1. בקרה נומרית - NC
“If you haven't bought your first CNC machine yet, or are considering adding another machine, take a look at the new capabilities available today. CNC's have come a long way over the years in price, profitability and ease of use. I think that you'll find that many of the traditional CNC problems are disappearing.” Bill Gibbs, GibbsCam, 10.95

2. מערכת מבוקרת נומרית - NC
EIA definition (Electronics Industries Association): “A system in which actions are controlled by the direct insertion of numerical data at some point. The system must automatically interpret at least some portion of the data”
Groover: “NC is a form of programmable automation in which the mechanical actions of a machine tool or other equipment are controlled by a program containing coded alphanumeric data”

3. יישומים
עיבוד שבבי – כרסום (milling), חריטה (turning), חירור (drilling)
עיבוד אחר – השחזה, ריתוך (מים, לייזר, להבה)
מדידה – CMM – coordinate measure machine
המשותף לכל המכונות הינו כי תנועת הכלי ביחס לחלק המעובד מבוקרת באופן נומרי.

5. היסטוריה

6. Direct NC/Distributed NC

7. מכונות CNC/מכונות ידניות

8. יתרונות וחסרונות השקעה גדולה יותר הורדת זמן שאינו מוסיף ערך
תחזוקה מורכבת יותר
נדרש תכנות
נדרש utilization גבוהה יותר
הורדת זמן שאינו מוסיף ערך
MLT קצר יותר
דיוק וחזרתיות גבוהים יותר
פחות Scrap
WIP קטן יותר
פחות בדיקות
מאפשר גיאומטריה מסובכת
גמישות בשינוי תכנית יצור
מיקום חלק פשוט יותר
פחות שטח רצפה
עובדים מיומנים פחות

9. Why don’t you have a CNC machine yet ?
אפליקציות בכמויות נמוכות עד בינוניות
Batch
הזמנות חוזרות
חלקים עם גיאומטריה מורכבת
עבודות בהן צריך להוריד הרבה חומר
עבודות עם הרבה פעולות שיבוב
חלקים יקרים

10. מבנה מערכת CNC

11. מבנה עקרוני של מכונת CNC
מחליף כלים
דפינה
כלי עיבוד
שולחן
בורג מוביל
הזנה
מנוע + גיר +
אנקודר
מסילה

12. הזנה מזינים אוטומטיים רובוטים מזין גלילי מתמשך קרוסלות
מזין קערה ויברציוני
רובוטים

13. דפינה מלחציים אופקי/אנכי עוקצים ברגים מהדקים (קלמרות)
שימוש ברכיבים קיימים בחלק
שדה מגטי, אלקטרו-מגנט
ריק (ואקום)

14. כלים

15. מחליפי כלים אוטומטיים שיפור היעילות ע”י החלפת כלים אוטומטית ומהירה.
הוספת גמישות למכונה.
פיצוי בזמן אמת על שחיקה ו/או כשל בכלי החיתוך.
מחליף כלי אוטומטי
מחסנית כלים

16. בורג מוביל נדרש: פתרון: שימון וגירוז שימוש בבורג כדורי חיכוך נמוך
מקדם חיכוך קבוע
פתרון:
שימון וגירוז
שימוש בבורג כדורי

18. בקרה
חוג פתוח – ללא משוב
חוג סגור – יש משוב (מיקום/מהירות/כוח)

19. מפעילים
פניאומאטי
הידראולי
חשמלי AC DC
רגיל
צעד

20. מנוע צעד

21. מנוע צעד

22. חיישנים
טכומטר
אנקודר

23. אנקודר יחסי
יכולת הפרדה זוויתית: 360/L
L מספר החריצים

24. אנקודר אבסולוטי
יכולת הפרדה זוויתית:
N מספר המסלולים

25. אנקודר ליניארי

26. יחידת הבקרה - MCU
הגדרות
סוגי תנועות
אינטרפולציה

27. דיוק מערכות ספרתיות
כושר הפרדה (Resolution) – המרחק הקטן ביותר שבו המערכת יכולה לשלוט או להבחין.
BLU/BRU – יחידות המידה של כושר ההפרדה.
חזרתיות (Repeatability)- יכולת המערכת לחזור על אותה תנועה. R=±3 (בהנחת פילוג נורמאלי)
דיוק (Accuracy)– הסטייה שתתקבל במקרה הגרוע ביותר בין המיקום אליו רצינו להגיע לבין המיקום אליו הגענו בפועל A=0.5BLU+3

28. BLU המנוע הוא המגביל: הבקר הוא המגביל:
N - רזולוצית האנקודר או המנוע [פולסים לסיבוב]
P - פסיעת הבורג [מ”מ]
G - יחס תמסורת הגיר
הבקר הוא המגביל:
M – אורך מילת זיכרון *
L – טווח תנועה
* עבודה עם שלמים

