الفرق بين الطحن باستخدام الحاسب الآلي والحفر باستخدام الحاسب الآلي

منذ الثورة الصناعية، بحثت الشركات عن طرق جديدة وأكثر فعالية لتعزيز إنتاجها وتحقيق أقصى استفادة من مواردها.

في أواخر الأربعينيات من القرن العشرين، قام جون تي بارسونز بتطوير مفهوم "التحكم العددي" (NC) باستخدام الآلات التي تقوم بثقب الشريط، وكانت هذه بداية شيء من شأنه أن يكون له تأثير دائم.

كان التحكم الرقمي بالحاسوب أو CNC هو التقدم التكنولوجي لهذه العملية، وقد كان موجودًا منذ عام 1952 عندما طور ريتشارد كيج (بالتعاون مع معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) أول آلة طحن CNC (سينسيناتي ميلاكرون هيدروتيل - الحاصلة على براءة اختراع في عام 1958 باسم "جهاز التحكم في المحرك لتحديد موضع أداة الآلة") - كان هذا هو الميلاد التجاري الحقيقي للتكنولوجيا، وقد قطعت شوطًا طويلاً منذ ذلك الحين.

نظرًا لأن التقدم في تكنولوجيا الكمبيوتر والطباعة ثلاثية الأبعاد وغيرها من الابتكارات يغير المشهد التكنولوجي، فإن التعقيد والتفاصيل الدقيقة للعديد من وظائف القطع والمعالجة أصبحت أكثر تعقيدًا، وكان على التصنيع باستخدام الحاسب الآلي التكيف لمواكبة ذلك، خاصة مع ظهور للطباعة ثلاثية الأبعاد (والتي يمكن القول إنها واحدة من أكبر منافسيها).

CNC هو عبارة عن كود قابل للبرمجة تم تصميمه وإدخاله في آلات محددة ويسمح لها بتنفيذ حركات دقيقة - أخذ كائن افتراضي (التصميم) وتحويله إلى كائن حقيقي (المنتج).

وبما أن هذا الرمز يتحول إلى "إحداثيات ديكارتية"، فإن الآلات تعمل تقريباً مثل الروبوتات - مما يوفر مستوى متفوقاً من الدقة والجودة التي ستكون دائماً بنفس جودة تصميمها الأصلي.

عندما نتحدث عن "التصنيع باستخدام الحاسب الآلي"، فإننا نتحدث عن الطحن والخراطة والحفر - ولكن بشكل عام، يغطي مصطلح التصنيع نطاقًا واسعًا من التكنولوجيا الميكانيكية التي تتضمن الاتصال الجسدي لإزالة المواد، وذلك باستخدام مجموعة من الأدوات للقيام بذلك .

تستخدم جميع عمليات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي آلات CNC، ولكن ليست جميعها مخصصة للتشغيل الآلي - وهذا بسبب التحكم العددي بالكمبيوتر، واستخدام الأنظمة المحوسبة التي تسمح بأتمتة الطريقة - قد تشتمل آلات CNC على أنواع مختلفة من القواطع (مثل مثل البلازما أو الليزر)، ومكابح الضغط، وما إلى ذلك، ولكنها تشمل أيضًا أجهزة الكمبيوتر.

في هذه المقالة، سنلقي نظرة أعمق على الطحن والحفر باستخدام الحاسب الآلي، ومناقشة ما تعنيه هذه المصطلحات، وكيف تعمل الآلات، وما هو الفرق بين هذين الأسلوبين التكنولوجيين - ثم سنلقي نظرة على كيفية استخدامهما، وما يحمله المستقبل لآلات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي حيث تتنافس مع التقنيات والابتكارات الأخرى.

ما هو الطحن باستخدام الحاسب الآلي؟

عندما يتعلق الأمر بالطحن باستخدام الحاسب الآلي، فإن العملية هي عملية طرحية، تستخدم نظام التحكم العددي بالكمبيوتر للأتمتة، والحرف اليدوية عن طريق أخذ المواد بعيدًا حتى يتم صياغة التصاميم النهائية والمكتملة.

الطحن هو المصطلح المستخدم لعملية قطع وحفر المواد (غالبًا الخشب أو البلاستيك أو المعدن)، ويستخدم بشكل عام أداة أسطوانية دوارة (قاطعة طحن) مثبتة في مغزل. يمكن أن تتراوح هذه الأشكال والحجم وتوفر القدرة على التحرك على طول محور مختلف للقطع بزوايا مختلفة لإنشاء فتحات وثقوب وتفاصيل في المادة.

