संख्यात्मक नियंत्रण प्रौद्योगिकी और सीएनसी मशीन टूल्स
संख्यात्मक नियंत्रण तकनीक, जिसे संक्षेप में NC (संख्यात्मक नियंत्रण) कहा जाता है, डिजिटल जानकारी की सहायता से यांत्रिक गतिविधियों और प्रसंस्करण प्रक्रियाओं को नियंत्रित करने का एक साधन है। वर्तमान में, चूँकि आधुनिक संख्यात्मक नियंत्रण आमतौर पर कंप्यूटर नियंत्रण को अपनाता है, इसे कम्प्यूटरीकृत संख्यात्मक नियंत्रण (कम्प्यूटरीकृत संख्यात्मक नियंत्रण - CNC) भी कहा जाता है।
यांत्रिक गतिविधियों और प्रसंस्करण प्रक्रियाओं के डिजिटल सूचना नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए, संबंधित हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर का उपयोग आवश्यक है। डिजिटल सूचना नियंत्रण को लागू करने के लिए उपयोग किए जाने वाले हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर के योग को संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली (न्यूमेरिकल कंट्रोल सिस्टम) कहा जाता है, और संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली का मूल संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण (न्यूमेरिकल कंट्रोलर) होता है।
संख्यात्मक नियंत्रण तकनीक द्वारा नियंत्रित मशीनों को सीएनसी मशीन टूल्स (एनसी मशीन टूल्स) कहा जाता है। यह एक विशिष्ट मेक्ट्रोनिक उत्पाद है जो कंप्यूटर तकनीक, स्वचालित नियंत्रण तकनीक, सटीक मापन तकनीक और मशीन टूल डिज़ाइन जैसी उन्नत तकनीकों का व्यापक रूप से एकीकरण करता है। यह आधुनिक विनिर्माण तकनीक की आधारशिला है। मशीन टूल्स को नियंत्रित करना संख्यात्मक नियंत्रण तकनीक का सबसे प्रारंभिक और सबसे व्यापक रूप से लागू क्षेत्र है। इसलिए, सीएनसी मशीन टूल्स का स्तर वर्तमान संख्यात्मक नियंत्रण तकनीक के प्रदर्शन, स्तर और विकास की प्रवृत्ति को काफी हद तक दर्शाता है।
सीएनसी मशीन टूल्स कई प्रकार के होते हैं, जिनमें ड्रिलिंग, मिलिंग और बोरिंग मशीन टूल्स, टर्निंग मशीन टूल्स, ग्राइंडिंग मशीन टूल्स, इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग मशीन टूल्स, फोर्जिंग मशीन टूल्स, लेजर प्रोसेसिंग मशीन टूल्स और विशिष्ट उपयोग वाले अन्य विशेष प्रयोजन सीएनसी मशीन टूल्स शामिल हैं। संख्यात्मक नियंत्रण तकनीक द्वारा नियंत्रित किसी भी मशीन टूल को एनसी मशीन टूल के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।
रोटरी टूल होल्डर वाले सीएनसी लेथ को छोड़कर, स्वचालित टूल चेंजर एटीसी (ऑटोमैटिक टूल चेंजर - एटीसी) से लैस सीएनसी मशीन टूल्स को मशीनिंग सेंटर (मशीन सेंटर - एमसी) कहा जाता है। टूल्स के स्वचालित प्रतिस्थापन के माध्यम से, वर्कपीस एक ही क्लैम्पिंग में कई प्रसंस्करण प्रक्रियाओं को पूरा कर सकते हैं, जिससे प्रक्रियाओं की एकाग्रता और प्रक्रियाओं का संयोजन प्राप्त होता है। यह सहायक प्रसंस्करण समय को प्रभावी रूप से कम करता है और मशीन टूल की कार्य कुशलता में सुधार करता है। साथ ही, यह वर्कपीस इंस्टॉलेशन और पोजिशनिंग की संख्या को कम करता है, जिससे प्रसंस्करण सटीकता में वृद्धि होती है। मशीनिंग सेंटर वर्तमान में सबसे बड़े आउटपुट और सबसे व्यापक अनुप्रयोग वाले सीएनसी मशीन टूल्स का प्रकार हैं।
