كيف تقوم ماكينة واحدة بتبسيط كل من التثقيب والقص في تصنيع المعادن؟ تُحدِث وحدة التثقيب والقص المدمجة بنظام التحكم الرقمي ثورة في الكفاءة والدقة في ورش تصنيع الصفائح المعدنية. تتعمق هذه المقالة في الميزات المتقدمة والفوائد التشغيلية لهذه الأنظمة الآلية، مثل آليات التحميل والفرز والقص المتكاملة. سيفهم القراء كيف تعمل هذه الماكينات على زيادة كفاءة الإنتاج واستخدام المواد إلى أقصى حد، مما يؤدي إلى عملية تصنيع أكثر انسيابية وأتمتة.
مع استمرار تقدم التصنيع، يلعب برج التثقيب باستخدام الحاسب الآلي دورًا أساسيًا في المعالجة المرنة للصفائح المعدنية، خاصةً في مجال تصنيع الصفائح المعدنية التجارية حسب الطلب.
ولتعظيم إمكانات معالجة الصفائح المعدنية باستخدام الحاسب الآلي في الإنتاج، وتعزيز كفاءة مكابس التثقيب، قامت ورش الصفائح المعدنية التجارية بدمج استخدام ماكينات التثقيب والقص المدمجة باستخدام الحاسب الآلي.
تجمع هذه المعدات المتطورة بين تكنولوجيا التحكم بالكمبيوتر والإلكترونيات الدقيقة والمراقبة عن بُعد والتصنيع الدقيق.
تتميز ماكينة التثقيب والقص المدمجة بنظام التحكم الرقمي بأنظمة تحميل وتفريغ آلية، وآليات فرز وتكديس آلية، ونظام إرساء تخزين آلي، وتدمج أساليب الإدارة الحديثة لتحقيق عملية تثقيب وقص آلية بالكامل بنظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي من أجل الصفائح المعدنية.
تتألف ماكينة التثقيب والقص المدمجة بنظام التحكم الرقمي في المقام الأول من برج تثقيب دوّار بنظام التحكم الرقمي ومقص بزاوية قائمة بنظام التحكم الرقمي، كما هو موضح في الشكل 1.
الحاسب الآلي لكمة البرج مجهز بمكتبة أدوات قرصية قابلة للدوران، مما يسمح بإجراء عمليات التثقيب، وتشذيب الحواف وعمليات الثني على قِطع الصفائح المعدنية. ماكينة القص ذات الزاوية اليمنى بنظام التحكم الرقمي مزودة بشفرات المحور X والمحور Y، وهي مصممة لفصل اللوح المعدني بعد خضوعه لعمليات مختلفة.
للمعالجة المؤتمتة بالكامل، يجب أن تتناسب الأجزاء مع معايير عمل المعدات. وبالتالي، فإن تحديد هذه المعايير أمر بالغ الأهمية.
تتميز ماكينة التثقيب والقص المدمجة بقوة تثقيب 30 طن وقوة قص 20 طن. يحتوي برجها الدوّار على 55 محطة أدوات، بما في ذلك 21 محطة A-stations (بشكل أساسي لأدوات الملامح العامة الصغيرة التي لا تتطلب تغييرات متكررة)، و24 محطة B، ومحطتان دوّارتان خاصتان (بشكل أساسي لأدوات الملامح العامة المتوسطة، مع شوط تثقيب أكبر لزيادة الكفاءة والدوران لضبط الزوايا للمستطيلات والمضلعات وما إلى ذلك)، و4 محطات C، ومحطتان D، ومحطتان E (عادةً للتشذيب العام الكبير، والفتحات الدائرية، وثقب الثني، والنقش، والعمليات الخاصة الأخرى). لكل أداة ميزة رمز فريد، على سبيل المثال، RO للفتحات المستديرة، وRE للمستطيلات، وDJ للمضلعات، وSQ للمربعات.
نطاق المعالجة الأقصى للماكينة هو: المحور X 3000 مم، والمحور Y 1500 مم، مع أقصى سُمك للصفائح يبلغ 6.35 مم. يمكن للقص بالزاوية اليمنى معالجة ما يصل سُمكه إلى 4 مم (لـ Q235 ألواح فولاذية)، مع دقة معالجة ثقب تبلغ ± 0.10 مم.