قبل ظهور تقنية التحكم الرقمي بالحاسوب، كانت ماكينات الطحن تأتي بأنواع مختلفة (تتراوح بشكل فردي من ماكينات ذات محورين إلى ماكينات ذات خمسة محاور) مع إضافة كل قيمة عددية تدريجية لمحور أو وظيفة مختلفة. ونظرًا لأن ماكينات الطحن ذات التحكم الرقمي بالحاسوب تعمل بواسطة الكمبيوتر، فإنها تستخدم أي عدد من المحاور (من 2 إلى 5) ولا تتطلب التشغيل اليدوي.

يمكن تجميع آلات الطحن CNC الحديثة كمراكز تصنيع أفقية ورأسية - الآلة العمودية لها محور موجه في وضع رأسي، وعادة ما تحتوي على أدوات قطع رفيعة وطويلة - وهذه عمومًا أرخص من المطاحن الأفقية (يمكن أن تصل الأسعار إلى 4- 5x مختلفة) ويتم رؤيتها في كثير من الأحيان في ورش العمل (بسبب التوفر الذي يوفره السعر المنخفض)، وتعتبر أسهل في الاستخدام (مع زيادة رؤية المستخدم لمنطقة العمل).

يتم توجيه الآلات الأفقية بحيث يكون المحور في وضع أفقي وعادةً ما يكون لها أدوات قطع أقصر وأكثر سمكًا. عند المقارنة بين الاثنين، تعتبر الآلات الأفقية أقل تنوعًا، ولكنها أيضًا أكثر ملاءمة لأعمال المواد الطويلة، لأنها تسمح أيضًا بإنشاء الأجزاء بعمليات أقل، وتشطيب أفضل للسطح، وطحن أسرع.

نظرًا للمجموعة الكبيرة من التصميمات التي يمكن إنشاؤها باستخدام ماكينة CNC، فليس من المستغرب أن تجد أن هناك مجموعة من الأنواع المختلفة من ماكينات الطحن CNC المتاحة، والتي تختلف في الحجم لتتناسب بشكل أفضل مع الوظائف التي تستخدم من أجلها - مثل المطاحن البرجية، التي تعمل عموديًا باستخدام مغزل ثابت (يتم ضبط الطاولة للقيام بالمهمة)، وهي مناسبة بشكل أفضل للأعمال التفصيلية، أو المطاحن ذات السرير المبنية على إطارات أكبر وأكثر صلابة وغالبًا ما تستخدم للإنتاج متوسط ​​الحجم سيكون البرج صغيرًا جدًا بحيث لا يمكن التعامل معه.

يعد اختيار الماكينة المناسبة للمهمة قرارًا مهمًا، حيث تلعب الأحجام والوظائف وقدرات التشغيل المختلفة دورًا كبيرًا في ما إذا كانت مناسبة للغرض أم لا.

تشتمل عملية الطحن على العديد من الخطوات المختلفة التي تتم من البداية إلى النهاية - تصميم الجزء المطلوب في CAD (التصميم بمساعدة الكمبيوتر)، وترجمة هذا الملف إلى كود الآلة، وإعداد الآلة، والسماح لها بإنشاء الجزء.

يجب توخي الحذر، خاصة في المرحلة الأولية، للتأكد من أن النموذج الذي يتم تصميمه من الممكن إنتاجه، وأن الآلة مهيأة بشكل صحيح للتعامل معه.

ما هو حفر CNC؟

على عكس الطحن باستخدام الحاسب الآلي، الذي يستخدم محاور وحركة متعددة لتشكيل منتج أو جزء، فإن الحفر باستخدام الحاسب الآلي هو عملية تستخدم أداة قطع دوارة، والتي تنتج ثقوبًا مستديرة، ويتم ذلك في قطعة عمل ثابتة ويتم تنفيذها بشكل شائع للإنتاج الضخم حيث أنها يجعل لخط إنتاج أكثر كفاءة.

على غرار آلة الطحن CNC، تستخدم هذه الآلات كود الكمبيوتر لأتمتة عملية الحفر حيث تعمل جنبًا إلى جنب مع برنامج CNC الذي يرى تصميمًا تم إنشاؤه بتنسيق CAD في كود ويتم إدخاله في الآلة، حيث يتبع تعليمات الحفر مع زيادة الدقة والكفاءة مقارنة بالطرق التقليدية.