सीएनसी मशीन टूल्स पर आधारित, मल्टी-वर्कटेबल (पैलेट) स्वचालित विनिमय उपकरणों (ऑटो पैलेट चेंजर - एपीसी) और अन्य संबंधित उपकरणों को जोड़कर, परिणामी प्रसंस्करण इकाई को एक लचीला विनिर्माण सेल (फ्लेक्सिबल मैन्युफैक्चरिंग सेल - एफएमसी) कहा जाता है। एफएमसी न केवल प्रक्रियाओं के संकेंद्रण और प्रक्रियाओं के संयोजन को साकार करता है, बल्कि वर्कटेबल (पैलेट) के स्वचालित विनिमय और अपेक्षाकृत पूर्ण स्वचालित निगरानी और नियंत्रण कार्यों के साथ, एक निश्चित अवधि के लिए मानवरहित प्रसंस्करण भी कर सकता है, जिससे उपकरणों की प्रसंस्करण दक्षता में और सुधार होता है। एफएमसी न केवल लचीली विनिर्माण प्रणाली एफएमएस (फ्लेक्सिबल मैन्युफैक्चरिंग सिस्टम) का आधार है, बल्कि एक स्वतंत्र स्वचालित प्रसंस्करण उपकरण के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है। इसलिए, इसकी विकास गति काफी तेज है।
एफएमसी और मशीनिंग केंद्रों के आधार पर, लॉजिस्टिक्स सिस्टम, औद्योगिक रोबोट और संबंधित उपकरणों को जोड़कर, एक केंद्रीय नियंत्रण प्रणाली द्वारा केंद्रीकृत और एकीकृत तरीके से नियंत्रित और प्रबंधित, ऐसी विनिर्माण प्रणाली को लचीली विनिर्माण प्रणाली एफएमएस (लचीली विनिर्माण प्रणाली) कहा जाता है। एफएमएस न केवल लंबी अवधि तक मानवरहित प्रसंस्करण कर सकता है, बल्कि विभिन्न प्रकार के पुर्जों और घटकों के संयोजन का पूर्ण प्रसंस्करण भी कर सकता है, जिससे कार्यशाला विनिर्माण प्रक्रिया का स्वचालन प्राप्त होता है। यह एक अत्यधिक स्वचालित उन्नत विनिर्माण प्रणाली है।
विज्ञान और प्रौद्योगिकी की निरंतर प्रगति के साथ, बाजार की मांग की बदलती परिस्थितियों के अनुकूल ढलने के लिए, आधुनिक विनिर्माण के लिए, न केवल कार्यशाला निर्माण प्रक्रिया के स्वचालन को बढ़ावा देना आवश्यक है, बल्कि बाजार पूर्वानुमान, उत्पादन निर्णय लेने, उत्पाद डिजाइन, उत्पाद निर्माण से लेकर उत्पाद बिक्री तक व्यापक स्वचालन प्राप्त करना भी आवश्यक है। इन आवश्यकताओं को एकीकृत करके निर्मित संपूर्ण उत्पादन और विनिर्माण प्रणाली को कंप्यूटर-एकीकृत विनिर्माण प्रणाली (कंप्यूटर एकीकृत विनिर्माण प्रणाली - CIMS) कहा जाता है। CIMS एक दीर्घकालिक उत्पादन और व्यावसायिक गतिविधि को व्यवस्थित रूप से एकीकृत करता है, जिससे अधिक कुशल और अधिक लचीला बुद्धिमान उत्पादन प्राप्त होता है, जो आज की स्वचालित विनिर्माण प्रौद्योगिकी के विकास के उच्चतम स्तर का प्रतिनिधित्व करता है। CIMS में, न केवल उत्पादन उपकरणों का एकीकरण होता है, बल्कि इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि सूचना द्वारा प्रौद्योगिकी एकीकरण और कार्य एकीकरण होता है। कंप्यूटर एकीकरण उपकरण है, कंप्यूटर-सहायता प्राप्त स्वचालित इकाई प्रौद्योगिकी एकीकरण का आधार है, और सूचना और डेटा का आदान-प्रदान और साझाकरण एकीकरण का सेतु है। अंतिम उत्पाद को सूचना और डेटा की भौतिक अभिव्यक्ति माना जा सकता है।
संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली और इसके घटक
संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली के मूल घटक