تتعامد شفرتا ماكينة القص ذات الزاوية اليمنى بنظام التحكم الرقمي CNC، حيث إن شفرة المحور X قادرة على القطع المستمر، مما يلغي الحاجة إلى القطع اليدوي المسبق للمواد الخام. وهذا يعزز الكفاءة في تخطيط المواد ويقلل من النفايات. يشير تخطيط الشفرتين، كما هو موضح في الشكل 2، إلى أن شفرة المحور X أطول من شفرة المحور Y، مرتبة بزاوية 90 درجة.
توفر الماكينة وضعين للقطع: القطع الكامل والقطع النصفي. في وضع القطع الكامل، تتحرك كل من شفرات المحور X والمحور Y في وقت واحد، مما ينتج قطعًا محددة جيدًا بزاوية قائمة.
في وضع القطع النصفي، تظل شفرة المحور Y ثابتة بينما تعمل شفرة المحور X بشكل مستقل، وتُستخدم بشكل أساسي عندما تحتوي القِطع الكبيرة على ميزات محددة قد تتداخل مع المحور Y.
يتم تحديد الاختيار بين هذه الأوضاع برمجيًا بناءً على الوضع الفعلي.
بعد التقطيع، يتم نقل النفايات والقطع الجاهزة عبر ناقل شعيرات آلي. يتم فرز الخردة ذات الأحجام المختلفة تلقائيًا في حاويتي نفايات متميزتين أثناء النقل.
وفي الوقت نفسه، يتم نقل النفايات الصغيرة الناتجة عن عملية تصنيع الأدوات بواسطة نظام ناقل آخر، مما يضمن التشغيل المستمر والمستقر لـ مكبس التثقيبمما يقضي على وقت تعطل المعدات. تعمل هذه العملية على زيادة التحولات الخارجية إلى الحد الأقصى، مما يعزز بشكل كبير من كفاءة معالجة أجزاء الصفائح المعدنية.
عندما تعالج ماكينة التثقيب والقص المدمجة بنظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسوب سماكات مختلفة من الصفائح المعدنية، تقوم مكتبة أدوات التثقيب والقص الدوارة بنظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسوب بتبديل أدوات التثقيب أو أدوات التشكيل بناءً على المعايير الفنية.
يضبط المقص ذو الزاوية اليمنى باستخدام الحاسب الآلي باستخدام الحاسب الآلي فجوات الشفرات عبر التحكم الإلكتروني، مما يضمن جودة أسطح قطع الصفائح المعدنية.
توفر وظيفة القص بالزاوية اليمنى الدعم الأساسي لعمليات التداخل التلقائي، مما يتيح فرز القِطع وتكديسها تلقائيًا. هذه الوظيفة ضرورية لتحقيق الأتمتة الكاملة في وحدة المعالجة.
وفي المقابل، يتطلب التثقيب التقليدي باستخدام الحاسب الآلي تدخلاً يدويًا. يجب على المشغلين قطع الصفيحة المعدنية مسبقًا باستخدام ماكينات القص بناءً على متطلبات شكل القطعة وحجمها قبل الانتقال إلى مرحلة البرمجة باستخدام الحاسب الآلي.
المزايا الرئيسية لماكينات التثقيب والقص المدمجة بنظام التحكم الرقمي لمعالجة التعشيش:
1) تتم إدارة تخطيط التعشيش عن طريق برنامج برمجة التعشيش الآلي، والذي يتعامل أيضًا مع فصل الأجزاء عن مواد النفايات، مما يزيد من الاستفادة القصوى من المواد الخام.
2) إن الطبيعة المتكاملة للماكينة تلغي الحاجة إلى النقل اليدوي للمواد، مما يعزز دقة معالجة الصفائح المعدنية. وهذا لا يقلل من أوقات المناولة والانتظار فحسب، بل يعزز أيضًا من كفاءة الماكينة.
تتألف وحدة التثقيب والقطع المؤتمتة بالكامل باستخدام الحاسب الآلي من مكونات أجهزة آلية ونظام تحكم معلوماتي، كما هو موضح في الشكل 3.