في حين أن آلات الحفر باستخدام الحاسب الآلي أكثر شيوعًا في البيئات الصناعية، فقد أصبحت مجموعة واسعة من الآلات الرخيصة متاحة، وتفتح مجال استخدامها للهواة والشركات الصغيرة.

هذه الآلات قادرة على العمل مع مواد مختلفة، مثل الزجاج والخشب والبلاستيك والمعادن الناعمة. إنها تأتي في مجموعة من الأحجام والأنماط، بما في ذلك العمودي، والمنضدي، والشعاعي - وهناك عناصر متعددة في كل آلة مثل المغزل (لتأمين ظرف الظرف وريشة الحفر)، والطاولة (لتوفير مساحة العمل للحفر) آلة)، عمود (لدعم عناصر آلة CNC)، لقمة ثقب (للعمل الفعلي)، وواجهة (للتحكم في الآلات مع مدخلات المشغل).

هناك مجموعة متنوعة من العوامل التي يجب مراعاتها عند النظر إلى آلة الحفر CNC، بما في ذلك حجم منطقة العمل المتاحة، وتوافقها مع المشاريع المطروحة، والمتانة، ومستوى عزم الدوران، وسرعة المغزل، وسهولة الاستخدام.

بمجرد إعداد الآلة، تنتقل مراحل سهولة الاستخدام من قيام المشغل بتحميل تصميم CAD أو CAM (التصنيع بمساعدة الكمبيوتر) ليتم تحويله إلى رمز، وتثبيت لقمة الحفر الصحيحة، وتأمين المواد الخام على الطاولة، وبدء عملية الحفر من خلال الواجهة، والسماح للآلة بالعمل على حفر الثقوب ذات الأحجام والأقطار المناسبة.

استخدامات الطحن باستخدام الحاسب الآلي

تُستخدم آلات الطحن CNC، بقدرات القطع المتنوعة والدقة الفائقة، في العديد من الصناعات المختلفة ولمجموعة من الأجزاء أو المنتجات المختلفة.

هناك مجموعة واسعة من أدوات القطع المتاحة لمعظم الآلات، وتتيح هذه الأدوات مرونة أكبر وفرصًا للعمل مع مواد مختلفة، مما يزيد من سهولة استخدام CNC Milling في خطوط عمل مختلفة.

الأنواع الأربعة الرئيسية لغطاء الطحن:

• طحن عادي 
• يُعرف أيضًا باسم الطحن السطحي أو البلاطة، ويستخدم لإنشاء سطح مستو
• طحن الوجه
• يتم ضبط المحور الدوار بشكل عمودي على سطح المادة ويتم دمجه مع أدوات قطع الأسنان لقطع المواد الخام، مع استخدام الأدوات التي تكون على اتصال بالمادة المسطحة للتشطيب.
• الطحن الزاوي
• كما قد تتوقع من الاسم، فإن هذا يتضمن ضبط محور الأداة بزاوية من سطح المادة الخام، وهذا يوفر نقطة وسط بين الطحن العادي والطحن السطحي.
• نموذج الطحن
• هذا هو الطحن المستخدم لإنشاء أجزاء ليس لها أسطح مستوية، وغالبًا ما يتم تزويد الآلات المستخدمة بأدوات متعددة ومختلفة أثناء المهمة، للحصول على المنحنيات أو الأشكال المطلوبة.

نظرًا للتنوع الذي توفره عملية الطحن باستخدام الحاسب الآلي (حيث تقتصر على قابلية تشغيل التصميم فقط)، تُستخدم هذه التقنيات في عدد كبير من المشاريع. ربما ترتبط هذه التقنيات بشكل شائع بصناعات السيارات والفضاء (تصنيع أجزاء السيارات والطائرات على التوالي)، ولكن نظرًا لتوافقها مع مجموعة متنوعة من المواد (مثل الفولاذ والألمنيوم والنحاس والتيتانيوم والبرونز والخشب والنايلون والبولي يوريثين المبثوق والحجر والبلاستيك)، تُستخدم هذه العملية أيضًا في مشاريع مثل:

• النحت
• النموذج والنمذجة
• النجارة
• الأدوات
• تصنيع الألمنيوم
• تصنيع البلاستيك
• الأثاث
• اللافتات
• مجلس الوزراء والرفوف

اعتمادًا على المشروع والاستخدام (سواء كان من هواة أو مجمع صناعي) وحجم المشروع، هناك مجموعة كبيرة من الاستخدامات التي يمكن أن توفرها آلات الطحن CNC معها.