सीएनसी मशीन टूल्स की संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली सभी संख्यात्मक नियंत्रण उपकरणों का मूल है। संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली का मुख्य नियंत्रण उद्देश्य निर्देशांक अक्षों का विस्थापन (गति, दिशा, स्थिति आदि सहित) है, और इसकी नियंत्रण जानकारी मुख्य रूप से संख्यात्मक नियंत्रण प्रसंस्करण या गति नियंत्रण कार्यक्रमों से आती है। इसलिए, संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली के सबसे बुनियादी घटकों में शामिल होना चाहिए: प्रोग्राम इनपुट/आउटपुट डिवाइस, संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण और सर्वो ड्राइव।
इनपुट/आउटपुट डिवाइस की भूमिका संख्यात्मक नियंत्रण प्रसंस्करण या गति नियंत्रण प्रोग्राम, प्रसंस्करण और नियंत्रण डेटा, मशीन टूल पैरामीटर, निर्देशांक अक्ष स्थितियाँ और डिटेक्शन स्विच की स्थिति जैसे डेटा को इनपुट और आउटपुट करना है। कीबोर्ड और डिस्प्ले किसी भी संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण के लिए आवश्यक सबसे बुनियादी इनपुट/आउटपुट डिवाइस हैं। इसके अलावा, संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली के आधार पर, फोटोइलेक्ट्रिक रीडर, टेप ड्राइव या फ्लॉपी डिस्क ड्राइव जैसे उपकरण भी लगाए जा सकते हैं। एक परिधीय उपकरण के रूप में, कंप्यूटर वर्तमान में सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले इनपुट/आउटपुट उपकरणों में से एक है।
संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली का मुख्य घटक है। इसमें इनपुट/आउटपुट इंटरफ़ेस सर्किट, नियंत्रक, अंकगणितीय इकाइयाँ और मेमोरी शामिल हैं। संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण का कार्य आंतरिक तर्क सर्किट या नियंत्रण सॉफ़्टवेयर के माध्यम से इनपुट उपकरण द्वारा इनपुट किए गए डेटा को संकलित, गणना और संसाधित करना, और मशीन टूल के विभिन्न भागों को निर्दिष्ट क्रियाएँ करने के लिए नियंत्रित करने हेतु विभिन्न प्रकार की सूचनाएँ और निर्देश आउटपुट करना है।
इन नियंत्रण सूचनाओं और निर्देशों में, सबसे बुनियादी निर्देश निर्देशांक अक्षों की फीड गति, फीड दिशा और फीड विस्थापन निर्देश हैं। ये अंतर्वेशन गणनाओं के बाद उत्पन्न होते हैं, सर्वो ड्राइव को प्रदान किए जाते हैं, ड्राइवर द्वारा प्रवर्धित किए जाते हैं, और अंततः निर्देशांक अक्षों के विस्थापन को नियंत्रित करते हैं। यह उपकरण या निर्देशांक अक्षों के गति पथ को सीधे निर्धारित करता है।
इसके अलावा, सिस्टम और उपकरणों के आधार पर, उदाहरण के लिए, एक सीएनसी मशीन टूल पर, घूर्णन गति, दिशा, स्पिंडल के स्टार्ट/स्टॉप; टूल चयन और एक्सचेंज निर्देश; कूलिंग और स्नेहन उपकरणों के स्टार्ट/स्टॉप निर्देश; वर्कपीस को ढीला करने और क्लैंप करने के निर्देश; वर्कटेबल की इंडेक्सिंग और अन्य सहायक निर्देश जैसे निर्देश भी हो सकते हैं। संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली में, ये निर्देश इंटरफ़ेस के माध्यम से संकेतों के रूप में बाहरी सहायक नियंत्रण उपकरण को प्रदान किए जाते हैं। सहायक नियंत्रण उपकरण उपरोक्त संकेतों पर आवश्यक संकलन और तार्किक संचालन करता है, उन्हें प्रवर्धित करता है, और निर्देशों द्वारा निर्दिष्ट क्रियाओं को पूरा करने के लिए मशीन टूल के यांत्रिक घटकों, हाइड्रोलिक और वायवीय सहायक उपकरणों को चलाने के लिए संबंधित एक्चुएटर्स को चलाता है।
