În esență, mașina-uneltă este o unealtă pentru mașină pentru a ghida traseul sculei - nu prin ghidare manuală directă, cum ar fi uneltele manuale și aproape toate uneltele umane, până când oamenii au inventat mașina-uneltă.
Controlul numeric (NC) se referă la utilizarea logicii programabile (date sub formă de litere, numere, simboluri, cuvinte sau combinații) pentru a controla automat sculele de prelucrare.Înainte de a apărea, instrumentele de prelucrare erau întotdeauna controlate de operatorii manuali.
Controlul numeric computerizat (CNC) se referă la trimiterea instrucțiunilor codificate cu precizie către microprocesor în sistemul de control al sculei de prelucrare, pentru a îmbunătăți acuratețea și consistența.CNC despre care se vorbește astăzi aproape toate se referă la mașini de frezat conectate la computere.Tehnic vorbind, poate fi folosit pentru a descrie orice mașină controlată de un computer.
În ultimul secol, multe invenții au pus bazele dezvoltării mașinilor-unelte CNC.Aici, ne uităm la patru elemente de bază ale dezvoltării tehnologiei de control numeric: mașini-unelte timpurii, carduri perforate, servomecanisme și limbaj de programare a instrumentelor de programare automată (APT).
Mașini-unelte timpurii
În timpul celei de-a doua revoluții industriale din Marea Britanie, James Watt a fost lăudat pentru crearea mașinii cu abur care a propulsat revoluția industrială, dar a întâmpinat dificultăți în fabricarea cu precizie a cilindrilor pentru mașini cu abur până în 1775, John Johnwilkinson a creat ceea ce este cunoscut drept prima mașină-uneltă din lume. pentru găurirea cilindrilor de mașini cu abur și a fost rezolvată.Această mașină de plictisitor este, de asemenea, proiectată de Wilkinson pe baza tunului său original;
Card perforat
În 1725, Basile bouchon, un muncitor francez din domeniul textil, a inventat o metodă de control al războaielor prin utilizarea datelor codificate pe benzi de hârtie printr-o serie de găuri.Deși este inovatoare, dezavantajul acestei metode este și el evident, adică mai are nevoie de operatori.În 1805, Joseph Marie jacquard a adoptat acest concept, dar a fost consolidat și simplificat prin utilizarea de cărți perforate mai puternice aranjate în succesiune, automatizând astfel procesul.Aceste cărți perforate sunt considerate pe scară largă a fi baza calculatoarelor moderne și marchează sfârșitul industriei de artizanat acasă în țesut.
În mod interesant, țesătorii de mătase la acea vreme le-au rezistat războaielor jacquard, care s-au îngrijorat că această automatizare îi va lipsi de locuri de muncă și mijloace de trai.Au ars în mod repetat războaiele puse în producție;Cu toate acestea, rezistența lor s-a dovedit inutilă, deoarece industria a recunoscut avantajele răzătoarelor automate.Până în 1812, 11000 de războaie jacquard erau folosite în Franța.
Cărțile perforate s-au dezvoltat la sfârșitul anilor 1800 și au găsit multe utilizări, de la telegraf la pian automat.Deși controlul mecanic a fost decis de cărțile timpurii, inventatorul american Herman Hollerith a creat un tabulator electromecanic de cărți perforate, care a schimbat regulile jocului.Sistemul său a fost brevetat în 1889, când lucra pentru Biroul de Recensământ al SUA.
Herman Hollerith a fondat compania de tabulator în 1896 și a fuzionat cu alte patru companii pentru a înființa IBM în 1924. În a doua jumătate a secolului al XX-lea, cardurile perforate au fost folosite pentru prima dată pentru introducerea și stocarea datelor computerelor și mașinilor cu control numeric.Formatul original are cinci rânduri de găuri, în timp ce versiunile ulterioare au șase, șapte, opt sau mai multe rânduri.
