 8xM6  را دنبال می کند. از مته کاربید متخلخل برای حفاری بر روی دستگاه CNC استفاده شد ، بنابراین از استفاده از مته متمرکز جلوگیری می شود و از تراز وسایل حفاری و موقعیت محور سوراخ تجویز شده اطمینان حاصل می شود.

 

سطوح رزوه دار

 

شکل ۹

شبیه سازی سوراخ های حفاری برای سطوح رزوه دار

انتخاب ابزار  M6 Tap, 350mm.min−1 feed, 350 RPM-1  در محیط Autodesk Inventor HSM  در شکل 10 نشان داده شده است.

طراحی و تولید فلنج

 

شکل ۱۰

 

انتخاب شیرها و شرایط برش برای سوراخ M6.

هنگام تعیین عمق برش رزوه ، لازم است طول مخروط ضربه ای رزوه را در نظر بگیرید و حاشیه ای بین 3 - 5 میلی متر اضافه کنید تا سطح رزوه روی جزء واقعی به درستی ساخته شود. زاویه ضربه را می توان در هنگام شبیه سازی برش رزوه بررسی کرد ، شکل 11 را ببینید.

 

طراحی و تولید فلنج

شکل۱۱

 

شبیه سازی برش رزوه 8 × M6

هنگام ماشینکاری روی ماشین آلات CNC- شکل 12 ، اپراتور مطمئن می شود که قطعه و ابزار نیمه کاره به خوبی بسته شده‌اند و اندازه شرایط برش با اندازه سطوح بست قطعه نیمه تمام آن سازگار است. 

 

ساخت فلنج

شکل ۱۲

 

ساخت سطح مخروطی روی تراش CNC.

 اندازه گیری و ارزیابی دقت فلنج روباتیک

اندازه گیری زبری سطح در قطر 126 میلی متر ساخته شده با تحمل ± 0.04 میلی متر بر روی دستگاه Mitutoyo SJ 400 انجام شده . فلنج رباتیک تکمیل شده در یک منگنه دستی با گیره های شکل ثابت شده است ، شکل 13 را ببینید.

 

طراحی و تولید فلنج

 

شکل۱۳

 

اندازه گیری زبری در چهار ربع انجام شده بر روی دستگاه اندازه گیری Mitutoyo SJ 400.

اندازه گیری زبری در چهار ربع انجام شده است. برای ارزیابی گرد بودن سطح استوانه ای با قطر 126 میلی متر ، از دستگاه Roundtest RA استفاده شد. شکل 14. فلنج روباتیک با استفاده از یک ماده غیر سخت کننده الاستیک تثبیت و در مرکز قرار داده شده است.

 

طراحی و تولید فلنج

شکل۱۴

 

Measuring of the roundness by device Roundtest RA 120.

The average arithmetic mean of Ra was 1.92μm - Figure 15

 

اندازه گیری گرد بودن توسط دستگاه Roundtest RA 120.

متوسط میانگین حسابی 1.92μm   Ra بود - شکل 15

 

طراحی و تولید فلنج

 

شکل۱۵

 

نمایش مقادیر بعد Ra در چهارگوش های جداگانه.         

مقدار دایره ای بودن 22.3μm  است، شکل 16 را ببینید.

طراحی و تولید فلنج

 

شکل ۱۶

نمایش انحراف دایره برای قطر 126 میلی متر.

 

5 بحث

نوع محصول نرم افزاری CAM با توجه به شکل خود مولفه مدل و بر اساس کوتاهترین زمان ایجاد برنامه و با استفاده از کمترین تعداد کلیک ماوس ، انتخاب شد. 

 

https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/eng-2019-0081/html