सर्वो ड्राइव में आमतौर पर सर्वो एम्पलीफायर (जिन्हें ड्राइवर या सर्वो यूनिट भी कहा जाता है) और एक्चुएटर होते हैं। सीएनसी मशीन टूल्स पर, एसी सर्वो मोटर्स का इस्तेमाल आमतौर पर एक्चुएटर के रूप में किया जाता है; उन्नत उच्च-गति मशीनिंग मशीन टूल्स पर, रैखिक मोटर्स का इस्तेमाल शुरू हो गया है। इसके अतिरिक्त, 1980 के दशक से पहले निर्मित सीएनसी मशीन टूल्स पर, डीसी सर्वो मोटर्स का इस्तेमाल भी होता था; साधारण सीएनसी मशीन टूल्स के लिए, स्टेपर मोटर्स का इस्तेमाल भी एक्चुएटर के रूप में किया जाता था। सर्वो एम्पलीफायर का आकार एक्चुएटर पर निर्भर करता है और इसे ड्राइव मोटर के साथ मिलकर इस्तेमाल किया जाना चाहिए।
उपरोक्त संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली के सबसे बुनियादी घटक हैं। संख्यात्मक नियंत्रण तकनीक के निरंतर विकास और मशीन टूल्स के प्रदर्शन स्तरों में सुधार के साथ, इस प्रणाली की कार्यात्मक आवश्यकताएँ भी बढ़ रही हैं। विभिन्न मशीन टूल्स की नियंत्रण आवश्यकताओं को पूरा करने, संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली की अखंडता और एकरूपता सुनिश्चित करने और उपयोगकर्ता के उपयोग को सुविधाजनक बनाने के लिए, आमतौर पर उपयोग की जाने वाली उन्नत संख्यात्मक नियंत्रण प्रणालियों में आमतौर पर मशीन टूल्स के सहायक नियंत्रण उपकरण के रूप में एक आंतरिक प्रोग्रामयोग्य नियंत्रक होता है। इसके अलावा, धातु काटने वाले मशीन टूल्स पर, स्पिंडल ड्राइव डिवाइस भी संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली का एक घटक बन सकता है; बंद-लूप सीएनसी मशीन टूल्स पर, मापन और संसूचन उपकरण भी संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली के लिए अपरिहार्य हैं। उन्नत संख्यात्मक नियंत्रण प्रणालियों के लिए, कभी-कभी सिस्टम के मानव-मशीन इंटरफ़ेस और डेटा प्रबंधन और इनपुट/आउटपुट उपकरणों के रूप में कंप्यूटर का भी उपयोग किया जाता है, जिससे संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली के कार्य अधिक शक्तिशाली और प्रदर्शन अधिक परिपूर्ण हो जाते हैं।
निष्कर्षतः, संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली की संरचना नियंत्रण प्रणाली के प्रदर्शन और उपकरणों की विशिष्ट नियंत्रण आवश्यकताओं पर निर्भर करती है। इसके विन्यास और संरचना में महत्वपूर्ण अंतर हैं। प्रसंस्करण कार्यक्रम के इनपुट/आउटपुट उपकरण, संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण और सर्वो ड्राइव के तीन सबसे बुनियादी घटकों के अलावा, और भी नियंत्रण उपकरण हो सकते हैं। चित्र 1-1 में धराशायी बॉक्स वाला भाग कंप्यूटर संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली को दर्शाता है।
एनसी, सीएनसी, एसवी और पीएलसी की अवधारणाएँ
एनसी (सीएनसी), एसवी, और पीएलसी (पीसी, पीएमसी) संख्यात्मक नियंत्रण उपकरणों में बहुत सामान्य रूप से प्रयुक्त अंग्रेजी संक्षिप्त रूप हैं और व्यावहारिक अनुप्रयोगों में विभिन्न अवसरों पर इनके अलग-अलग अर्थ होते हैं।
