Қақтығыс туатын технология, сіз CNC өңдеу технологиясының даму тарихын білмейсіз

Шын мәнінде, станок - бұл адамдар станокты ойлап тапқанға дейін, қол құралдары және барлық дерлік адам құралдары сияқты тікелей, қолмен нұсқаумен емес, құралдың жолын бағыттайтын құрал.

Сандық басқару (NC) өңдеу құралдарын автоматты түрде басқару үшін бағдарламаланатын логиканы (әріптер, сандар, белгілер, сөздер немесе комбинациялар түріндегі деректер) пайдалануды білдіреді.Ол пайда болғанға дейін өңдеу құралдарын әрқашан қолмен жұмыс істейтін операторлар басқарды.

Компьютерлік сандық басқару (CNC) дәлдік пен дәйектілікті жақсарту үшін өңдеу құралын басқару жүйесіндегі микропроцессорға дәл кодталған нұсқауларды жіберуді білдіреді.Бүгінгі күні адамдар айтатын CNC сөздерінің барлығы дерлік компьютерлерге қосылған фрезерлік станоктарға қатысты.Техникалық тұрғыдан алғанда, оны компьютер басқаратын кез келген машинаны сипаттау үшін пайдалануға болады.

Өткен ғасырда көптеген өнертабыстар CNC станоктарының дамуының негізін қалады.Мұнда сандық басқару технологиясының дамуының төрт негізгі элементтерін қарастырамыз: ерте станоктар, перфокарталар, серво механизмдер және автоматты бағдарламалау құралдары (APT) бағдарламалау тілі.

Алғашқы станоктар

Ұлыбританиядағы екінші өнеркәсіптік революция кезінде Джеймс Уотт өнеркәсіптік революцияға қуат беретін бу қозғалтқышын жасағаны үшін мақталды, бірақ ол 1775 жылға дейін бу қозғалтқышы цилиндрлерінің дәлдігін өндіруде қиындықтарға тап болды, Джон Джонвилкинсон әлемдегі алғашқы станок ретінде белгілі нәрсені жасады. бұрғылау бу қозғалтқыш цилиндрлер үшін және шешілді.Бұл скучно машинаны Уилкинсон өзінің бастапқы зеңбірегі негізінде жасаған;

new2img

Перфокарта

1725 жылы француздық тоқыма жұмысшысы Базил Бушон қағаз таспалардағы кодталған деректерді бірқатар тесіктер арқылы пайдалану арқылы тоқыма станоктарын басқару әдісін ойлап тапты.Бұл жаңашыл болғанымен, бұл әдістің кемшілігі де анық, яғни оған әлі де операторлар қажет.1805 жылы Джозеф Мари Жаккард бұл тұжырымдаманы қабылдады, бірақ ол ретімен орналастырылған күшті перфокарталарды қолдану арқылы күшейтілді және жеңілдетілді, осылайша процесті автоматтандырды.Бұл перфокарталар қазіргі заманғы есептеуіш техниканың негізі болып саналады және тоқымашылықтағы үйдегі қолөнер өнеркәсібінің аяқталуын білдіреді.

Бір қызығы, сол кездегі жібек тоқымашылар жақкар станогтарына қарсылық танытып, бұл автоматтандыру оларды жұмыс пен күнкөріс қорынан айырады деп қауіптенген.Олар өндіріске енгізілген тоқыма станоктарын қайта-қайта өртеп жіберді;Алайда, олардың қарсылығы бекер болып шықты, өйткені өнеркәсіп автоматтандырылған тоқыма станоктарының артықшылықтарын мойындады.1812 жылға қарай Францияда 11000 жаккар тоқыма станоктары қолданылды.

new2img2
Перфокарталар 1800 жылдардың аяғында дамыды және телеграфтан автоматты фортепианоға дейін көптеген қолданыстар тапты.Механикалық басқару ерте карталармен шешілгенімен, американдық өнертапқыш Герман Холлерит ойын ережелерін өзгерткен электромеханикалық перфокарта табуляторын жасады.Оның жүйесі 1889 жылы АҚШ санақ бюросында жұмыс істеген кезде патенттелген.