Mecanism servo
Mecanismul servo este un dispozitiv automat, care utilizează feedback-ul inductiv de eroare pentru a corecta performanța mașinii sau a mecanismului.În unele cazuri, servo permite ca dispozitivele de mare putere să fie controlate de dispozitive cu putere mult mai mică.Servomecanismul este compus dintr-un dispozitiv controlat, un alt dispozitiv care dă comenzi, un instrument de detectare a erorilor, un amplificator de semnal de eroare și un dispozitiv (servomotor) care corectează erorile.Sistemele servo sunt de obicei folosite pentru a controla variabile precum pozitia si viteza, iar cele mai frecvente sunt cele electrice, pneumatice sau hidraulice.
Primul servomecanism electric a fost fondat de H. calendar în Marea Britanie în 1896. Până în 1940, MIT a creat un laborator special de servomecanisme, care provine din atenția tot mai mare a Departamentului de inginerie electrică față de acest subiect.În prelucrarea CNC, sistemul servo este foarte important pentru a obține precizia toleranței cerută de procesul de prelucrare automată.
Instrument de programare automată (APT)
Instrumentul de programare automată (APT) a luat naștere în Laboratorul de servomecanism al Institutului de tehnologie din Massachusetts în 1956. Este o realizare creativă a grupului de aplicații informatice.Este un limbaj de programare de nivel înalt ușor de utilizat, care este utilizat în mod special pentru a genera instrucțiuni pentru mașinile-unelte CNC.Versiunea originală a fost anterioară FORTRAN, dar versiunile ulterioare au fost rescrise cu Fortran.
Apt este un limbaj creat pentru a funcționa cu prima mașină NC a MIT, care este prima mașină NC din lume.Apoi a continuat să devină standardul de programare a mașinilor-unelte controlate de computer și a fost utilizat pe scară largă în anii 1970.Mai târziu, dezvoltarea apt a fost sponsorizată de forțele aeriene și a fost în cele din urmă deschisă sectorului civil.
Douglas T. Ross, șeful grupului de aplicații informatice, este cunoscut ca tatăl apt.Mai târziu, el a inventat termenul de „proiectare asistată de computer” (CAD).
Nașterea controlului numeric
Înainte de apariția mașinilor-unelte CNC, prima este dezvoltarea mașinilor-unelte CNC și a primelor mașini-unelte CNC.Deși există unele diferențe în diferitele descrieri ale detaliilor istorice, prima mașină-uneltă CNC nu este doar un răspuns la provocările specifice de fabricație cu care se confruntă armata, ci și o dezvoltare naturală a sistemului de carduri perforate.
„Controlul digital marchează începutul celei de-a doua revoluții industriale și sosirea erei științifice în care controlul mașinilor și al proceselor industriale se va schimba de la schițe imprecise la cele precise.”– Asociația inginerilor de producție.
Inventatorul american John T. Parsons (1913 – 2007) este considerat pe scară largă ca părintele controlului numeric.El a conceput și implementat tehnologia de control numeric cu ajutorul inginerului de aeronave Frank L. stulen.Fiu al unui producător din Michigan, Parsons a început să lucreze ca asamblator în fabrica tatălui său la vârsta de 14 ani. Mai târziu, a deținut și a operat o serie de fabrici de producție în cadrul companiei de producție de familie Parsons.
Parsons are primul brevet NC și a fost selectat în National Inventors Hall of Faime pentru munca sa de pionierat în domeniul controlului numeric.Parsons are un total de 15 brevete, iar alte 35 sunt acordate întreprinderii sale.Societatea inginerilor de producție a intervievat Parsons în 2001 pentru a-i face pe toată lumea să cunoască povestea lui din perspectiva lui.
Programul NC timpuriu
1942:john T. Parsons a fost subcontractat de Sikorsky Aircraft pentru a produce palete de rotor de elicopter.
1944:din cauza defectului de proiectare al grinzii aripii, una dintre primele 18 lame pe care le-au fabricat a eșuat, ducând la moartea pilotului.Ideea lui Parsons este să lovească lama rotorului cu metal pentru a o face mai puternică și să înlocuiască lipiciul și șuruburile pentru a fixa ansamblul.