एनसी (सीएनसी): एनसी और सीएनसी क्रमशः संख्यात्मक नियंत्रण और कम्प्यूटरीकृत संख्यात्मक नियंत्रण के सामान्य अंग्रेजी संक्षिप्त रूप हैं। चूँकि आधुनिक संख्यात्मक नियंत्रण सभी कंप्यूटर नियंत्रण को अपनाते हैं, इसलिए यह माना जा सकता है कि एनसी और सीएनसी के अर्थ पूरी तरह से समान हैं। इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में, उपयोग के अवसर के आधार पर, एनसी (सीएनसी) के आमतौर पर तीन अलग-अलग अर्थ होते हैं: व्यापक अर्थ में, यह एक नियंत्रण तकनीक - संख्यात्मक नियंत्रण तकनीक - का प्रतिनिधित्व करता है; संकीर्ण अर्थ में, यह एक नियंत्रण प्रणाली की एक इकाई - संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली - का प्रतिनिधित्व करता है; इसके अतिरिक्त, यह एक विशिष्ट नियंत्रण उपकरण - संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण - का भी प्रतिनिधित्व कर सकता है।
एसवी: एसवी सर्वो ड्राइव (सर्वो ड्राइव, जिसे सर्वो के रूप में संक्षिप्त किया जाता है) का सामान्य अंग्रेज़ी संक्षिप्त नाम है। जापानी जेआईएस मानक की निर्धारित शर्तों के अनुसार, यह "एक नियंत्रण तंत्र है जो किसी वस्तु की स्थिति, दिशा और अवस्था को नियंत्रण मात्राओं के रूप में लेता है और लक्ष्य मान में मनमाने परिवर्तनों पर नज़र रखता है।" संक्षेप में, यह एक नियंत्रण उपकरण है जो लक्ष्य स्थिति जैसी भौतिक मात्राओं का स्वचालित रूप से अनुसरण कर सकता है।
सीएनसी मशीन टूल्स पर, सर्वो ड्राइव की भूमिका मुख्य रूप से दो पहलुओं में परिलक्षित होती है: पहला, यह समन्वय अक्षों को संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण द्वारा दी गई गति पर संचालित करने में सक्षम बनाता है; दूसरा, यह समन्वय अक्षों को संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण द्वारा दी गई स्थिति के अनुसार स्थित करने में सक्षम बनाता है।
सर्वो ड्राइव के नियंत्रण ऑब्जेक्ट आमतौर पर मशीन टूल के निर्देशांक अक्षों का विस्थापन और गति होते हैं; एक्चुएटर एक सर्वो मोटर है; वह भाग जो इनपुट कमांड सिग्नल को नियंत्रित और प्रवर्धित करता है उसे अक्सर सर्वो एम्पलीफायर (जिसे ड्राइवर, एम्पलीफायर, सर्वो यूनिट, आदि के रूप में भी जाना जाता है) कहा जाता है, जो सर्वो ड्राइव का मूल है।
सर्वो ड्राइव का उपयोग न केवल संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण के साथ संयोजन में किया जा सकता है, बल्कि इसे अकेले स्थिति (गति) सहायक प्रणाली के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है। इसलिए, इसे अक्सर सर्वो प्रणाली भी कहा जाता है। प्रारंभिक संख्यात्मक नियंत्रण प्रणालियों में, स्थिति नियंत्रण भाग आमतौर पर सीएनसी के साथ एकीकृत होता था, और सर्वो ड्राइव केवल गति नियंत्रण करता था। इसलिए, सर्वो ड्राइव को अक्सर गति नियंत्रण इकाई कहा जाता था।
पीएलसी: पीसी, प्रोग्रामेबल कंट्रोलर का अंग्रेजी संक्षिप्त नाम है। पर्सनल कंप्यूटर की बढ़ती लोकप्रियता के साथ, पर्सनल कंप्यूटर (जिन्हें पीसी भी कहा जाता है) के साथ भ्रम से बचने के लिए, प्रोग्रामेबल कंट्रोलर्स को अब आमतौर पर प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर - पीएलसी) या प्रोग्रामेबल मशीन कंट्रोलर (प्रोग्रामेबल मशीन कंट्रोलर - पीएमसी) कहा जाता है। इसलिए, सीएनसी मशीन टूल्स पर, पीसी, पीएलसी और पीएमसी का अर्थ बिल्कुल एक जैसा होता है।
