У суштини, машина алатка је алат за машину за вођење путање алата - не директним, ручним вођењем, као што су ручни алати и скоро сви људски алати, све док људи нису измислили машину.
Нумеричка контрола (НЦ) се односи на употребу програмабилне логике (подаци у облику слова, бројева, симбола, речи или комбинација) за аутоматску контролу алата за обраду.Пре него што се појавио, алате за обраду увек су контролисали ручни оператери.
Рачунарска нумеричка контрола (ЦНЦ) се односи на слање тачно кодираних инструкција микропроцесору у систему управљања машинским алатом, како би се побољшала тачност и конзистентност.ЦНЦ о којем људи данас говоре скоро сви се односе на глодалице повезане са рачунарима.Технички гледано, може се користити за описивање било које машине којом управља рачунар.
У прошлом веку, многи проналасци су поставили темеље за развој ЦНЦ машина алатки.Овде посматрамо четири основна елемента развоја технологије нумеричког управљања: ране машине алатке, бушене картице, серво механизме и програмски језик алата за аутоматско програмирање (АПТ).
Ране алатне машине
Током друге индустријске револуције у Британији, Џејмс Ват је био похваљен за стварање парне машине која је покретала индустријску револуцију, али је наишао на потешкоће у производњи тачности цилиндара парних машина све док 1775. Џон Џонвилкинсон је створио оно што је познато као прва машина алатка на свету за бушење цилиндара парне машине и био је решен.Ову бушилицу је такође дизајнирао Вилкинсон на основу свог оригиналног топа;
Бушене картице
Године 1725, Басиле Боуцхон, француски текстилни радник, изумео је методу контроле разбоја коришћењем кодираних података на папирним тракама кроз низ рупа.Иако је револуционаран, очигледан је и недостатак ове методе, односно да су јој и даље потребни оператери.Године 1805, Џозеф Мари Жакард је усвојио овај концепт, али је ојачан и поједностављен коришћењем јачих бушених картица распоређених у низу, чиме је процес аутоматизован.Ове бушене картице се широко сматрају основом модерног рачунарства и означавају крај индустрије кућне радиности у ткању.
Занимљиво је да су жакард разбоја у то време одолевали ткалци свиле, који су се бринули да ће их ова аутоматизација лишити посла и средстава за живот.Они су више пута спаљивали разбоје стављене у производњу;Међутим, њихов отпор се показао узалудним, јер је индустрија препознала предности аутоматизованих разбоја.До 1812. године у Француској је било у употреби 11.000 жакарских разбоја.
Бушене картице су се развиле касних 1800-их и нашле су многе употребе, од телеграфа до аутоматског клавира.Иако је механичка контрола била одлучена раним картама, амерички проналазач Херман Холерит креирао је електромеханички табулатор бушених карата, који је променио правила игре.Његов систем је патентиран 1889. године, када је радио за Биро за попис становништва САД.
Херман Холерит је основао компанију табулатора 1896. и спојио се са четири друге компаније да би основао ИБМ 1924. У другој половини 20. века, бушене картице су први пут коришћене за унос података и складиштење рачунара и машина за нумеричко управљање.Оригинални формат има пет редова рупа, док наредне верзије имају шест, седам, осам или више редова.
Серво механизам
Серво механизам је аутоматски уређај, који користи индуктивну повратну информацију о грешци да исправи перформансе машине или механизма.У неким случајевима, серво омогућава да уређаји велике снаге буду контролисани од стране уређаја са много мањом снагом.Серво механизам се састоји од контролисаног уређаја, другог уређаја који даје команде, инструмента за детекцију грешака, појачивача сигнала грешке и уређаја (серво мотора) који исправља грешке.Серво системи се обично користе за контролу варијабли као што су позиција и брзина, а најчешћи су електрични, пнеуматски или хидраулични.
Први електрични серво механизам основао је Х. цалендар у Британији 1896. године. До 1940. МИТ је створио посебну лабораторију за серво механизам, која је настала из све веће пажње Одељења за електротехнику овој теми.У ЦНЦ машинској обради, серво систем је веома важан да би се постигла тачност толеранције коју захтева аутоматски процес обраде.
Алат за аутоматско програмирање (АПТ)
Алат за аутоматско програмирање (АПТ) настао је у Лабораторији за серво механизам Масачусетског технолошког института 1956. године. То је креативно достигнуће групе рачунарских апликација.То је програмски језик високог нивоа који је једноставан за коришћење, који се посебно користи за генерисање инструкција за ЦНЦ алатне машине.Оригинална верзија је била ранија од ФОРТРАН-а, али су касније верзије преписане са Фортраном.
Апт је језик креиран за рад са првом НЦ машином МИТ-а, која је прва НЦ машина на свету.Затим је наставио да постаје стандард компјутерски контролисаног програмирања алатних машина, и био је нашироко коришћен 1970-их.Касније је развој апт-а спонзорисало ваздухопловство и на крају је отворен за цивилни сектор.
Доуглас Т. Росс, шеф групе за рачунарске апликације, познат је као отац апт.Касније је сковао термин „рачунарски потпомогнут дизајн“ (ЦАД).