تشمل مكونات الأجهزة: عربة إرساء المواد الخام الآلية، وجهاز تحميل المواد الخام، وماكينة الجمع بين التثقيب والقص باستخدام الحاسب الآلي، وجهاز الطرد الآلي للمواد النفايات، وجهاز ترميز الرذاذ الآلي، وآلية الفرز والتكديس الآلي للقطع، وعربة الإرساء الآلي للقطع، وثماني وحدات للحماية الكهروضوئية.
يشتمل نظام التحكم المعلوماتي على نظام التحكم في ماكينة التثقيب (مع كل من نظامي التحكم في التثقيب باستخدام الحاسب الآلي بنظام التحكم الرقمي للقطع والقص بالزاوية اليمنى)، ووحدة تفاعلية لنظام التحكم في نظام التحكم في التثقيب MES+WCS+التثقيب ووحدة تحكم في الحماية الكهروضوئية.
تدعم وحدات الأجهزة الثمانية الأساسية هذه رحلة المعالجة الآلية بأكملها.
وعلى النقيض من ذلك، فإن الوحدة التفاعلية بين نظام MES+WCS ونظام التحكم في الثقب أمر بالغ الأهمية لإدارة المعلومات في الوحدة.
تستخدم وحدة المعالجة نظام MES لجدولة الإنتاج الآلي. يستخرج برنامج البرمجة تلقائيًا تفاصيل الطلبات والتركيبات حسب مواصفات الطلب.
وهذا يضمن تصنيع الأجزاء، بمجرد تداخلها وبرمجتها آليًا، باستخدام مواد خام ذات أحجام قياسية. هذه المواد الخام القياسية هي الأساس للتخزين الآلي.
بعد التعشيش، يتم استخدام المواد بالكامل، مما يمنع الهدر. ثم تسهل وظيفة القص بزاوية قائمة الزاوية فصل الأجزاء المتداخلة.
تشكل ميزة التحميل التلقائي للمواد الأساس للتكامل السلس بين وحدة المعالجة ونظام التخزين الآلي.
عندما يقوم نظام MES بإرسال مهام الطلبات إلى وحدة التثقيب، فإنه يقوم في نفس الوقت بمزامنة معلومات المواد الخام القياسية المطلوبة مع مركز إرسال التخزين الذكي.
ثم يقوم مركز الإرسال بعد ذلك بمطابقة منصات المواد الخام الموجودة في المخزون مع تسلسل مهام الاسترجاع ويصدر أوامر الاسترجاع تلقائيًا. طالما تم التأكد من تشغيل أداة الماكينة، يتم نقل منصة المواد الخام المقابلة إلى مدخل المواد بالماكينة.
من هنا، تسترد عربة التحميل الآلي عربة التحميل الآلي منصة المواد الخام وتنقلها إلى موضع التحميل التلقائي. لاستيعاب متطلبات التحميل المختلفة للصفائح المعدنية، يتم تجزئة نظام أكواب شفط التحميل لمنع الشفط الفارغ، كما هو موضح في الشكل 4.
يقوم جهاز فصل الصفيحة، المثبت على ذراع روبوت التحميل، أولاً برفع زاوية واحدة من الصفيحة. ثم تقوم الآلية بعد ذلك برفع اللوح واهتزازه لفصله، لمحاكاة الفصل اليدوي.
بمجرد تأمين المادة، يتم قياس سُمكها تلقائيًا لضمان اتساقها مع متطلبات الطلب. إذا تجاوز سُمك المادة المكتشفة السُمك القياسي للورقة، سينطلق إنذار، مما يؤدي إلى إيقاف الماكينة.
إذا كانت السماكة ضمن المعلمات المحددة، تستمر الماكينة في التشغيل. وأخيرًا، يتم نقل المواد الخام بواسطة أكواب شفط التحميل إلى مشبك تحديد الماكينة للمحاذاة.
في هذه المرحلة، تكمل وحدة المعالجة عملية التحميل الآلي الكامل للمواد.
فصل القص بزاوية قائمة الزاوية للأجزاء يمهد الطريق للفرز والتكديس الآلي.
وبمجرد فصلها، تصبح هذه الأجزاء منتجات شبه جاهزة. يقوم جهاز التكديس بعد ذلك بتصنيف وتكديس هذه الأجزاء شبه المصنعة. وتتطلب آلية التكديس الأوتوماتيكية أن تتراوح أحجام الصفائح بين 400 مم × 100 مم كحد أدنى و 3000 مم × 1500 مم كحد أقصى.