पीएलसी में तीव्र प्रतिक्रिया, विश्वसनीय प्रदर्शन, सुविधाजनक उपयोग, आसान प्रोग्रामिंग और डिबगिंग जैसे लाभ हैं, और यह कुछ मशीन टूल्स के विद्युत उपकरणों को सीधे चला सकता है। इसलिए, संख्यात्मक नियंत्रण उपकरणों के लिए सहायक नियंत्रण उपकरण के रूप में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। वर्तमान में, अधिकांश संख्यात्मक नियंत्रण प्रणालियों में सीएनसी मशीन टूल्स के सहायक निर्देशों को संसाधित करने के लिए एक आंतरिक पीएलसी होता है, जिससे मशीन टूल्स के सहायक नियंत्रण उपकरण का उपयोग बहुत सरल हो जाता है। इसके अलावा, कई अवसरों पर, पीएलसी के अक्ष नियंत्रण मॉड्यूल और पोजिशनिंग मॉड्यूल जैसे विशेष कार्यात्मक मॉड्यूल के माध्यम से, पीएलसी का उपयोग बिंदु स्थिति नियंत्रण, रैखिक नियंत्रण और सरल समोच्च नियंत्रण प्राप्त करने के लिए भी किया जा सकता है, जिससे विशेष सीएनसी मशीन टूल्स या सीएनसी उत्पादन लाइनें बनाई जा सकती हैं।
सीएनसी मशीन टूल्स की संरचना और प्रसंस्करण सिद्धांत
सीएनसी मशीन टूल्स की मूल संरचना
सीएनसी मशीन टूल्स सबसे विशिष्ट संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण हैं। सीएनसी मशीन टूल्स की मूल संरचना को स्पष्ट करने के लिए, सबसे पहले पुर्जों के प्रसंस्करण हेतु सीएनसी मशीन टूल्स की कार्य प्रक्रिया का विश्लेषण करना आवश्यक है। सीएनसी मशीन टूल्स पर, पुर्जों के प्रसंस्करण हेतु, निम्नलिखित चरणों का पालन किया जा सकता है:
संसाधित किए जाने वाले भागों के चित्रों और प्रक्रिया योजनाओं के अनुसार, निर्धारित कोड और प्रोग्राम प्रारूपों का उपयोग करके, उपकरणों के आंदोलन प्रक्षेपवक्र, प्रसंस्करण प्रक्रिया, प्रक्रिया मापदंडों, काटने के मापदंडों आदि को संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली द्वारा पहचाने जाने योग्य निर्देश रूप में लिखें, अर्थात प्रसंस्करण कार्यक्रम लिखें।
संख्यात्मक नियंत्रण डिवाइस में लिखित प्रसंस्करण प्रोग्राम इनपुट करें।
संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण इनपुट प्रोग्राम (कोड) को डिकोड और संसाधित करता है और मशीन टूल के प्रत्येक घटक की गति को नियंत्रित करने के लिए प्रत्येक निर्देशांक अक्ष के सर्वो ड्राइव उपकरणों और सहायक फ़ंक्शन नियंत्रण उपकरणों को संबंधित नियंत्रण संकेत भेजता है।
आंदोलन के दौरान, संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली को किसी भी समय मशीन टूल के समन्वय अक्षों की स्थिति, यात्रा स्विच की स्थिति आदि का पता लगाने की आवश्यकता होती है, और योग्य भागों के संसाधित होने तक अगली कार्रवाई निर्धारित करने के लिए कार्यक्रम की आवश्यकताओं के साथ उनकी तुलना करना पड़ता है।
ऑपरेटर किसी भी समय मशीन टूल की प्रसंस्करण स्थितियों और कार्य स्थिति का अवलोकन और निरीक्षण कर सकता है। यदि आवश्यक हो, तो मशीन टूल के सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करने के लिए मशीन टूल की क्रियाओं और प्रसंस्करण कार्यक्रमों में समायोजन भी आवश्यक है।
यह देखा जा सकता है कि सीएनसी मशीन टूल की मूल संरचना के रूप में, इसमें शामिल होना चाहिए: इनपुट/आउटपुट डिवाइस, संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण, सर्वो ड्राइव और फीडबैक डिवाइस, सहायक नियंत्रण उपकरण और मशीन टूल बॉडी।
