ما هو تاريخ التصنيع باستخدام الحاسب الآلي؟
خلال الحرب العالمية الثانية، كانت الولايات المتحدة تنتج السفن والطائرات والمركبات للجيش بسرعة. وحتى بعد انتهاء الحرب، استمر الإنتاج في ظل الطفرة التي شهدتها البلاد بعد الحرب في بناء المنازل وتوسيع البنية التحتية والنقل. وبطبيعة الحال، احتاج المهندسون والمصممون إلى أدوات تساعدهم على تلبية الطلب المتزايد على المنتجات الصناعية بكفاءة.
أدخل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي.
كان جون ت. بارسونز، الذي كان يعمل في إنتاج شفرات دوّارات المروحيات، من أوائل الأشخاص الذين دافعوا عن التصنيع باستخدام الحاسب الآلي. وقد استخدم هو وزملاؤه في قاعدة رايت باترسون الجوية في دايتون بولاية أوهايو منحنيات الاستيفاء التي يمكن تطبيقها على التشغيل الآلي باستخدام أساليب حسابية لتحقيق التناقص التدريجي المعقد المطلوب لشفرات الدوّار. ومع ازدياد الطلب على شركة بارسونز لصنع المزيد والمزيد من أجزاء الطائرات المعقدة، لجأوا إلى الأساليب الحسابية والأجزاء المشكّلة آليًا باستخدام الحاسب الآلي لتحقيق الأشكال المطلوبة.
وكان هذا جزئياً هو بداية نشأة التصنيع الآلي باستخدام الحاسب الآلي. وبناءً على ابتكارات بارسونز، طوّر مختبر الميكانيكا المؤازرة التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا فيما بعد آلة عاملة قادرة على استخدام الأساليب الحسابية لتصنيع أجزاء الآلات الدقيقة. واستطاعت الآليات المؤازرة الخاصة بهم استخدام الإحداثيات الديكارتية – التحكم العددي – لتوجيه الآلة وأجزائها المتحركة، لتصنيعها بدقة آلية. وقد نمت هذه الأتمتة بشكل أكثر تطوراً خلال ما تبقى من القرن العشرين ولا تزال تتطور حتى اليوم.
في عالم يعتمد على التكنولوجيا المتقدمة، ليس من المستغرب أن يكون التصنيع الآلي بالتحكم الرقمي المحوسب، أو التصنيع باستخدام الحاسب الآلي، أكثر انتشارًا من أي وقت مضى. ولكن ما هو التصنيع باستخدام الحاسب الآلي بالضبط؟ تستخدم طريقة التصنيع هذه برامج كمبيوتر للتحكم في أدوات الماكينات التي تصنع قطعًا عالية الجودة ذات تفاوتات متقاربة.
ما هي ماكينة التحكم الرقمي بالكمبيوتر؟
ماكينات التحكم الرقمي بالكمبيوتر هي ماكينات آلية يتم تشغيلها بواسطة أجهزة الكمبيوتر التي تنفذ تسلسلات مبرمجة مسبقًا من الأوامر التي يتم التحكم فيها. ماكينات التحكم الرقمي بالكمبيوتر هي في الأساس عكس ماكينات “المدرسة القديمة” التي يتم التحكم فيها يدويًا بواسطة عجلات يدوية أو رافعات، أو يتم تشغيلها آليًا بواسطة الكامات وحدها. تفهم ماكينات الماكينات بنظام التحكم الرقمي الحديثة اليوم وتعمل باستخدام لغة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي – تسمى G-code – والتي تخبرها بالقياسات الدقيقة للإنتاج، مثل معدل التغذية والسرعة والموقع والتنسيق.
إن التصميم والأجزاء الميكانيكية لأنظمة الماكينات بنظام التحكم الرقمي اليوم مؤتمتة للغاية – على عكس ماكينات المصانع القديمة والخطيرة التي كنت تتخيلها في الماضي. يتم تحديد الأبعاد الميكانيكية للأجزاء باستخدام برنامج التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)، ثم يتم ترجمتها إلى توجيهات التصنيع بواسطة برنامج التصنيع بمساعدة الحاسوب (CAM). ولذلك، من المهم أن يكون هناك مبرمجون ومبرمجون على دراية بالماكينات بنظام التحكم الرقمي في هذه الصناعة لتشغيل هذه الماكينات عالية التقنية.
أهمية التصنيع باستخدام الحاسب الآلي
تُعد الشركات المصنعة في ولاية كونيتيكت رائدة في صناعة المنتجات الحيوية في هذه الصناعة، مثل المحركات النفاثة، والطائرات المروحية، والغواصات. وبفضل التطورات الحديثة في التكنولوجيا، فقد ولّت أيام الحياة الشاقة في المصانع. فالعمال اليوم يستخدمون مهاراتهم في التصنيع الآلي في بيئة نظيفة واحترافية باستخدام تكنولوجيا متقدمة ومتطورة.