Герман Холлерит 1896 жылы табуляторлық компанияны құрды және 1924 жылы IBM құру үшін төрт басқа компаниямен біріктірілді. 20 ғасырдың екінші жартысында перфокарталар алғаш рет деректерді енгізу және компьютерлер мен сандық басқару машиналарын сақтау үшін пайдаланылды.Бастапқы пішімде бес жол саңылаулары бар, ал кейінгі нұсқаларда алты, жеті, сегіз немесе одан да көп жолдар бар.

new2img1

Серво механизмі

Серво механизмі - машинаның немесе механизмнің жұмысын түзету үшін қате индуктивті кері байланысты пайдаланатын автоматты құрылғы.Кейбір жағдайларда серво жоғары қуатты құрылғыларды қуаты әлдеқайда төмен құрылғылармен басқаруға мүмкіндік береді.Серво механизмі басқарылатын құрылғыдан, командалар беретін басқа құрылғыдан, қателерді анықтау құралынан, қате сигналын күшейткіштен және қателерді түзететін құрылғыдан (серво қозғалтқыш) тұрады.Сервожүйелер әдетте позиция және жылдамдық сияқты айнымалы мәндерді басқару үшін пайдаланылады, ал ең көп таралғаны электрлік, пневматикалық немесе гидравликалық болып табылады.

new2img

Бірінші электрлік серво механизмі 1896 жылы Ұлыбританияда H. Calendar негізін қалады. 1940 жылға қарай MIT арнайы серво механизмдер зертханасын құрды, бұл электротехника кафедрасының осы тақырыпқа көбірек көңіл бөлуінен туындады.CNC өңдеуде сервожүйе автоматты өңдеу процесінде талап етілетін төзімділік дәлдігіне жету үшін өте маңызды.

Автоматты бағдарламалау құралы (APT)

Автоматты бағдарламалау құралы (АПТ) 1956 жылы Массачусетс технологиялық институтының сервомеханизм зертханасында дүниеге келді. Бұл компьютерлік қолданбалы топтың шығармашылық жетістігі.Бұл CNC станоктарына арналған нұсқауларды жасау үшін арнайы қолданылатын жоғары деңгейлі бағдарламалау тілі.Түпнұсқа нұсқасы FORTRAN-тан ертерек болды, бірақ кейінгі нұсқалар Fortran-мен қайта жазылды.

Apt - әлемдегі алғашқы NC машинасы болып табылатын MIT бірінші NC машинасымен жұмыс істеу үшін жасалған тіл.Содан кейін ол компьютермен басқарылатын станоктарды бағдарламалау стандартына айналуын жалғастырды және 1970 жылдары кеңінен қолданылды.Кейінірек, пәтерді дамыту әуе күштерінің демеушілігімен болды және ақырында азаматтық секторға ашылды.

Дуглас Т. Росс, компьютерлік қолданбалар тобының жетекшісі, apt-тың әкесі ретінде белгілі.Кейінірек ол «компьютерлік дизайн» (CAD) терминін енгізді.

Сандық бақылаудың тууы

CNC станоктары пайда болғанға дейін, біріншісі - CNC станоктарының және алғашқы CNC станоктарының дамуы.Тарихи бөлшектердің әртүрлі сипаттамаларында кейбір айырмашылықтар болғанымен, бірінші CNC станоктары әскерилер тап болған нақты өндірістік қиындықтарға жауап беру ғана емес, сонымен қатар перфокарталар жүйесінің табиғи дамуы болып табылады.

«Цифрлық бақылау екінші өнеркәсіптік революцияның басталуы мен машиналар мен өндірістік процестерді басқару дәл емес жобалардан дәлдікке ауысатын ғылыми дәуірдің келуін білдіреді».– Өндірістік инженерлер қауымдастығы.

Американдық өнертапқыш Джон Т. Парсонс (1913 – 2007) сандық басқарудың атасы ретінде кеңінен танылды.Ол авиациялық инженер Фрэнк Л.Стуленнің көмегімен сандық басқару технологиясын ойлап тапты және енгізді.Мичигандағы өндірушінің ұлы ретінде Парсонс 14 жасында әкесінің зауытында құрастырушы болып жұмыс істей бастады. Кейінірек ол Parsons manufacturing компаниясының отбасылық бизнесіне қарасты бірқатар өндірістік зауыттарға иелік етті және басқарды.

Парсонстың алғашқы NC патенті бар және сандық бақылау саласындағы алғашқы жұмысы үшін Ұлттық өнертапқыштардың даңқ залына таңдалды.Парсонстың барлығы 15 патенті бар, тағы 35-і оның кәсіпорнына берілген.Өндіріс инженерлерінің қоғамы 2001 жылы Парсонспен сұхбаттасып, оның тарихын оның көзқарасы бойынша білуге ​​мүмкіндік берді.

Ерте NC кестесі

1942:Джон Т.Парсонс тікұшақ роторының қалақтарын жасау үшін Sikorsky Aircraft компаниясымен қосалқы мердігер болды.

1944:қанат арқалығының конструктивті ақауына байланысты олар жасаған алғашқы 18 қалақтардың бірі істен шығып, ұшқыш қайтыс болды.Парсонстың идеясы - ротордың қалақшасын металмен тесіп, оны берік ету және жинақты бекіту үшін желім мен бұрандаларды ауыстыру.