सीएनसी मशीन टूल्स की संरचना
संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली का उपयोग मशीन टूल होस्ट के प्रसंस्करण नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए किया जाता है। वर्तमान में, अधिकांश संख्यात्मक नियंत्रण प्रणालियाँ कंप्यूटर संख्यात्मक नियंत्रण (अर्थात, सीएनसी) का उपयोग करती हैं। चित्र में दिए गए इनपुट/आउटपुट उपकरण, संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण, सर्वो ड्राइव और फीडबैक उपकरण मिलकर मशीन टूल संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली का निर्माण करते हैं, और इसकी भूमिका ऊपर वर्णित की गई है। निम्नलिखित अन्य घटकों का संक्षिप्त परिचय देता है।
मापन फीडबैक उपकरण: यह एक बंद-लूप (अर्ध-बंद-लूप) सीएनसी मशीन टूल का संसूचन लिंक है। इसका कार्य पल्स एनकोडर, रिज़ॉल्वर, इंडक्शन सिंक्रोनाइज़र, ग्रेटिंग, चुंबकीय तराजू और लेज़र माप उपकरणों जैसे आधुनिक माप उपकरणों के माध्यम से एक्ट्यूएटर (जैसे टूल होल्डर) या वर्कटेबल के वास्तविक विस्थापन की गति और विस्थापन का पता लगाना और उन्हें सर्वो ड्राइव डिवाइस या संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण को वापस भेजना है, और गति तंत्र की सटीकता में सुधार के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए एक्ट्यूएटर की फीड गति या गति त्रुटि की भरपाई करना है। संसूचन उपकरण की स्थापना स्थिति और संसूचन संकेत को वापस भेजने की स्थिति संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली की संरचना पर निर्भर करती है। सर्वो निर्मित पल्स एनकोडर, टैकोमीटर और रैखिक ग्रेटिंग सामान्यतः उपयोग किए जाने वाले संसूचन उपकरण हैं।
चूँकि सभी उन्नत सर्वो डिजिटल सर्वो ड्राइव तकनीक (जिसे डिजिटल सर्वो कहा जाता है) का उपयोग करते हैं, सर्वो ड्राइव और संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण के बीच कनेक्शन के लिए आमतौर पर एक बस का उपयोग किया जाता है; अधिकांश मामलों में, फीडबैक सिग्नल सर्वो ड्राइव से जुड़ा होता है और बस के माध्यम से संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण तक प्रेषित होता है। केवल कुछ ही अवसरों पर या एनालॉग सर्वो ड्राइव (जिसे आमतौर पर एनालॉग सर्वो के रूप में जाना जाता है) का उपयोग करते समय, फीडबैक डिवाइस को संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण से सीधे जोड़ने की आवश्यकता होती है।
सहायक नियंत्रण तंत्र और फ़ीड संचरण तंत्र: यह संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण और मशीन टूल के यांत्रिक और हाइड्रोलिक घटकों के बीच स्थित होता है। इसका मुख्य कार्य संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण द्वारा स्पिंडल गति, दिशा और स्टार्ट/स्टॉप निर्देशों को प्राप्त करना; उपकरण चयन और विनिमय निर्देश; शीतलन और स्नेहन उपकरणों के स्टार्ट/स्टॉप निर्देश; सहायक निर्देश संकेत जैसे वर्कपीस और मशीन टूल घटकों को ढीला और क्लैंप करना, वर्कटेबल की अनुक्रमणिका, और मशीन टूल पर डिटेक्शन स्विच के स्थिति संकेत प्राप्त करना है। आवश्यक संकलन, तार्किक निर्णय और शक्ति प्रवर्धन के बाद, संबंधित एक्चुएटर्स को निर्देशों द्वारा निर्दिष्ट क्रियाओं को पूरा करने के लिए मशीन टूल के यांत्रिक घटकों, हाइड्रोलिक और वायवीय सहायक उपकरणों को चलाने के लिए सीधे संचालित किया जाता है। यह आमतौर पर पीएलसी और एक मजबूत धारा नियंत्रण सर्किट से बना होता है। पीएलसी संरचना में सीएनसी के साथ एकीकृत (अंतर्निहित पीएलसी) या अपेक्षाकृत स्वतंत्र (बाहरी पीएलसी) हो सकता है।