1946:oamenii doreau să creeze un instrument de producție pentru a produce cu precizie lame, ceea ce era o provocare uriașă și complexă pentru condițiile din acel moment.Prin urmare, Parsons l-a angajat pe inginerul de aeronave Frank Stulen și a format o echipă de inginerie cu alte trei persoane.Stulen s-a gândit să folosească carduri perforate IBM pentru a determina nivelul de stres pe blade și au închiriat șapte mașini IBM pentru proiect.
În 1948, scopul de a schimba cu ușurință secvența de mișcare a mașinilor-unelte automate a fost atins în două moduri principale – în comparație cu doar setarea unei secvențe de mișcare fixă – și este realizat în două moduri principale: controlul trasorului și controlul digital.După cum putem vedea, primul trebuie să facă un model fizic al obiectului (sau cel puțin un desen complet, cum ar fi telefonul hidroenergetic Cincinnati cable tracer).Al doilea nu este completarea imaginii obiectului sau a piesei, ci doar abstractizarea acesteia: modele matematice și instrucțiuni ale mașinii.
1949:Forțele aeriene americane au nevoie de ajutorul structurii aripii de ultra precizie.Parsons și-a vândut mașina CNC și a câștigat un contract în valoare de 200.000 USD pentru a deveni realitate.
1949:Parsons și Stulen au lucrat cu Snyder Machine & Tool Corp. pentru a dezvolta mașini și și-au dat seama că au nevoie de servomotoare pentru a face mașinile să funcționeze cu precizie.Parsons a subcontractat servosistemul „mașinii de frezat card-a-matic” către Laboratorul de servomecanism al Institutului de tehnologie din Massachusetts.
1952 (mai): Parsons a solicitat un brevet pentru „dispozitiv de control al motorului pentru poziționarea mașinilor-unelte”.El a acordat brevetul în 1958.
1952 (august):ca răspuns, MIT a solicitat un brevet pentru „sistem servo cu control numeric”.
După al Doilea Război Mondial, Forțele Aeriene ale SUA au semnat mai multe contracte cu Parsons pentru a dezvolta în continuare inovația de prelucrare NC realizată de fondatorul său, John Parsons.Parsons a fost interesat de experimentele care se desfășoară în Laboratorul de servomecanism al MIT și a propus ca MIT să devină subcontractant de proiect în 1949 pentru a oferi expertiză în controlul automat.În următorii 10 ani, MIT a câștigat controlul asupra întregului proiect, deoarece viziunea „controlului continuu al traseului pe trei axe” a laboratorului de servo a înlocuit conceptul original al lui Parsons de „poziție de tăiere în tăiere”.Problemele modelează întotdeauna tehnologia, dar această poveste specială înregistrată de istoricul David Noble a devenit o piatră de hotar importantă în istoria tehnologiei.
1952:MIT și-a demonstrat sistemul de curele perforate cu 7 șine, care este complex și costisitor (250 de tuburi vid, 175 de relee, în cinci dulapuri de dimensiunea unui frigider).
Mașina de frezat CNC originală a MIT din 1952 a fost hydro Tel, o companie de frezat Cincinnati cu 3 axe modificată.
Există șapte articole despre „mașină de autoreglare, care reprezintă o revoluție științifică și tehnologică care va modela efectiv viitorul omenirii” în revista „control automat” a Scientific American din septembrie 1952.
1955:Controalele Concord (compuse din membri ai echipei originale a MIT) au creat numericard, care a înlocuit banda perforată pe mașinile MIT NC cu cititorul de bandă dezvoltat de GE.
Depozitare pe bandă
1958:Parsons a obținut brevetul american 2820187 și a vândut licența exclusivă către Bendix.IBM, Fujitsu și General Electric au obținut sublicențe după ce au început să-și dezvolte propriile mașini.
1958:MIT a publicat un raport despre economia NC, în care a concluzionat că actuala mașină NC nu a economisit cu adevărat timp, ci a transferat forța de muncă din atelierul fabricii către oamenii care făceau curele perforate.
Ora postării: Iul-19-2022