29. מהירות ודרך S - הדרך שהשולחן עובר V - מהירות התנועה
G - יחס תמסורת הגיר
P - פסיעת הבורג [מ”מ]
N - רזולוצית האנקודר (המנוע) [פולסים לסיבוב]
ΔN – מס פולסי אנקודר
V - מהירות התנועה
f - תדירות הפולסים

30. סוגי תנועות
PTP - Point to Point
CP - Continues Path

31. אינטרפולציה קירוב עקומות מסובכות לפוליגונים.
אפיצות (Tolerance) - דיוק הקירוב.
אינטרפולציות מקובלות:
קווית
קשתית
פרבולית

32. אינטרפולציה קשתית

33. אינטרפולציה קשתית - חישוב

34. חישוב מהירות קווית S – דרך t – זמן F – מהירות קידמה
Vx – מהירות בכיוון ציר X (מהירות המנוע)
Vy – מהירות בכיוון ציר Y (מהירות המנוע)

35. אינטרפולטורים דיגיטאליים - DDA
DDA - Digital Differential Analyzers
מבנה עקרוני של DDA
שעון
q רגיסטר
צובר
p רגיסטר
 p+
 p-
 Z
קרוב דיגיטלי לעקומה אנליטית

36. DDA קווי, ציר X שולט
P1=(0,0), P2=(60,20)
BLU = 1,1
Δx=60, Δy=20

37. שימוש ב-DDA לשרטוט מעגל

38. תכנות מערכות קואורדינאטות תכנות בשפת מכונה
תכנות בעזרת פקודות למכונה - Gcode
תכנות בשפה עילית - MAPT/APT
תכנות אוטומטי ישירות מתוכנת השרטוט או ע”י מעבדי עזר (NcTools, MaterCam, SolidCam)

39. מערכות קואורדינטות במכונות CNC
מחרטה
כרסומת
מערכת ימנית

40. מערכות קואורדינטות
מערכת המכונה - הקואורדינטות ביחס למערכת המכונה ע”פ תהליך האיפוס.
מערכת יחסית - הקואורדינטות ביחס למיקום העכשווי של הכלי.
מערכת העובד - הקואורדינטות ביחס לנקודה ידועה ע”ג חומר הגלם (מרכז או אחת הפינות).

41. דוגמה X Y Z

42. שפת מכונה בסיס בינארי (0,1) BCD – שילוב של השיטה הבינארית והדצימאלית:
דוגמא 1250
בינארי (11 ספרות):
BCD (16 ספרות):
ייצוג תווים אלפאנומריים
ASCII: A=
EIA: A=

43. Gcode - word address format with tab separation and variable word order
תוכנית מורכבת מבלוקים
בלוק מורכב ממילים
בין המילים מפריד TAB
בין בלוקים מפריד LF
כל מילה מתחילה באות המסמנת פקודה
מילים חוזרות מושמטות
סדר המילים לא חשוב

44. מבנה כללי של בלוק Gcode N### G## X##### Y#### Z####
N10 G90 G00 X40 Y60 Z80
N20 G01 Z12
מספר שורה
קוד הפקודה
פרמטרים

45. סוגי המילים

46. Emco PC-controlled CNC machines

47. פקודות Gcode
פקודות תנועה
פרמטרים לתכנית שיבוב
פקודות M
פקודת מחזורית

48. פקודות תנועה G00 - תנועת PTP לנקודה G01 - תנועה לנקודה לאורך קו ישר
תנועה מעגלית:
G02 – CW
G03 - CW
G04 – המתנה
דוגמאות:
G00 X20 Y15 Z76
G01 X20 Z15
G02 X9 Z70 R2

49. פרמטרים לתכנית שיבוב יחידות עבודה: קואורדינאטות
G21 – מ"מ (עפ"ר ברירת המחדל בישראל)
G20 – אינטש
קואורדינאטות
G90 - מוחלטות
G91 – יחסיות
G54-G59 - נקודת ייחוס במכונה

50. פרמטרים לתכנית שיבוב S#### - מהירות סיבוב הכוש [RPM]
F#### - מהירות קידמה
יחידות:
G94 – ממ' לדקה (ברירת מחדל בחריטה)
G95 – ממ' לסיבוב (ברירת מחדל בכרסום)
במחרטה:
G96 – מהירות קידמה קבועה
G97 – מהירות כוש קבועה

51. פרמטרים לתכנית שיבוב הגדרת כלי: כרסומת:
T#### - הגדרה
G43 H## - פיצוי אורך
מחרטה - T##** (## - כלי, ** כניסה בטבלא)

52. חישוב מיקום הכלי בתוכנית Gcode
מרכז הכלי משיק להמשכי הקווים המהווים את גיאומטריית החלק.