كيف تختلف الماكينات بنظام التحكم الرقمي عن الماكينات التقليدية؟
في التصنيع الآلي التقليدي، يقوم الميكانيكي الماهر بتشغيل ماكينة لإزالة المعدن أو تشكيله. ويتم ذلك وفقاً للمواصفات التي يقدمها المصممون والمهندسون، عادةً من خلال رسم هندسي أو مخطط. ويستخدمون عجلات الدوران، والأقراص، والمفاتيح، والمفاتيح، والظرف، والرذائل، ومجموعة متنوعة من أدوات القطع المصنوعة من الفولاذ المقوى، والكربيد، والماس الصناعي، ثم يستخدمون أدوات القياس للتأكد من صحة جميع الأبعاد.
تؤديالماكينات بنظام التحكم الرقمي نفس وظيفة الماكينات التقليدية – قطع المعادن، والحفر، والتفريز، والطحن، والثقب، والطحن، والطحن، والطحن، وغيرها من وظائف تشكيل المعادن وإزالتها – ولكن تستخدم ماكينات التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي التحكم العددي بالكمبيوتر بدلاً من التحكم اليدوي بواسطة الميكانيكي. وهي مؤتمتة ومدفوعة بكود ومطورة بواسطة مبرمجين. وهي دقيقة في المرة الأولى للقطع كما في المرة الـ 500. تُستخدم على نطاق واسع في التصنيع الرقمي (وأحيانًا في عمليات الإنتاج منخفضة الحجم)، ويمكن مراجعتها وتغييرها لإجراء تعديلات ومواد مختلفة.
هذا النوع من التصنيع الآلي أكثر دقة بكثير وقد حلّ محل التصنيع الآلي التقليدي (وإن لم يكن بالكامل) في التصنيع والتصنيع والإنتاج الصناعي. ويستخدم الإحداثيات الرياضية والقدرة الحاسوبية لتحقيق نفس الغاية بأكبر قدر من الدقة. وعلى وجه التحديد، يستخدم التحكم العددي الحاسوبي الإحداثيات الديكارتية. وهي إحداثيات مكانية – في عدة أبعاد – باستخدام الإحداثيات والمحاور. يتحكم التحكم الآلي في ماكينات أدوات القطع في عمليات القطع أو الثقب أو الحفر أو غيرها من العمليات باستخدام التحكم العددي للكمبيوتر الذي يقرأ الإحداثيات. تم تحديد هذه الإحداثيات من قبل المهندسين في الرسم والتصميم الرقمي للمنتج.
كيف تعمل الماكينات بنظام التحكم الرقمي؟
تستخدم الماكينات بنظام التحكم الرقمي عمليات الطرح، مما يعني أن المواد الأولية يتم تشكيلها إلى شكلها النهائي عن طريق طرح المواد وإزالتها. يتم حفر الثقوب وحفر القطع والمسارات، ويتم تشكيل المخزون المعدني إلى مواد جديدة بأطوال وأقطار وأشكال مختلفة.
بالنسبة للتصنيع الطرحي، يتم تحقيق الأشكال عن طريق طرح المواد. وهذا يتناقض مع أنواع أخرى مثل التصنيع الإضافي – حيث تتم إضافة المواد ووضعها في طبقات وتشويهها إلى شكل محدد. كما يتناقض أيضًا مع القولبة بالحقن حيث يتم حقن المادة في حالة مختلفة من المادة، باستخدام قالب، وتشكيلها إلى شكل محدد.
إن التصنيع باستخدام الحاسب الآلي متعدد الاستخدامات – ويمكن استخدامه مع مختلف المواد، بما في ذلك المعادن والبلاستيك والخشب والزجاج والرغوة وغيرها من المواد المركبة. وقد ساعد هذا التنوع في الاستخدامات على جعل الماكينات بنظام التحكم الرقمي خياراً شائعاً في مختلف الصناعات، مما يتيح للمصممين والمهندسين تصنيع المنتجات بكفاءة ودقة.
ما هي الصناعات التي تستخدم الماكينات بنظام التحكم الرقمي؟
تُستخدم الماكينات بنظام التحكم الرقمي على نطاق واسع في مختلف الصناعات. وهو شائع في مجالات الفضاء، والسيارات، والإلكترونيات الاستهلاكية، والروبوتات، والزراعة، وغيرها من المجالات التي تستخدم الأجزاء المعدنية بشكل متكرر. كما أنها تُستخدم على نطاق واسع في الأجهزة الطبية والسلع المنزلية والطاقة والنفط والغاز والتطبيقات الاستهلاكية الأخرى. وهي واحدة من أكثر عمليات التصنيع شيوعًا في العالم.