يجب أن يتراوح سُمك الصفيحة بين 0.5 مم كحد أدنى و4 مم كحد أقصى (لألواح الصلب الكربوني)، مع حد أقصى لوزن التراص يبلغ 3000 كجم.
تستخدم برمجة وحدة المعالجة باستخدام الحاسب الآلي لوحدة المعالجة برنامج برمجة التعشيش التلقائي. بعد إنشاء برنامج المعالجة، تحدد وحدة برنامج الفرز الأجزاء داخل البرنامج.
يتم تخصيص الأجزاء التي تحمل نفس الرمز لنفس المنطقة من صينية المنتج شبه النهائي، كما هو موضح في الشكل 5.
يبلغ أقصى ارتفاع للتكديس في كل منطقة 500 مم. إذا تم تجاوز هذا الارتفاع، يتم إعادة تخصيص القِطع إلى منطقة تكديس مختلفة لتجنب مشاكل التكديس الزائد بسبب الكميات الزائدة من القِطع المشفرة المتماثلة.
بعد إرسال برنامج المعالجة، يقوم النظام بإعادة التأكد من الوضع الفعلي للأجزاء في منطقة التكديس. يتحقق نظام الاستشعار الكهروضوئي أيضًا من ارتفاع تكديس القِطع.
إذا تم نقل الأجزاء في منطقة تكديس المنتجات شبه المصنعة بشكل عاجل للعملية التالية، يحتاج المشغل إلى إعادة تعيين الرمز المقابل في منطقة التكديس.
يسمح ذلك للنظام بإعادة دمجها كمساحة متاحة، مما يمنع إهدار مساحة التكديس.
وبمجرد التحقق من أن منطقة التكديس تفي بمتطلبات تكديس الأجزاء، يفصل جهاز الفرز الأجزاء التي تحمل نفس الرمز للتكديس المتسلسل. ويستخدم الفرز آلية فرز وتكديس أوتوماتيكية بنمط الأسطوانة المنفصلة لنقل الأجزاء المقطوعة تلقائيًا إلى منصة نقالة المنتجات شبه المصنعة. توضع المنصة النقالة على عربة نقل متخصصة.
عند الانتهاء من معالجة الطلب، تتلقى العربة تعليمات الإرجاع إلى التخزين للمنتجات شبه المصنعة. ثم تنقل المنصة النقالة إلى نقطة الدخول المقابلة لنظام التخزين الآلي.
ثم يقوم مكوك نظام التخزين بعد ذلك بتخزين منصة المنتجات شبه الجاهزة تلقائيًا، مع قيام نظام MES في نفس الوقت بإنشاء معلومات العودة إلى التخزين للمنصة النقالة.
وللاسترجاع، يحتاج المرء ببساطة إلى البحث عن رقم الطلب المقابل لتحديد موقع الطلب في نظام التخزين ورمز المنصة النقالة، وبالتالي إنشاء مهمة استرجاع تلقائية وتسهيل استرجاع الأجزاء شبه المصنعة.
يتم إرسال أوامر الإنتاج الخاصة بوحدة المعالجة تلقائيًا بواسطة نظام نظم إدارة التصنيع الآلي بناءً على منطق الجدولة. تتضمن معلومات الطلبات بيانات الإنتاج الأساسية مثل نوع المادة والكمية ومواصفات الحجم والترميز والتفاصيل البيانية وبيانات البرنامج ومعلومات تدفق العملية ووقت المعالجة.
وناقش الباحثون نظام جدولة الإنتاج الذي يوائم بين نظام SOA وتقنيات التصنيع المرن. وقاموا على وجه التحديد بتحليل تحديات التخطيط والجدولة في عملية الإنتاج، وشرحوا أساليب وتطبيقات تخصيص المهام لمحطات الماكينات، وقدموا حلولاً لمشاكل الإرسال في وحدة المعالجة.
تعتمد مهام الإنتاج لوحدة التثقيب الأوتوماتيكية بالكامل بنظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي على نظام أساسي واحتياطي. يقوم نظام MES بتعيين طلبين لنفس الماكينة: الطلب الأساسي هو الطلب الأساسي في الإنتاج والطلب التالي كطلب احتياطي. بمجرد اكتمال الطلب الأساسي، يصبح الطلب الاحتياطي تلقائيًا هو الأساسي.
