Published in: التحكم الآلي

التصنيع باستخدام الحاسب (CAM) – ما هي فوائد استخدامه؟

Author د. عماد الدين قلالة

Published on: 22 سبتمبر، 2023

د. عماد الدين قلالة

تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

تعريفه

هو استخدام البرامج والآلات التي يتحكم فيها الحاسب لأتمتة عملية التصنيع، وبناءً على هذا التعريف لكي يعمل نظام (Computer aided manufacturing (CAM)) يجب وجود ثلاثة مكونات:

1- برنامج يخبر الآلة بكيفية صنع المُنتج من خلال إنشاء مسارات أدوات التشغيل (Toolpaths).

2- الآلات الصناعية التي يمكنها تحويل المواد الخام إلى منتجٍ نهائي.

3- معالجة لاحقة (Post processing) تعمل على تحويل مسارات أدوات التشغيل إلى لغةٍ تفهمها الآلة، ويتمُّ دعم هذه المكونات الثلاثة بالعمال والمهارات البشرية.  ^[1]

يشير مصطلح CAM إلى استخدام تطبيقات برامج التحكم العددي على الحاسب (Numerical control) لإنشاء معلوماتٍ مُفصّلةٍ بلغة G-code تقود هذه المعلومات آلات التحكم الرقمي بالحاسب ((CNC) Computer numerical control) لتصنيع القطع المراد إنتاجها. تعتمد الشركات المُصنّعة في العديد من الصناعات على مزايا CAM لإنتاج قطعٍ ومنتجاتٍ عالية الجودة. ^[2]

ما فوائد استخدام CAM؟

1- تُنتج خطة تصنيعٍ محددةٍ وصحيحة تؤمن النتائج المُتوقعة في الإنتاج.

2- الاستفادة الكبيرة من آلات الإنتاج والدقة في التصنيع.

3- إنشاء برامج تحكم رقمي ((NC) Numerical control) ، والتحقُّق منها، وتحسينها للحصول على إنتاجية تشغيلٍ مثالية، بالإضافة إلى أتمتة ملفات التصنيع. ^[2]

ما هي عملية الانتقال من CAD إلى CAM؟

لا يوجد معنى للتصميم باستخدام الحاسب CAD بدون التصنيع باستخدام الحاسب CAM، وتركز CAD على تصميم المُنتج من حيث كيف يبدو؟ وكيف يعمل؟ بينما تركز CAM على كيفية تصنيعه، وهي عمليةٌ هندسيةٌ تبدأ في عالم CAD ثم يصدر ملف CAD المُصمّم بصيغةٍ يتمُّ استيرادها إلى برنامج CAM ثم يقوم المهندس بإعداد النموذج المُصمّم للتشغيل الآلي.

التشغيل الآلي هو عمليةٌ مُتحكَّمٌ بها لتحويل المواد الخام إلى شكلٍ محدد من خلال تنفيذ بعض عمليات التشغيل، مثل: القطع (Cutting)، أو التثقيب (Drilling). يجهز برنامج CAM نموذجاً للتشغيل الآلي بإجراء عدة خطوات تتضمن:

1- فحص إن كان النموذج المُصمَّم يحتوي على أخطاءٍ تؤثر على عملية التصنيع.

2- إنشاء مسارات أدوات التشغيل للنموذج، وهي مجموعةٌ من الإحداثيات التي سوف تتبعها أدوات القطع أثناء عملية التشغيل.

3- ضبط بارامترات آلة التشغيل اللازمة، مثل: سرعة القطع، الجهد الكهربائي، أعماق القطع، دقة القطع.

بعد إعداد النموذج للتشغيل يتمُّ إرسال جميع المعلومات إلى آلة التشغيل لإنتاج القطعة، ولكن لا يمكن للآلة فهم هذه المعلومات باللغة الإنكليزية لذلك يجب تحويل المعلومات إلى لغة الآلة، للقيام بذلك تحول جميع المعلومات الخاصة بتشغيل القطعة إلى لغة تُسمّى G-code، وهي مجموعةٌ من التعليمات التي تتحكم في عمل آلة التصنيع تتضمن السرعات، والتبريد، وأعماق القطع.

بعد تحميل G-code في الآلة، وبدء التشغيل تنتهي مهمة العامل، وتُترك الآلة لأداء مهمتها، وتنفيذ تعليمات التشغيل المكتوبة في G-code لتحويل الكتلة الخام إلى المنتج النهائي. تُسمّى الآلة التي تنفذ تعليمات التشغيل G-code بآلات التحكم الرقمي بالحاسب (Computer numerical control) أو اختصاراً CNC.

يكون التدخل البشري الوحيد المطلوب لتشغيل آلة CNC هو تحميل برنامج، وتركيب وتثبيت المادة الخام، ثم فكُّ التثبيت للحصول على المنتج النهائي. تتضمن آلات CNC العديد من آلات التشغيل، مثل: آلات التفريز المبرمج (Mill)، وآلات الخراطة المبرمجة (Lathe)، وآلات القصّ بالليزر (Laser)، وآلات القصّ بالبلازما (Plasma)، وآلات القصّ بالماء (Waterjet). ^[2]

ما هو دور العامل البشري في CAM؟

أخذ دور الميكانيكي التقليدي في التحول، ونلاحظ اليوم ثلاثة أدوار للميكانيكيين في عملية التصنيع المبرمج. ^[2]

1- المُشغِّل

يقوم هذا العامل بتثبيت الكتلة الخام في آلة CNC، وتشغيل الآلة ومراقبتها وصولاً إلى انتهاء الآلة من العمل.

2- ضابط إعدادات الآلة

يقوم هذا العامل بإجراء الضبط الأولي، وتصفير آلة CNC، وتحميل برنامج  G-code، وتركيب الأدوات بشكلٍ صحيح.

3- المُبرمِج

يأخذ هذا الشخص رسم نموذج CAD، ويقرر كيفية تصنيعه باستخدام آلات CNC المتاحة لديه، وتتمثّل مهمته في تحديد مسارات أدوات القطع، والسرعات، والتغذية في G-code المناسبة لإنجاز مهمة التصنيع. يكون سير العمل بتسليم المُبرمج برنامجه إلى ضابط إعدادات الآلة، الذي سيقوم بعد ذلك بتحميل برنامج G-code في الآلة، بمجرد أن تصبح الآلة جاهزةً للتشغيل، سيقوم المُشغِّل بعد ذلك بالتشغيل، وتقوم الآلة آلياً بتصنيع القطعة.

ما هي الصناعات التي تستخدم CAM؟

صناعة المركبات، صناعة الآلات الصناعية، صناعة تعويضات الأسنان، وفي صناعة الأعضاء البديلة بمجال علوم الحياة، وفي الصناعات الفضائية. لقد منحتنا الآلات الجديدة وبرامج CAM مزيداً من التحكم أكثر من أي وقت مضى في تصميم وتصنيع منتجاتٍ أفضل جودةً، وأكثر ابتكاراً من طرق التصنيع اليدوية.