1946:адамдар пышақтарды дәл шығару үшін өндіріс құралын жасағысы келді, бұл сол кездегі жағдайлар үшін үлкен және күрделі сынақ болды.Сондықтан Парсонс авиаинженер Фрэнк Стуленді жалдап, тағы үш адаммен инженерлік топ құрады.Стулен пышақтағы кернеу деңгейін анықтау үшін IBM перфокарталарын пайдалануды ойлады және олар жоба үшін жеті IBM машинасын жалға алды.

1948 жылы автоматты станоктардың қозғалыс реттілігін оңай өзгерту мақсатына екі негізгі жолмен қол жеткізілді - тек тіркелген қозғалыс тізбегін орнатумен салыстырғанда - және екі негізгі әдіспен жүзеге асырылады: трекерді басқару және цифрлық басқару.Көріп отырғанымыздай, біріншісі объектінің физикалық моделін (немесе кем дегенде толық сызбасын, мысалы, Cincinnati кабельдік трассерінің гидроэнергетикалық телефонын) жасау керек.Екіншісі - объектінің немесе бөліктің бейнесін аяқтау емес, оны абстракциялау үшін ғана: математикалық модельдер мен машина нұсқаулары.

1949:АҚШ әуе күштері ультра дәлдіктегі қанат құрылымының көмегіне мұқтаж.Парсонс өзінің CNC машинасын сатып, оны жүзеге асыру үшін 200 000 доллар тұратын келісімшартты ұтып алды.

1949:Парсонс пен Стулен машиналарды жасау үшін Snyder machine & tool Corp. компаниясымен жұмыс істеді және машиналар дәл жұмыс істеуі үшін сервомоторлар қажет екенін түсінді.Парсонс Массачусетс технологиялық институтының серво-механизм зертханасына «карта-матикалық фрезерлік станоктың» серво жүйесін қосалқы мердігер етті.

1952 (мүмкін): Парсонс «станок құралдарын орналастыруға арналған қозғалтқышты басқару құрылғысына» патент алуға өтініш берді.Ол патентті 1958 жылы берді.

new2img3

1952 (тамыз):жауап ретінде MIT «сандық басқару серво жүйесіне» патент алуға өтініш берді.

Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін АҚШ Әуе күштері оның негізін қалаушы Джон Парсонс жасаған NC өңдеу инновациясын одан әрі дамыту үшін Парсонспен бірнеше келісімшарттарға қол қойды.Парсонс MIT зертханасының серво механизмінде жүргізіліп жатқан эксперименттерге қызығушылық танытты және MIT 1949 жылы автоматты басқару бойынша тәжірибені қамтамасыз ету үшін жобаның қосалқы мердігері болуды ұсынды.Келесі 10 жылда MIT бүкіл жобаны бақылауға алды, өйткені сервозертхананың «үш осьті үздіксіз жолды басқару» көзқарасы Парсонстың «кесудегі позициялаудағы кесу» деген бастапқы тұжырымдамасын ауыстырды.Мәселелер әрқашан технологияны қалыптастырады, бірақ тарихшы Дэвид Нобл жазған бұл ерекше оқиға технология тарихындағы маңызды кезең болды.

1952:MIT күрделі және қымбат (250 вакуумдық түтік, 175 реле, тоңазытқыш өлшемді бес шкафта) 7 рельсті перфорацияланған белдік жүйесін көрсетті.

1952 жылы MIT-тің бастапқы CNC фрезері гидро Tel болды, модификацияланған 3 осьті Цинциннати фрезерлік компаниясы.

Scientific American журналының 1952 жылғы қыркүйектегі «автоматты басқару» журналында «адамзаттың болашағын тиімді қалыптастыратын ғылыми-техникалық революцияны білдіретін өзін-өзі реттейтін машина» туралы жеті мақала бар.

1955:Concord басқару элементтері (MIT-тің бастапқы командасының мүшелерінен құралған) MIT NC машиналарындағы перфорацияланған лентаны GE әзірлеген лента оқу құралымен ауыстыратын сандық картаны жасады.
Таспаны сақтау
1958:Парсонс 2820187 АҚШ патентін алып, эксклюзивті лицензияны Бендикске сатты.IBM, Fujitsu және general electric компаниялары өздерінің машиналарын жасай бастағаннан кейін қосалқы лицензияларды алды.

1958:MIT NC экономикасы туралы есеп жариялады, онда қазіргі NC машинасы шынымен уақытты үнемдемейді, бірақ жұмыс күшін зауыт шеберханасынан перфорацияланған белдіктерді жасайтын адамдарға ауыстырды.


Жіберу уақыты: 19 шілде 2022 ж