मशीन टूल बॉडी, यानी सीएनसी मशीन टूल की यांत्रिक संरचना, मुख्य ड्राइव सिस्टम, फीड ड्राइव सिस्टम, बेड, वर्कटेबल, सहायक गति उपकरण, हाइड्रोलिक और न्यूमेटिक सिस्टम, स्नेहन प्रणाली, शीतलन उपकरण, चिप रिमूवल, सुरक्षा प्रणाली और अन्य भागों से बनी होती है। हालाँकि, संख्यात्मक नियंत्रण की आवश्यकताओं को पूरा करने और मशीन टूल के प्रदर्शन को पूरी तरह से बेहतर बनाने के लिए, इसके समग्र लेआउट, उपस्थिति डिज़ाइन, ट्रांसमिशन सिस्टम संरचना, टूल सिस्टम और संचालन प्रदर्शन में महत्वपूर्ण बदलाव हुए हैं। मशीन टूल के यांत्रिक घटकों में बेड, बॉक्स, कॉलम, गाइड रेल, वर्कटेबल, स्पिंडल, फीड मैकेनिज्म, टूल एक्सचेंज मैकेनिज्म आदि शामिल हैं।
सीएनसी मशीनिंग का सिद्धांत
पारंपरिक धातु काटने की मशीन उपकरणों पर, भागों को संसाधित करते समय, ऑपरेटर को ड्राइंग की आवश्यकताओं के अनुसार उपकरण के आंदोलन प्रक्षेपवक्र और आंदोलन की गति जैसे मापदंडों को लगातार बदलने की आवश्यकता होती है, ताकि उपकरण वर्कपीस पर काटने की प्रक्रिया कर सके और अंततः योग्य भागों को संसाधित कर सके।
सीएनसी मशीन टूल्स की प्रोसेसिंग में अनिवार्य रूप से "डिफरेंशियल" सिद्धांत लागू होता है। इसके कार्य सिद्धांत और प्रक्रिया का संक्षेप में वर्णन इस प्रकार किया जा सकता है:
प्रसंस्करण कार्यक्रम द्वारा आवश्यक उपकरण प्रक्षेप पथ के अनुसार, संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण न्यूनतम गति राशि (पल्स समतुल्य) (चित्र 1-2 में △X, △Y) के साथ मशीन उपकरण के संगत निर्देशांक अक्षों के साथ प्रक्षेप पथ को विभेदित करता है और प्रत्येक निर्देशांक अक्ष को स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक पल्स की संख्या की गणना करता है।
संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण के "इंटरपोलेशन" सॉफ्टवेयर या "इंटरपोलेशन" कैलकुलेटर के माध्यम से, आवश्यक प्रक्षेप पथ को "न्यूनतम गति इकाई" की इकाइयों में एक समतुल्य पॉलीलाइन के साथ फिट किया जाता है और सैद्धांतिक प्रक्षेप पथ के सबसे निकट फिट की गई पॉलीलाइन पाई जाती है।
फिट किए गए पॉलीलाइन के प्रक्षेप पथ के अनुसार, संख्यात्मक नियंत्रण उपकरण लगातार संबंधित निर्देशांक अक्षों को फीड पल्स आवंटित करता है और मशीन टूल के निर्देशांक अक्षों को सर्वो ड्राइव के माध्यम से आवंटित पल्स के अनुसार स्थानांतरित करने में सक्षम बनाता है।
यह देखा जा सकता है कि: पहला, जब तक सीएनसी मशीन टूल की न्यूनतम गति (पल्स समतुल्य) पर्याप्त रूप से छोटी है, तब तक प्रयुक्त फिटेड पॉलीलाइन को सैद्धांतिक वक्र के लिए समतुल्य रूप से प्रतिस्थापित किया जा सकता है। दूसरा, जब तक निर्देशांक अक्षों की पल्स आवंटन विधि बदली जाती है, तब तक फिटेड पॉलीलाइन का आकार बदला जा सकता है, जिससे प्रसंस्करण प्रक्षेप पथ को बदलने का उद्देश्य प्राप्त होता है। तीसरा, जब तक आवृत्ति...