مقدمه
ماشین ابزار در ساخت قطعات با براده برداری و به کمک ماشین هایی با نام ماشین‌های ابزار انجام می شود. با نگاهی دقیق به اطراف خود متوجه می شوید که فن براده برداری به نوعی با تولید همۀ قطعات ارتباط دارد. برای نمونه حتی قاب یک تلفن همراه با ماشین های ابزار مربوط است. دلیل استفاده از این ماشین‌ها در ساخت قالب آن است. یک قالب ساز می‌تواند به کمک این دستگاه ها برای همه قطعات پلاستیکی و... قالب مناسب را بسازد. معمولاً افرادی که با این ماشین‌ها کار می کنند دارای دید فنی وسیعی خواهند شد. برای نمونه آنها می‌توانند در صنایع خودروسازی، پلاستیک ،کشتی سازی و... مشغول به کار شوند. علاوه بر آن، این افراد به میزان وسیعی در تولید و ساخت قالب، جیگ و فیکسچر، تعمیرات و... بکار گرفته می‌شوند.
تاریخچه
مواد فلزی و غیرفلزی در پیشرفت صنعتی جوامع بشری نقش بسیار مهمی داشته‌اند. به همین جهت مورخین، دوران های تاریخی را با موادی که در آن دوره نقش مهم‌تری داشته نام‌گذاری کرده‌اند، مانند دورۀ سنگ، دورۀ برنز و دورۀ آهن. این امر نشان دهندۀ نقش مهم مواد و اهمیت آنها در زندگی بشر در هزاره‌های گذشته است. تمدن بشر از عصر سنگ آغاز شد. در این دوران اتکای بشر برای ساخت ابزار، سرپناه، سلاح و… به چیزهایی بود که از محیط اطراف خود به دست می آورد مانند چوب، استخوان و به ویژه سنگ. تدریجا بشر به ماده ای برخورد کرد که هنگام ضربه خوردن نمی شکست و به دلیل نرمی نسبی، تغییر شکل هم می‌داد. این سنگ نو ،در حقیقت مس بود که برای صنعتگران بسیار با ارزش بود. در ایران که در تمام دوران قدیم جزء کشورهای بزرگ بود کارگاه های متعددی به امر فلزکاری می پرداختند. از جمله یکی از بزرگ ترین مراکز تولید فلز، شهر آریسمان) از توابع قدیم نطنز( بوده است. بعدها مناطق حسنلو و کردستان از مراکز مهم فلزکاری و تولیدات مسی و مفرغی در ایران بوده اند. کشف آهن مربوط به هزارۀ سوم پیش از میلاد است اما به دلیل دیرگدازی توسعۀ کاربرد آن تا هزارۀ قبل از میلاد به طول انجامید. از آهن نیز برای ساخت انواع وسایل، به خصوص سلاح استفاده می شد. نخستین نشانه های کورۀ ذوب آهن در محوطۀ قلی درویش) از توابع قم (کشف شده است. از دورۀ سلجوقی تا دورۀ صفوی، صنعت ذوب فلز پیشرفت بزرگی را داشته است. عصر آهن با پیدایش روش های تولید فولاد و چدن پایان یافته و اکنون دوران فولاد می باشد. امروزه یکی از شاخص های بزرگ صنعتی بودن یک کشور، میزان تولید فولاد در آن است. فولادهای تولیدی عمدتا به صورت نیم ساخته عرضه می شوند که برای شکل دادن برخی از آنها نظیر میله ها و شمش ها، مهم ترین روش، براده برداری است. به طور معمول این براده برداری ها به کمک ماشین‌های ابزار انجام خواهد شد، لذا رشتۀ ماشین ابزار که نقشی اساسی را بر عهده دارد،
یکی از به روزترین و مهمترین شاخصه‌هایی که امروزه در دنیا مورد توجه فعالان اقتصادی قرار می‌گیرد شاخصGDP می‌باشد که بیشتر به تولید ناخالص داخلی بحث تولید صنعتی مرتبط است و یکی از شاخصه‌های مهم صنعتی بودن یک کشور به شمار می‌رود. کشورهایی که دارای منابع نفت و گاز یا معادن زیرزمینی هستند خیلی از آینده خود مطمئن نیستند و در پی ایجاد یک فرصت مناسب جهت حرکت به سمت سرمایه‌گذاری در بخش صنعت می‌باشند تا بتوانند در آینده سهمی از بازارهای فناوری جهان، به دست آورند. این کشورها با علم به این که ذخایر زیرزمینی چه نفت و گاز، چه معادن زیرزمینی روزی به پایان خواهد رسید سعی دارند فعالیت‌های خود را از بازار سرمایه به صنایع منتقل نموده تا بتوانند بهره‌هایی درخور فعالیت‌شان را کسب نمایند. چه بسیار کشورهایی هستند که بدون داشتن منابع و ذخایر زیرزمینی در میان کشورهای صنعتی حرفی برای گفتن دارند و سطح زندگی افراد این جامعه از یک سطح قابل قبول برخوردار است.
