U suštini, alatna mašina je alat za mašinu za vođenje putanje alata – ne direktnim, ručnim vođenjem, kao što su ručni alati i skoro svi ljudski alati, sve dok ljudi nisu izmislili alatnu mašinu.
Numerička kontrola (NC) se odnosi na upotrebu programabilne logike (podaci u obliku slova, brojeva, simbola, riječi ili kombinacija) za automatsku kontrolu alata za obradu. Prije nego što se pojavio, alate za obradu uvijek su kontrolirali ručni operateri.
Računarska numerička kontrola (CNC) se odnosi na slanje tačno kodiranih instrukcija mikroprocesoru u sistemu upravljanja mašinskim alatom, kako bi se poboljšala tačnost i konzistentnost. CNC o kojem ljudi danas pričaju gotovo svi se odnose na glodalice povezane s kompjuterima. Tehnički govoreći, može se koristiti za opisivanje bilo koje mašine kojom upravlja kompjuter.
U prošlom stoljeću, mnogi izumi su postavili temelje za razvoj CNC alatnih mašina. Ovdje razmatramo četiri osnovna elementa razvoja tehnologije numeričkog upravljanja: rane alatne mašine, bušene kartice, servo mehanizmi i programski jezik alata za automatsko programiranje (APT).
Rani alatni strojevi
Tokom druge industrijske revolucije u Britaniji, James Watt je bio hvaljen za stvaranje parne mašine koja je pokretala industrijsku revoluciju, ali je naišao na poteškoće u proizvodnji tačnosti cilindara parnih mašina sve dok 1775. John Johnwilkinson je stvorio ono što je poznato kao prvi alatni stroj na svijetu. za bušenje cilindara parne mašine i riješeno je. Ovu bušilicu je takođe dizajnirao Wilkinson na osnovu njegovog originalnog topa;
Pučnica
Godine 1725, Basile Bouchon, francuski tekstilni radnik, izumio je metodu kontrole razboja koristeći kodirane podatke na papirnim trakama kroz niz rupa. Iako je revolucionaran, očigledan je i nedostatak ove metode, odnosno još uvijek joj trebaju operateri. Godine 1805. Joseph Marie Jacquard je usvojio ovaj koncept, ali je ojačan i pojednostavljen korištenjem jačih bušenih kartica raspoređenih u nizu, čime je proces automatiziran. Ove bušene kartice se široko smatraju osnovom modernog računarstva i označavaju kraj industrije kućne radinosti u tkanju.
Zanimljivo je da su se tkalači svile u to vrijeme oduprli žakarskim razbojima, koji su se brinuli da će ih ova automatizacija lišiti posla i sredstava za život. Oni su u više navrata spaljivali tkalačke stanke stavljene u proizvodnju; Međutim, njihov otpor se pokazao uzaludnim, jer je industrija prepoznala prednosti automatiziranih razboja. Do 1812. u Francuskoj je bilo u upotrebi 11 000 žakardnih razboja.
Bušene kartice razvijene su kasnih 1800-ih i našle su mnoge primjene, od telegrafa do automatskog klavira. Iako su mehaničke kontrole odlučivale rane karte, američki izumitelj Herman Hollerith kreirao je elektromehanički tabulator bušenih karata, koji je promijenio pravila igre. Njegov sistem je patentiran 1889. godine, kada je radio za Biro za popis stanovništva SAD.
Herman Hollerith je osnovao kompaniju tabulatora 1896. godine i spojio se sa četiri druge kompanije da bi osnovao IBM 1924. U drugoj polovini 20. vijeka, bušene kartice su se prvi put koristile za unos podataka i skladištenje računara i mašina za numeričko upravljanje. Originalni format ima pet redova rupa, dok naredne verzije imaju šest, sedam, osam ili više redova.
Servo mehanizam
Servo mehanizam je automatski uređaj, koji koristi induktivnu povratnu informaciju o grešci da ispravi performanse mašine ili mehanizma. U nekim slučajevima, servo omogućava da uređaji velike snage budu kontrolirani uređajima s mnogo manjom snagom. Servo mehanizam se sastoji od kontrolisanog uređaja, drugog uređaja koji daje komande, instrumenta za detekciju grešaka, pojačivača signala greške i uređaja (servo motora) koji ispravlja greške. Servo sistemi se obično koriste za kontrolu varijabli kao što su položaj i brzina, a najčešći su električni, pneumatski ili hidraulični.
Prvi električni servo mehanizam osnovao je H. calendar u Britaniji 1896. godine. Do 1940. MIT je stvorio posebnu laboratoriju za servo mehanizam, koja je nastala iz sve veće pažnje Odsjeka za elektrotehniku ovoj temi. U CNC mašinskoj obradi, servo sistem je veoma važan da bi se postigla točnost tolerancije koju zahteva automatska obrada.
Alat za automatsko programiranje (APT)
Alat za automatsko programiranje (APT) je rođen u Laboratoriji za servo mehanizam Massachusetts Institute of Technology 1956. To je kreativno dostignuće grupe računarskih aplikacija. To je programski jezik visokog nivoa koji je jednostavan za korištenje, koji se posebno koristi za generiranje instrukcija za CNC alatne strojeve. Originalna verzija je bila ranija od FORTRANA, ali su kasnije verzije prepisane sa Fortranom.
Apt je jezik kreiran za rad sa prvom NC mašinom MIT-a, koja je prva NC mašina na svetu. Zatim je nastavio da postaje standard kompjuterski kontrolisanog programiranja alatnih mašina, i bio je naširoko korišćen 1970-ih. Kasnije je razvoj apta bio sponzoriran od strane zračnih snaga i na kraju je otvoren za civilni sektor.
Douglas T. Ross, šef grupe za kompjuterske aplikacije, poznat je kao otac apt. Kasnije je skovao pojam "računarski potpomognut dizajn" (CAD).
Rođenje numeričke kontrole
Prije pojave CNC alatnih strojeva, prvi je razvoj CNC alatnih strojeva i prvih CNC alatnih strojeva. Iako postoje neke razlike u različitim opisima istorijskih detalja, prva CNC mašina alatka nije samo odgovor na specifične proizvodne izazove sa kojima se suočava vojska, već i prirodni razvoj sistema bušenih kartica.
“Digitalna kontrola označava početak druge industrijske revolucije i dolazak naučne ere u kojoj će se kontrola mašina i industrijskih procesa mijenjati od nepreciznih nacrta do preciznih.” – Udruženje proizvodnih inženjera.
Američki pronalazač John T. Parsons (1913 – 2007) smatra se ocem numeričke kontrole. Osmislio je i implementirao tehnologiju numeričke kontrole uz pomoć inženjera aviona Franka L. Stulena. Kao sin proizvođača u Mičigenu, Parsons je sa 14 godina počeo da radi kao montažer u fabrici svog oca. Kasnije je bio vlasnik i upravljao brojnim proizvodnim pogonima u okviru porodične kompanije Parsons za proizvodnju.
Parsons ima prvi NC patent i izabran je u Nacionalnu kuću slavnih pronalazača zbog svog pionirskog rada u oblasti numeričke kontrole. Parsons ima ukupno 15 patenata, a još 35 je odobreno njegovom preduzeću. Društvo proizvodnih inženjera intervjuisalo je Parsonsa 2001. kako bi svima upoznalo njegovu priču iz njegove perspektive.
Rani NC raspored
1942:John T. Parsons je bio podizvođač kompanije Sikorsky Aircraft za proizvodnju lopatica rotora helikoptera.
1944:zbog greške u dizajnu grede krila, jedna od prvih 18 lopatica koje su proizveli je otkazala, što je rezultiralo smrću pilota. Parsonsova ideja je da se oštrica rotora probije metalom kako bi bila jača i zamijeniti ljepilo i zavrtnje za pričvršćivanje sklopa.
1946:ljudi su željeli stvoriti proizvodni alat za preciznu proizvodnju oštrica, što je bio ogroman i složen izazov za tadašnje uslove. Stoga je Parsons unajmio inženjera aviona Franka Stulena i formirao inženjerski tim sa još tri osobe. Stulen je razmišljao o korištenju IBM bušenih kartica kako bi odredio nivo naprezanja na blade-u i iznajmili su sedam IBM mašina za projekat.
Godine 1948. cilj lakog mijenjanja redoslijeda kretanja automatskih alatnih mašina postignut je na dva glavna načina – u poređenju sa samo postavljanjem fiksnog niza pokreta – i provodi se na dva glavna načina: kontrola praćenja i digitalna kontrola. Kao što vidimo, prvi treba napraviti fizički model objekta (ili barem potpuni crtež, kao što je Cincinnati cable tracer hydropower phone). Drugi je da ne upotpunite sliku objekta ili dijela, već samo da je apstrahujete: matematički modeli i strojne upute.
američkom vazduhoplovstvu je potrebna pomoć ultra precizne strukture krila. Parsons je prodao svoju CNC mašinu i dobio ugovor vrijedan 200 000 dolara kako bi to postao stvarnost.
Parsons i Stulen su radili sa Snyder machine & tool Corp. na razvoju mašina i shvatili su da su im potrebni servo motori da bi mašine radile tačno. Parsons je podugovarao servo sistem “card-a-matic glodalice” za servo mehanizam Laboratorije Massachusetts Institute of Technology.
1952. (maj): Parsons je podnio zahtjev za patent za “uređaj za upravljanje motorom za pozicioniranje alatnih mašina”. Patent je odobrio 1958.
1952. (kolovoz):kao odgovor, MIT je podnio zahtjev za patent za “numerički kontrolni servo sistem”.
Nakon Drugog svjetskog rata, američko ratno zrakoplovstvo potpisalo je nekoliko ugovora s Parsonsom za daljnji razvoj inovacije NC strojne obrade koju je napravio njen osnivač John Parsons. Parsons je bio zainteresovan za eksperimente koji se izvode u Laboratoriji za servo mehanizam MIT-a i predložio je da MIT postane podizvođač projekta 1949. godine kako bi pružio stručnost u automatskom upravljanju. U narednih 10 godina, MIT je preuzeo kontrolu nad cijelim projektom, jer je vizija „troosne kontinuirane kontrole putanje“ servo laboratorije zamijenila Parsonsov originalni koncept „reza u pozicioniranju rezanja“. Problemi uvijek oblikuju tehnologiju, ali ova posebna priča koju je zabilježio istoričar David Noble postala je važna prekretnica u istoriji tehnologije.
MIT je demonstrirao svoj sistem perforiranih kaiševa sa 7 šina, koji je složen i skup (250 vakumskih cijevi, 175 releja, u pet ormarića veličine frižidera).
MIT-ova originalna CNC mašina za glodanje 1952. godine bila je Hydro Tel, modifikovana 3-osna kompanija za glodalice u Sinsinatiju.
Postoji sedam članaka o "samoregulirajućoj mašini, koja predstavlja naučnu i tehnološku revoluciju koja će efikasno oblikovati budućnost čovečanstva" u časopisu "automatsko upravljanje" Scientific American u septembru 1952. godine.
Concord kontrole (sastavljene od članova originalnog MIT-ovog tima) kreirale su numeričku karticu, koja je zamenila perforiranu traku na MIT NC mašinama sa čitačem traka koji je razvio GE.
Skladištenje trake
1958:Parsons je dobio američki patent 2820187 i prodao ekskluzivnu licencu Bendixu. IBM, Fujitsu i General Electric su dobili podlicence nakon što su počeli da razvijaju sopstvene mašine.
1958:MIT je objavio izvještaj o NC ekonomiji, u kojem se zaključuje da sadašnja NC mašina ne štedi vrijeme, već je radnu snagu iz tvorničke radionice prebacila na ljude koji su pravili perforirane trake.
Vrijeme objave: Jul-19-2022