استخدامات الحفر باستخدام الحاسب الآلي

بالنسبة للمشاريع التي تتطلب درجة أعلى من الدقة، وتنوعًا أوسع، وقابلية أكبر للتكرار، تعد آلات الحفر باستخدام الحاسب الآلي خيارًا ذكيًا - نظرًا لأنها تعمل على التصميم، ولا يوجد أي خطأ بشري في العملية، ستقوم الآلات بإنشاء أجزاء تحاكي تصميم التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) / تصميم CAM، الذي يسمح بتحقيق الاتساق العالي من خلال الدفعات وفيما بينها - وقد أدى ذلك إلى أن يكون CNC Drilling خيارًا شائعًا لإنشاء أجزاء مثل المحاور، وأعمدة الماكينات، وفراغات التروس، ومقاطع الألمنيوم أو البلاستيك، والمزيد.

تُستخدم آلات الحفر باستخدام الحاسب الآلي (CNC) بشكل أساسي في التوسيع والشطب والحفر - وتستخدم إلى حد كبير في صناعات السيارات والطيران والملاحة الفضائية وبناء السفن والصناعات الهندسية للأجزاء المعقدة.

تشمل التطبيقات الشائعة لهذه الآلات ما يلي:

• تصنيع المعادن
• يتم حفر الثقوب الدقيقة في المواد المعدنية الصلبة لإنشاء أجزاء دقيقة. غالبًا ما توجد هذه التقنيات في مشاريع صناعة السيارات والفضاء والبناء لإنتاج الأجزاء النهائية.
• تصنيع الخشب
• تعد آلة CNC جزءًا من العمليات القياسية لمصنعي الأخشاب (مثل صانعي الأثاث وصانعي الخزائن وما إلى ذلك). غالبًا ما يتم استخدام آلة الحفر جنبًا إلى جنب مع آلات CNC الأخرى لتوفير مستويات موحدة من الخراطة والطحن والطحن.
• تصنيع المكونات والأجزاء.
• من الشائع بالنسبة للمصنعين استخدام آلة CNC للحفر، خاصة في الصناعات التي لا تعد فيها الدقة والتكرار أمرًا رائعًا، ولكنها ضرورية لنجاح المنتجات (مثل الحوسبة).
• صناعة البلاستيك
• نظرًا لتعدد استخداماتها وقدرتها على العمل باستخدام أنماط وأدوات مختلفة لإنشاء منتجات موحدة، يستخدم مصنعو المواد البلاستيكية المختلفة أيضًا CNC Drilling لتصنيع الأجزاء الإلكترونية.
• التطبيقات الكهربائية
• يعد الحفر باستخدام الحاسب الآلي (وآلات CNC الأخرى) ضروريًا للشركات في الصناعة الكهربائية. من المعروف أن الشركات المصنعة لآلات الحفر تستخدمها كآلات تفريغ كهربائي في عدة حالات.

يلعب نوع وحجم الماكينة، والأداة أو القطعة المستخدمة، وتعقيد المهمة، دورًا في تحديد آلة الحفر التي تعمل بشكل أفضل للمهمة الحالية، ولكن مع أجزاء قابلة للتبديل، والقدرة على إنشاء قطع دقيقة دقيقة باستخدام التكرار الموثوق به، فإن آلة الحفر CNC هي بالتأكيد أداة قيمة في العديد من ورش العمل الخاصة بالشركات.

الفرق بين الطحن باستخدام الحاسب الآلي والحفر باستخدام الحاسب الآلي

إن عمليات الطحن والحفر باستخدام الحاسب الآلي هي تقنيات طرحية تتطلب نسبة أكبر من المواد لتقليصها إلى المنتج النهائي، والتقنيات ليست متبادلة الحصر، واستخدامها يعتمد إلى حد كبير على ما يجب القيام به.

على الرغم من أن الآلات تبدو متشابهة وتعمل بشكل مماثل، إلا أن وظائفها مختلفة إلى حد كبير.