محصولات فولادی
کارخانه‌های فولادسازی محصولات متنوعی را تولید می‌کنند. علاوه برجنس محصولات، براساس نیاز بازار مصرف شکل محصولات تولیدی این کارخانه‌ها نیز متنوع است. معمولا کارخانه‌های فولادسازی دارای دو بخش عمده می باشند، بخش ذوب فلزات و بخش تولید نیمه ساخته.
در بخش ذوب فلزات محصول تولیدی به صورت بلوکه‌های چهارگوش در ابعاد استاندارد است و سپس در بخش نوردکاری به نیمه‌ساخته تبدیل می‌شوند .
ولی کارخانه‌هایی وجود دارند که فقط دارای واحد نوردکاری می‌باشند و بلوکه‌های تولیدی شرکت‌های فولادسازی را به نیمه‌ساخته تبدیل می‌کنند .
نیمه ساخته ها شامل: ورق، میلگرد، پروفیل، شمش با مقاطع مختلف و … می‌باشند که در صنایع ماشین‌سازی برای ساخت قطعات مورد استفاده قرار می‌گیرند.
دسته بندی محصولات فلزی
محصـولات فلـزی بـه شکلهایگوناگونـی تولیـد می‌شـوند. هـرکـدام از ایـن شکلها دارای مشـخصات و کاربردهـای گوناگونـی هسـتند. در تصویـر انـواع محصـولات فلزی نشـان داده شـدهاست.
ورق
محصـولات تخـت (ورقهـا) دارای انـواع گوناگونـی هسـتند. در جـدول بـه انـواع آن‌هـا و مشخصات‌شان اشـاره شـده است.
کاربرد | عرض (میلی متر) | ضخامت (میلی متر) | نام |
ساخت سازههایی مانند تیر ورق، بدنه جرثقیل، بدنه کشتی | <2٥0 | < 1٥ | )Plate(ورق |
ساخت محصولات شکلپذیر مانند بدنه خودرو | <٦00 | >٥ <0/2 | )Sheet(ورق |
بستهبندی محصولات | >٦00 | >٥ <0/2 | )Strip(تسمه |
بستهبندی | >300 | >0/2 | )Foil(ورق |
1– این محدوده بر اساس استاندارد ASTM آمریکا است. در استاندارد اروپا محدوده ضخامت بیش از 3 میلیمتراست.
| |||
فناوری کنترل عددی رایانه ای ماشین آلات(CNC) Computer Numerical Control
با پیشرفت فناوری، از رایانه‌ها برای کنترل ماشین آلات تولیدی استفاده شده است. در حین به کارگیری دستگاه‌ها و تجهیزات مختلف به صورت دستی معمولا اپراتور دستگاه عملکردهای ماشین مثل تغذیه، سرعت‌پیشروی، نرخ عملکرد و غیره را با توجه به شرایط و متغیرهای فرایند تنظیم و کنترل می‌کند. اما با به کارگیری فناوری کنترل عددی رایانه‌ای ماشین‌آلات تولید، عملکرد و سرعت حرکت آنها توسط موتورهایی تحت فرمان برنامه‌های رایانه‌ای تنظیم و کنترل می‌شود.
CNC به معنی کنترل منطقی یک ماشین به واسطه اعداد با اعمال پردازش رایانه‌ای است.