Рођење нумеричке контроле
Пре појаве ЦНЦ алатних машина, први је развој ЦНЦ алатних машина и првих ЦНЦ алатних машина.Иако постоје неке разлике у различитим описима историјских детаља, прва ЦНЦ машина алатка није само одговор на специфичне производне изазове са којима се суочава војска, већ и природни развој система бушених картица.
„Дигитална контрола означава почетак друге индустријске револуције и долазак научне ере у којој ће се контрола машина и индустријских процеса променити од непрецизних нацрта до тачних.”– Удружење производних инжењера.
Амерички проналазач Џон Т. Парсонс (1913 – 2007) сматра се оцем нумеричке контроле.Осмислио је и имплементирао технологију нумеричке контроле уз помоћ инжењера авиона Френка Л. Стулена.Као син произвођача у Мичигену, Парсонс је почео да ради као монтажер у фабрици свог оца са 14 година. Касније је поседовао и управљао бројним производним погонима у оквиру породичне компаније Парсонс за производњу.
Парсонс има први НЦ патент и изабран је у Националну кућу славних проналазача због свог пионирског рада у области нумеричке контроле.Парсонс има укупно 15 патената, а још 35 је додељено његовом предузећу.Друштво производних инжењера интервјуисало је Парсонса 2001. како би сви сазнали његову причу из његове перспективе.
Рани НЦ распоред
1942:Јохн Т. Парсонс је био подизвођач компаније Сикорски Аирцрафт за производњу лопатица ротора хеликоптера.
1944:због грешке у дизајну греде крила, једна од првих 18 лопатица које су произвели је отказала, што је резултирало смрћу пилота.Парсонсова идеја је да се оштрица ротора удари металом да би била јача и замени лепак и завртње за причвршћивање склопа.
1946:људи су желели да створе производни алат за прецизну производњу оштрица, што је био огроман и сложен изазов за тадашње услове.Стога је Парсонс ангажовао инжењера авиона Франка Стулена и формирао инжењерски тим са још три особе.Стулен је смислио да користи ИБМ бушене картице да би одредио ниво напрезања на блејду, и они су изнајмили седам ИБМ машина за пројекат.
Године 1948. циљ лаке промене редоследа кретања аутоматских алатних машина постигнут је на два главна начина – у поређењу са само постављањем фиксне секвенце кретања – и спроводи се на два главна начина: контрола праћења и дигитална контрола.Као што видимо, први треба да направи физички модел објекта (или барем комплетан цртеж, као што је хидроелектрични телефон за праћење каблова у Синсинатију).Други је да се не употпуни слика објекта или дела, већ само да се апстрахује: математички модели и машинска упутства.
1949:америчком ваздухопловству је потребна помоћ ултра прецизне структуре крила.Парсонс је продао своју ЦНЦ машину и добио уговор вредан 200.000 долара како би то постао стварност.
1949:Парсонс и Стулен су радили са Снидер мацхине & тоол Цорп. на развоју машина и схватили су да су им потребни серво мотори да би машине радиле тачно.Парсонс је подуговарао серво систем „цард-а-матиц глодалице“ за серво механизам Лабораторије Масачусетског института за технологију.
1952 (мај): Парсонс је пријавио патент за „уређај за управљање мотором за позиционирање алатних машина“.Патент је одобрио 1958. године.
1952 (август):као одговор, МИТ је поднео захтев за патент за „нумерички контролни серво систем“.
После Другог светског рата, америчко ваздухопловство је потписало неколико уговора са Парсонсом за даљи развој иновације НЦ машинске обраде коју је направио њен оснивач Џон Парсонс.Парсонс је био заинтересован за експерименте који се изводе у Лабораторији за серво механизам МИТ-а и предложио је да МИТ постане подизвођач пројекта 1949. како би пружио стручност у аутоматској контроли.У наредних 10 година, МИТ је преузео контролу над целим пројектом, јер је визија „троосне континуиране контроле путање“ серво лабораторије заменила Парсонсов оригинални концепт „реза у позиционирању сечења“.Проблеми увек обликују технологију, али ова посебна прича коју је забележио историчар Давид Нобле постала је важна прекретница у историји технологије.
1952:МИТ је демонстрирао свој систем перфорираних каишева са 7 шина, који је сложен и скуп (250 вакумских цеви, 175 релеја, у пет ормарића величине фрижидера).
Оригинална ЦНЦ машина за глодање МИТ-а 1952. године била је хидро Тел, модификована 3-осна компанија за глодалице у Синсинатију.
Постоји седам чланака о „саморегулишућој машини, која представља научну и технолошку револуцију која ће ефикасно обликовати будућност човечанства” у часопису „аутоматско управљање” часописа Сциентифиц Америцан у септембру 1952.
1955:Цонцорд контроле (састављене од чланова оригиналног тима МИТ-а) су креирале нумеричку картицу, која је заменила перфорирану траку на МИТ НЦ машинама читачем трака који је развио ГЕ.
Складиштење траке
1958:Парсонс је добио амерички патент 2820187 и продао ексклузивну лиценцу Бендиксу.ИБМ, Фујитсу и Генерал Елецтриц су добили подлиценце након што су почели да развијају сопствене машине.
1958:МИТ је објавио извештај о НЦ економији, у којем се закључује да садашња НЦ машина није баш уштедела време, већ је радну снагу из фабричке радионице пребацила на људе који су правили перфориране траке.
Време поста: 19.07.2022