الفرق الرئيسي بين CNC Milling و CNC Drilling هو الوظيفة والحركة والنتيجة المرجوة – بالنسبة للمشاريع التي تتطلب ثقوبًا فقط، فإن الحفر هو الخيار الأنسب للاختيار، أما إذا كان التصميم أكثر تعقيدًا، ويتطلب أشكالًا أو أسطحًا مختلفة ، فإن آلة الطحن CNC هي الخيار الأفضل.

تُستخدم المثاقب ذات التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC) للضغط على المواد وإنشاء ثقوب دقيقة من سطح مستو، بينما تقوم عمليات الطحن بالقطع من محاور مختلفة ويمكنها إنشاء مجموعة متنوعة من أشكال القطع داخل المواد بسبب قابليتها للحركة على طول هذه المحاور.

يمكن أن تسمح لك آلات الطحن باستخدام لقم الثقب للقطع لأعلى ولأسفل، لكن آلات الحفر لا تسمح لك بالقطع أفقيًا باستخدام لقم الطحن.

تحتوي معظم ماكينات الطحن CNC على طاولات مدمجة لتأمين المواد والمشروع في مكانه، ولكن هذا ليس هو الحال دائمًا مع ماكينات الحفر CNC - فقد تأتي مع كماشة، مما قد يجعلها أكثر مرونة في الإعداد في منطقة حيث تكون قيود المساحة مشكلة.

تتمتع آلات الحفر أيضًا بميزة كونها في كثير من الأحيان أقل حجمًا بكثير من آلات الطحن، على الرغم من أن أيًا منهما غير مناسب بشكل خاص للعمليات المتنقلة.

هناك إيجابيات وسلبيات لكلتا التقنيتين، وعند اتخاذ قرار بشأن ما إذا كانت آلة الحفر أو الطحن باستخدام الحاسب الآلي هي الأكثر ملاءمة، فإنها ستعتمد إلى حد كبير على نوع العمل الذي يتم شراؤها للتعامل معه، ومقدار المساحة المتاحة لإعدادها، سرعة وجودة واجهة الحوسبة والاتصالات المتاحة (مثل سرعة الإنترنت)، والقيود المفروضة على ميزانية الشركة.

من المهم أيضًا ملاحظة أن العديد من أجهزة CNC يمكن أن تعمل جنبًا إلى جنب مع بعضها البعض (بما يتجاوز فقط المطحنة والمثقاب) والحصول على المساحة والميزانية للتوسع في مناطق وآلات أخرى، يمكن أن يزيد بشكل كبير من الخيارات الإنتاجية والإبداعية المتاحة.

الطحن باستخدام الحاسب الآلي والحفر باستخدام الحاسب الآلي في الختام

يستمر التقدم التكنولوجي في تغيير مشهد الصناعة، وقد لا تكون تقنيات الطرح مرغوبة كما كانت من قبل، خاصة مع توفر خيارات مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد، التي تبني النمط، بدلاً من إبعاد المواد لإنشائه. .

ولكن هذا لا يعني أن مستقبل الطحن أو الحفر باستخدام الحاسب الآلي محدود - فالتكنولوجيا لا تزال تتطور وتتغير، حيث تصبح برمجة الكمبيوتر أكثر مرونة، وتصبح التصميمات التي لم يكن من الممكن الحصول عليها سابقًا قابلة للتصنيع، ويتم إدخال مواد مختلفة في الاستخدام الشائع.

لا تزال CNC تقدم تحسينات كبيرة في السرعة التي يمكنها بها إنتاج المنتجات المعدنية، وبالنسبة للأجزاء الأكبر، لا تزال الآلات تعمل بما يتجاوز قدرات أقرب منافسيها التكنولوجيين.

يتطلع مستقبل CNC إلى مزيد من التكامل والتزامن بين العديد من الآلات، لزيادة كفاءة وقدرة عملية إنشاء الأجزاء بأكملها، والتي ستشهد بشكل طبيعي انخفاض أوقات الإنتاج، دون تأثير مماثل على الجودة.

عندما تصبح الأدوات أكثر تخصصًا وتخصيصًا، ستكون هناك زيادة في الإنتاجية والدقة وتقليل الحاجة إلى وقت التهدئة مع استمرار هذه التقنية في تعزيز تقدم المنتجات الأكثر إبداعًا وتخصصًا.

ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بعمليات التصنيع، فإن القول المأثور لا يزال مناسبًا إلى حد كبير، "عليك اختيار الأداة المناسبة للوظيفة المناسبة".