كما هو موضح في الشكل 6، تقوم وحدة التفاعل بين نظام إدارة النظم والتطبيقات والمنتجات ووحدة نظام التحكم في النظام العالمي للتخزين بجدولة نظام التخزين في وقت واحد لإصدار مهام استرجاع المواد الخام ومهام الإرجاع لمواد الطلب السابق.
قبل البدء في المعالجة، تتم الاستعدادات من خلال تداخل عمليات الطلبات وتقليل أوقات التبديل الداخلي وتقليل وقت تعطل الماكينات وزيادة معدلات تشغيل المعدات وتحقيق كفاءة الإنتاج.
عند استلام مهمة الإنتاج المرسلة من قبل نظام MES، يحتاج المشغلون فقط إلى التحقق من متطلبات الأدوات الخاصة ببرنامج المعالجة، وضمان بيئة إنتاج آمنة، ثم بدء إنتاج الطلب.
في هذه المرحلة، تعالج المعدات وفقًا لرمز NC. إذا كان الطلب ينطوي على أجزاء ذات عمليات خاصة، سيطالب النظام بتغيير الأدوات عند بدء إنتاج الطلب، ويقوم المشغلون باستبدال الأدوات المقابلة أو استكمالها يدويًا.
عندما يتلقى نظام MES تغذية مرتدة عن بدء معالجة الطلب، فإنه يرسل في نفس الوقت مهمة استرجاع المواد الخام للطلب المذكور إلى نظام جدولة WCS الخاص بنظام التخزين.
ثم يقوم مكوك نظام التخزين بنقل منصة المواد الخام المقابلة إلى موضع إرساء عربة استقبال المواد في وحدة المعالجة.
عندما تتلقى وحدة المعالجة معلومات وصول المواد الخام، يقوم النظام بجدولة عربة الاستلام لالتقاط المواد. ولا تتطلب عملية المعالجة اللاحقة أي تدخل يدوي.
بعد المعالجة، يتم فرز الأجزاء وتكديسها ونقل النفايات آليًا. يصنف نظام الفرز والتكديس الأجزاء حسب النوع ويكمل مهام الفرز والتكديس بالتتابع.
يسجل النظام معلومات حالة وحدة المعالجة بأكملها بناءً على دورات الطلبات حتى اكتمال الطلب، ويتم إعداد التقارير التلقائية أثناء العملية. ويوضح الشكل 7 لوحة معلومات الإدارة المعلوماتية.
عند اكتمال الطلب، يتم توصيل الأجزاء نصف المصنعة تلقائيًا بمكوك نظام التخزين للتخزين، وتتم مزامنة معلومات التخزين مع نظام MES.
بالإضافة إلى ذلك، فإن وحدة المعالجة مزودة بجهاز كمبيوتر شخصي متعدد الإمكانات متصل بالشبكة. يمكن للمشغلين تسجيل الدخول إلى واجهة نظام MES من خلال هذا الكمبيوتر الشخصي.
في صفحة الإبلاغ عن الطلب، من خلال النقر على الرقم البياني، يمكنهم الوصول مباشرةً إلى نظام المستندات التأسيسي الداخلي للشركة، والربط بمتطلبات المعالجة ورسومات التصميم للأجزاء المقابلة، مما يسهل العمليات في الموقع بشكل كبير.
مع التطور المستمر للصناعة التحويلية، سيصبح التطبيق الواسع النطاق لوحدات المعالجة المؤتمتة بالكامل التي تدمج الأتمتة وتكنولوجيا المعلومات سائدًا بشكل متزايد.
تصف هذه المقالة وحدة التثقيب الأوتوماتيكية بالكامل باستخدام الحاسب الآلي، التي تركز بشكل أساسي على ماكينات التثقيب والقطع باستخدام الحاسب الآلي، بالاستفادة من إدارة العمليات المعلوماتية.
فهو يزيد من مزايا المعدات الآلية إلى أقصى حد، ويحقق إلى حد ما نموذج إنتاج الصفائح المعدنية المخفضة لليد العاملة، مما يوفر رؤى مهمة لصناعات مثل معالجة الصفائح المعدنية لتحقيق الأتمتة الكاملة.
بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.
AR 
EN 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO