По суті, верстат — це інструмент для машини, який спрямовує траєкторію інструменту — не шляхом прямого, ручного керування, як, наприклад, ручні інструменти та майже всі людські інструменти, поки люди не винайшли верстат.
Числове керування (NC) означає використання програмованої логіки (дані у формі літер, цифр, символів, слів або комбінацій) для автоматичного керування інструментами обробки. До того, як з’явився, інструменти обробки завжди контролювали ручні оператори.
Комп'ютерний числовий контроль (ЧПУ) відноситься до надсилання точно кодованих інструкцій до мікропроцесора в системі управління інструментом обробки, щоб підвищити точність та послідовність. ЧПУ, про яку люди говорять сьогодні, майже все стосується фрезерних машин, підключених до комп'ютерів. Технічно кажучи, його можна використовувати для опису будь -якої машини, керованої комп'ютером.
У минулому столітті багато винаходів заклали основу для розвитку верстатів з ЧПК. Тут ми розглянемо чотири основні елементи розробки технології числового управління: ранні верстат, перфораторні картки, серво механізми та мови програмування автоматичного програмування (APT).
Ранні верстатів
Під час другої промислової революції у Британії Джеймса Ватта хвалили за створення парової машини, яка живила промислову революцію, але він стикався з труднощами у виготовленні точності циліндрів парової машини до 1775 року, Джон Джонвілкінсон створив те, що відомо як перший у світі верстат у світі Для нудних балонів парових двигунів і було вирішено. Ця нудна машина також розроблена Вілкінсоном на основі його оригінального гармати;
Карта
У 1725 році Базиль Бушон, французький текстильний робітник, винайшов метод керування ткацькими верстатами, використовуючи закодовані дані на паперових стрічках через низку отворів. Хоча він є новаторським, недолік цього методу також очевидний, тобто він все ще потребує операторів. У 1805 році Жозеф Марі Жаккард прийняв цю концепцію, але вона була посилена та спрощена шляхом використання міцніших перфокарт, розташованих послідовно, таким чином автоматизувавши процес. Ці пробиті картки вважають основою сучасних обчислень і позначають кінець індустрії домашніх ремесел у плетінні.
Цікаво, що Жаккард на той час чинив опір шовкових ткачах, які хвилювались, що ця автоматизація позбавляє їх своєї роботи та засобів до існування. Вони неодноразово спалили ткацькі верстки, що вводяться у виробництво; Однак їх опір виявився марним, оскільки галузь визнала переваги автоматизованих верстків. До 1812 року у Франції було використано 11000 жакардових ткацьких верстатів.
Пунчі картки, розроблені наприкінці 1800 -х років, і знайшли багато цілей - від телеграфа до автоматичного фортепіано. Незважаючи на те, що механічний контроль був вирішений ранніми картками, американський винахідник Герман Холлеріт створив електромеханічний табулятор картки перфорації, який змінив правила гри. Його система була запатентована в 1889 році, коли він працював у Бюро перепису населення США.
Герман Холлеріт заснував компанію табуляторів у 1896 році та об’єднався з чотирма іншими компаніями, щоб заснувати IBM у 1924 році. У другій половині 20 століття перфокарти вперше почали використовувати для введення та зберігання даних у комп’ютерах і машинах з числовим керуванням. Оригінальний формат має п’ять рядків отворів, тоді як наступні версії мають шість, сім, вісім і більше рядків.
Сервох механізм
Сервого механізму - це автоматичний пристрій, який використовує індуктивний зворотний зв'язок помилок для виправлення продуктивності машини або механізму. У деяких випадках SERVO дозволяє керувати пристроями високої потужності за допомогою пристроїв із значно нижчою потужністю. Механізм сервоприводу складається з керованого пристрою, іншого пристрою, який дає команди, інструмент виявлення помилок, підсилювач сигналу помилки та пристрій (сервомотор), який виправляє помилки. Сервосистеми зазвичай використовуються для контролю змінних, таких як положення та швидкість, і найпоширенішими є електричні, пневматичні або гідравлічні.
Перший електричний сервомеханізм був заснований Г. Календарем у Великобританії в 1896 році. До 1940 року Массачусетський технологічний інститут створив спеціальну лабораторію сервопривідних механізмів, що виникло внаслідок збільшення уваги кафедри електротехніки до цієї теми. При обробці з ЧПУ сервосистема дуже важлива для досягнення точності допуску, необхідної для автоматичного процесу обробки.
Інструмент автоматичного програмування (APT)
Інструмент автоматичного програмування (APT) народився в лабораторії сервоханізму Массачусетського технологічного інституту в 1956 році. Це творче досягнення групи комп'ютерних додатків. Це проста у використанні мова програмування високого рівня, яка спеціально використовується для створення інструкцій для верстатів з ЧПК. Оригінальна версія була раніше, ніж FORTRAN, але пізніші версії були переписані за допомогою Fortran.
APT - це мова, створена для роботи з першою машиною NC MIT, яка є першою у світі машиною NC. Потім він продовжував ставати стандартом програмування верстатів з комп’ютерним керуванням і широко використовувався в 1970-х роках. Пізніше розробку apt спонсорували військово-повітряні сили і згодом її відкрили для цивільного сектора.
Дуглас Т. Росс, керівник групи комп'ютерних додатків, відомий як батько Апт. Пізніше він створив термін "комп'ютерний дизайн" (CAD).
Народження чисельного контролю
Перед появою верстатів з ЧПУ, першим є розробка верстатів з ЧПУ та перші верстаті з ЧПУ. Незважаючи на деякі відмінності в різних описах історичних деталей, перший верстат з ЧПК є не лише відповіддю на специфічні виробничі виклики, з якими стикаються військові, але й природним розвитком системи перфокарт.
"Цифровий контроль позначає початок другої промислової революції та прибуття наукової епохи, в якій контроль машин та промислових процесів зміниться від неточних проектів до точних". - Асоціація виробничих інженерів.
Американський винахідник Джон Т. Парсонс (1913 - 2007) широко вважається батьком чисельного контролю. Він задумав та впровадив технологію чисельного управління за допомогою літака -інженера Френка Л. Стулена. Як син виробника в Мічигані, Парсонс почав працювати асемблером на фабриці свого батька у віці 14 років. Пізніше він володів та керував низкою виробничих заводів під виробництвом сімейного бізнесу Парсонс.
Parsons має перший патент NC і був обраний до Національної зали слави винахідників за новаторську роботу в галузі числового керування. Всього у Парсонса 15 патентів, ще 35 видано його підприємству. Товариство інженерів-технологів взяло інтерв’ю у Парсонса в 2001 році, щоб усі дізналися його історію з його точки зору.
John T. Parsons був субпідрядником Sikorsky Aircraft для виробництва лопатей гвинта гелікоптера.
Завдяки проектному дефекту променя крила, одне з перших 18 лез, які вони виготовляли, не вдалося, внаслідок чого загибель пілота. Ідея Парсонса полягає в тому, щоб пробити лезо ротора металом, щоб зробити його сильнішим і замінити клей і гвинти, щоб застебнути збірку.
1946:люди хотіли створити виробничий інструмент для точного виготовлення лез, що було величезним і складним викликом для умов того часу. Тому Парсонс найняв інженера з літаків Френка Стулена та створив інженерну команду з трьома іншими людьми. Stulen подумав про використання IBM Punch Cards для визначення рівня напруги на лезі, і вони взяли на оренду сім машин IBM для проекту.
У 1948 році мета легко змінювати послідовність руху автоматичних верстатів була досягнута двома основними способами - порівняно з просто встановленням фіксованої послідовності руху - і здійснюється двома основними способами: управління відстежувачем та цифровим керуванням. Як ми бачимо, перший повинен зробити фізичну модель об’єкта (або принаймні повний малюнок, наприклад, Cincinnati Cable Tracer Hydropower Phone). Друга - це не заповнити зображення об'єкта чи частини, а лише абстрагувати його: математичні моделі та інструкції з машин.
Військово -повітряні сили США потребують допомоги ультра точної структури крила. Парсонс продав свою машину з ЧПУ і виграв контракт на суму 200000 доларів, щоб зробити це реальністю.
Парсонс і Стулен працювали з Snyder machine & tool Corp. над розробкою машин і зрозуміли, що їм потрібні серводвигуни для точної роботи машин. Парсонс передав у субпідряд сервосистему «фрезерного верстата card-a-matic» лабораторії сервомеханізму Массачусетського технологічного інституту.
1952 (травень): Парсонс застосовувався на патент на "пристрій управління двигуном для позиціонування верстатів". Він видав патент у 1958 році.
У відповідь MIT подав заявку на патент на "числовий сервопристосник".
Після Другої світової війни ВВС США підписали кілька контрактів з Парсонсом для подальшого розвитку інноваційних інновацій NC, зроблених його засновником Джоном Парсонсом. Парсонс був зацікавлений у експериментах, що проводяться в лабораторії сервогоролів MIT, і запропонував MIT стати субпідрядником проекту в 1949 році для надання досвіду автоматичного контролю. У наступні 10 років MIT здобув контроль над усім проектом, оскільки бачення "трикостичного безперервного контролю шляху" сервоприводу замінило оригінальну концепцію Парсонса на "скорочення ріжучого позиціонування". Проблеми завжди формують технології, але ця особлива історія, записана істориком Девідом Ноублом, стала важливою віхою в історії технологій.
1952:Массачусетський технологічний інститут продемонстрував свою 7-рейкову систему перфорованих ременів, яка є складною та дорогою (250 вакуумних трубок, 175 реле в п’яти шафах розміром з холодильник).
Оригінальним фрезерним верстатом з ЧПК Массачусетського технологічного інституту в 1952 році був Hydro Tel, модифікований 3-осьовий фрезерний верстат Cincinnati.
У вересні 1952 року у журналі "Автоматичний контроль" науково -американського у вересні 1952 року.
Concord controls (що складається з членів початкової команди Массачусетського технологічного інституту) створив цифрову картку, яка замінила перфоровану стрічку на машинах з ЧПУ MIT на зчитувач стрічок, розроблений GE.
Зберігання стрічки
1958 рік:Парсонс отримав американський патент 2820187 і продав ексклюзивну ліцензію Bendix. IBM, Fujitsu та General Electric отримали суб -ліцензії після того, як вони почали розробляти власні машини.
1958 рік:MIT опублікував звіт про NC Economics, який зробив висновок, що нинішня машина NC насправді не заощадила час, а перенесла робочу силу з фабричного семінару людям, які зробили перфоровані ремені.
Час публікації: 19 липня 2022 р