53. פקודות M M30 - סוף תוכנית התחלת סיבוב הכוש: M05 - הפסקת סיבוב הכוש
M03 – CW
M04 – CCW
M05 - הפסקת סיבוב הכוש
M00 – הפסקת תכנית
הפעלת נוזלי קירור
M08 – הפעל
M09 – הפסק

54. פעולה מחזורית כרסומת: M98 P0050020 מחרטה: G73 P52 Q70 U0.1 W0.1
U## W## - כמה להשאיר לגמר בציר X וציר Z
G72 – הגדרת פרופיל גמר

55. תכנות בשפה עילית תפקיד המתכנת הגדרת הגיאומטריה של החלק
הגדרת מסלול התנועה של הכלי וסדר הפעולות
הגדרות נוספות (מהירויות, קדמה וכיו"ב)
תרגום הקלט
חישובים אריתמטיים ופיצוי כלי
עריכה
Post processing
תפקיד המחשב

56. APT: Automatically programmed tool
החזון
המשתמש כותב פקודות הפעלה למכונה בשפה דמוית אנגלית
המחשב מתרגם את הפקודות
המחשב מבצע את החישובים הדרושים לביצוע הפקודות
המחשב מעבד את הפקודות כך שהן יהיו ניתנות לביצוע על ידי מכונת NC\
תקן אמריקאי – 1974
תקן בינלאומי (ISO) – 1978
הרחבות - ADAPT, EXAPT

57. APT
הגדרת הגיאומטריה של החלק
הגדרות התנועה
הגדרות נוספות

58. הגדרת גיאומטריה Point: Line: Plane: Circle:
SYMBOL=GEOMETRY TYPE/descriptive
Point:
PT1=POINT/20.0,40.0,60.0
PT2=POINT/INTOF, L1,L2
Line:
L1=LINE/P2,P3
L2=LINE/P5,PARLEL,L3
Plane:
PL1=PLANE/P1,P2,P3
PL2=P2,PARALEL,PL1
Circle:
C1=CIRCLE/CENTER,P1,RADIUS,25.0
C2=CIRCLE/P1,P2,P3

59. תחביר
שמות יכילו עד 6 תווים אלפאנומריים, לכל הפחות התו הראשון יהיה אות. אין להשתמש במילים שמורות.
סדר הגדרת הצירים הינו X,Y,Z
הגדרה קודמת לשימוש
ניתן להגדיר שם רק פעם אחת
ניתן להשתמש רק בשם אחד להגדרת אלמנט אחד

60. הגדרות תנועה MOTION COMMAND/descriptive data Start point: FROM/point
PTP:
GOTO/P1
GODLTA/50.0,120.0,30.0

61. CP

62. CP - דוגמא FROM/PTARG GO/TO,PL1,TO,PL2,TO,PL3 (Drive, Part, Check)
GORGT/PL3,PAST,PL4 (Drive, Check)

63. פקודות נוספות PARTNO AAA – שם התכנית
MACHIN/Mill1 – הגדרת הפוסט פרוססור
CLPRNT – הדפסת מיקום הכלי
REMARK - הערכה
FINI – סוף התכנית
UNITS/MM (INCHS) - יחידות
SPINDL/1000,CLW (CCW) – מהירות סיבוב הקוש
SPINDL/OFF (ON) – הפסקת (הפעלת) הקוש
FEDRAT/40,IPM (IPR) – קידמה לדקה (לסיבוב)
CUTTER/20.0 – קוטר כלי
TOLER/ אפיצות
INTOL/0.02 – אפיצות פנימית לאינטרפולציות סיבוביות
OUTTOL/0.02 – אפיצות חיצונית

64. דוגמה

65. NC part programming using CAD/CAM
הגדרת גיאומטריה
שימוש בהגדרות משלב התכן
הגדרה מחדש
הגדרת מסלול התנועה
בחירת כלי עיבוד (מספריית כלים)
הגדרת מסלול העיבוד
גרפיקה אינטראקטיבית
מודולים מוכנים מראש לעיבודים נפוצים

68. תוכנת Solidcam

69. תוכנת Solidcam

70. Computer aided manufacturing - CAM
שימוש אפקטיבי במחשב עבור
תכנון הייצור
בקרת הייצור

71. תכנון הייצור
Computer used offline to provide information for effective planning and management of production activities.
Computer aided process planning (CAPP)
Computer assisted NC part programming
Computerized machinability data systems
Development of work standards
Cost estimating
Production and inventory planning
Computer aided line balancing

72. Manufacturing control
Managing and controlling the physical operations in the factory.
Process monitoring and control
Quality control
Shop floor control
Inventory control
Just-in-time production systems

73. CAD/CAM אינטגרציה של תכן המוצר ותכנון הייצור
באופן היסטורי CIM התחיל מכאן
Concurrent engineering
Product design
NC programming
Physical production