گام‌های اولیه در این زمینه در سال های 1940 تا 1960 توسط شرکت های سازنده قطعات مورد استفاده در صنایع هوایی و موشک‌سازی در ایالت متحده آمریکا برداشته شد. در واقع در این سال‌ها این شرکت‌ها برای پیشرفت صنایع نیاز به تولید قطعات پیچیده‌تر با عملکرد بهتر و سرعت بیشتر داشتند، به علاوه برای رسیدن به این هدف طراحی‌ها و نقشه‌ها به طور پیوسته تغییر می‌کردند و بر پیچیدگی آنها افزوده می‌شد، بنابراین شرکت‌ها به دنبال راهی برای کنترل اتوماتیک دستگاه‌های ماشین‌کاری، روش کنترل عددی (NC) را ابداع کردند .
در این زمان با توجه به عدم وجود رایانه‌های پیشرفته به شکل امروزی و ریزپردازنده (Micro Processor)در مدارهای الکتریکی فرایند کنترل دستگاه از طریق نوارهای سوراخ شده (Punched film) انجام می‌شد. در واقع دستورات لازم در قالب این نوارها به سیستم کنترل کننده دستگاه معرفی می‌شد. در شکل زیر اجزای یک سیستم کنترل عددی را مشاهده می‌کنید.
شکل اجزای یک سیستم کنترل عددی قدیمی(نوار سوراخ شده)
با پیشرفت علم و ورود به عصر رایانه‌ها و همچنین جایگزینی مدارهای IC با ریزپردازنده‌ها امکان تنظیم و کنترل ماشین‌آلات به کمک رایانه‌ها فراهم شد که همان CNC نام دارد. در این فرایند ماشین توسط فرمان‌های صادر شده توسط پردازنده که در حافظه دستگاه ذخیره شده‌اند کنترل می‌شود. شکل زیر اجزای یک دستگاه CNC را نشان می‌دهد.
شکل اجزای سیستم کنترل عددی رایانه‌ای (CNC)
مزایای سیستم های (CNC)
1ـ سیستم‌های CNC می‌توانند به طور پیوسته استفاده شوند و فقط برای انجام برنامه‌های نگه‌داری دوره‌ای و تعمیرات خاموش شوند.
2ـ این ماشین‌ها به افراد با مهارت کمتری نیاز دارند.
3ـ این سیستم‌ها به راحتی با به روزرسانی نرم افزار کنترل کننده ماشین قابلیت پیشرفت دارند.
4ـ آموزش افراد برای به کارگیری دستگاه‌ها می‌تواند توسط نرم افزار و به صورت مجازی انجام شود.
5ـ فرایند تولید می‌تواند توسط نرم افزار به طور مجازی شبیه سازی شود لذا نیاز به تولید مدل و نمونه اولیه نیست که خود به صرفه جویی در زمان و هزینه منجر می شود.
معایب سیستم های (CNC)
1ـ قیمت ماشین آلات CNC بسیار بالاتر از دستگاه‌های دستی است.
2ـ اپراتورهای دستگاه‌های CNC فقط به آموزش مهارت‌های پایه نیاز دارند و با همان آموزش پایه قادر به کنترل چندین نوع دستگاه هستند لذا نیاز به نیروی انسانی کم می‌شود.
3ـ با به کارگیری این دستگاه‌ها مصرف برق و نیاز به تعمیرات سیستم‌های قدرت افزایش می‌یابد که در تیراژهای کم تولید به بالا رفتن هزینه منجر می‌شود.
کاربردهای دستگاه های (CNC)
دستگاه‌های CNC انواع بسیار گسترده و متفاوتی دارند.
انواع دستگاه های (CNC) جوشکاری و برشکاری
دستگاه برک پرس:
این دستگاه برای خم‌کردن ورق‌های فلزی استفاده می‌شود. در این دستگاه عمل خم‌کردن توسط یک قالب سنبه و ماتریس انجام می‌شود.
شکل دستگاه برک پرس
شکل سنبه و ماتریس دستگاه برک پرس
این دستگاه کاربردهای متعددی در صنعت دارد که برخی از آنها عبارت‌اند از:
تابلوسازی، آسانسورسازی، کابینت سازی، یخچال سازی، دکل سازی، نیروگاه‌ها، شرکت های نفتی و گازی