По същество машинният инструмент е инструмент за машината, който да насочва пътя на инструмента – не чрез директно, ръчно насочване, като ръчните инструменти и почти всички човешки инструменти, докато хората не изобретяват машинния инструмент.
Численото управление (NC) се отнася до използването на програмируема логика (данни под формата на букви, цифри, символи, думи или комбинации) за автоматично контрол на инструментите за обработка. Преди да се появи, инструментите за обработка винаги се контролират от ръчни оператори.
Компютърният числен контрол (CNC) се отнася до изпращане на точно кодирани инструкции към микропроцесора в системата за управление на инструмента за обработка, така че да се подобри точността и консистенцията. CNC, за който хората говорят днес, почти всички се отнася до машини за смилане, свързани с компютрите. Технически погледнато, той може да се използва за описание на всяка машина, контролирана от компютър.
През изминалия век много изобретения са поставили основата на разработването на машинни инструменти на ЦПУ. Тук разглеждаме четири основни елемента от развитието на технологията за числово управление: ранни машинни инструменти, перфории, серво механизми и инструменти за програмиране на автоматично програмиране (APT).
Ранни машинни инструменти
По време на втората индустриална революция във Великобритания Джеймс Уат беше похвален за създаването на Steam Engine, който захранва индустриалната революция, но той срещна трудности при производството на точността на цилиндрите на парни двигатели до 1775 г., Джон Джонвилкинсън създава това, което е известно като първият инструмент за машинен инструмент в света до първия инструмент на машината за скучни цилиндри на парни двигатели и е решен. Тази скучна машина е проектирана и от Уилкинсън въз основа на оригиналното му оръдие;
Панч карта
През 1725 г. Базиле Бушон, френски текстилен работник, изобретява метод за контролиране на станчета, като използва кодирани данни на хартиени ленти чрез серия от дупки. Въпреки че е новаторски, недостатъкът на този метод също е очевиден, тоест той все още се нуждае от оператори. През 1805 г. Джоузеф Мари Жакард приема тази концепция, но тя беше засилена и опростена, като използва по -силни пробити карти, подредени последователно, като по този начин автоматизира процеса. Тези перфорирани карти се считат за основата на съвременните изчисления и отбелязват края на домашната индустрия за занаяти в тъкането.
Интересното е, че жакардните станни бяха устойчиви от копринени тъкачи по това време, които се притесняваха, че тази автоматизация ще ги лиши от работата и поминъка си. Те многократно изгаряха станчетата, поставени в производство; Тяхната съпротива обаче се оказа безполезна, тъй като индустрията призна предимствата на автоматизираните станции. До 1812 г. във Франция се използват 11000 Jacquard.
Пробити карти, разработени в края на 1800 г. и откриха много приложения - от телеграф до автоматично пиано. Въпреки че механичният контрол е решен от ранните карти, американският изобретател Херман Холерит създаде табулатор за електромеханична перфорация, който промени правилата на играта. Системата му е патентована през 1889 г., когато той работи за Бюрото за преброяване на САЩ.
Херман Холерит основава компанията на табулатора през 1896 г. и се слива с четири други компании, за да създаде IBM през 1924 г. През втората половина на 20 век перфорирани карти са използвани за първи път за въвеждане на данни и съхранение на компютри и числени машини за управление. Оригиналният формат има пет реда дупки, докато следващите версии имат шест, седем, осем или повече реда.
Серво механизъм
Серво механизъм е автоматично устройство, което използва индуктивна обратна връзка за грешка, за да коригира работата на машината или механизма. В някои случаи сервото позволява устройства с висока мощност да бъдат управлявани от устройства с много по-ниска мощност. Механизмът на сервото се състои от контролирано устройство, друго устройство, което дава команди, инструмент за откриване на грешки, усилвател на сигнала за грешка и устройство (серво двигател), което коригира грешките. Серво системите обикновено се използват за контрол на променливи като позиция и скорост, а най -често са електрически, пневматични или хидравлични.
Първият електрически серво механизъм е основан от H. Calendar във Великобритания през 1896 г. До 1940 г. MIT създава специална лаборатория за серво механизъм, която произхожда от нарастващото внимание на Министерството на електротехниката към тази тема. При обработката на ЦПУ, Servo System е много важна за постигане на точността на толерантност, изисквана от автоматичния процес на обработка.
Автоматичен инструмент за програмиране (APT)
Автоматичният инструмент за програмиране (APT) е роден в лабораторията по технологичен институт на Масачузетс в Масачузетс през 1956 г. Това е творческо постижение на групата за компютърни приложения. Това е лесен за използване език за програмиране на високо ниво, който се използва специално за генериране на инструкции за машинни инструменти на CNC. Оригиналната версия е по-стара от FORTRAN, но по-късните версии са пренаписани с Fortran.
APT е език, създаден да работи с първата NC машина на MIT, която е първата в света NC машина. Тогава тя продължава да се превръща в стандарт на програмиране на компютърно контролирани машини и е широко използван през 70-те години. По -късно развитието на APT е спонсорирано от ВВС и в крайна сметка е отворено за гражданския сектор.
Дъглас Т. Рос, ръководител на групата за компютърни приложения, е известен като бащата на Ап. По -късно той въведе термина „Компютърно подпомаган дизайн“ (CAD).
Раждането на числен контрол
Преди появата на CNC машинни инструменти, първото е разработването на CNC машини и първите CNC машини. Въпреки че има някои различия в различните описания на историческите детайли, първият инструмент за машинна машина CNC е не само отговор на специфичните производствени предизвикателства, пред които са изправени военните, но и естествено развитие на системата на Punch Card.
„Дигиталният контрол бележи началото на Втората индустриална революция и пристигането на научната ера, в която контролът на машините и индустриалните процеси ще се промени от неточни чернови до точни.“ – Асоциация на производствените инженери.
Американският изобретател Джон Т. Парсънс (1913 - 2007) се счита широко за баща на числения контрол. Той замисли и внедри технологията за числено управление с помощта на инженера на самолета Франк Л. Стулен. Като син на производител в Мичиган, Парсънс започва да работи като асемблер във фабриката на баща си на 14 -годишна възраст. По -късно той притежава и управлява редица производствени предприятия в компанията за производство на семейния бизнес Parsons.
Parsons има първия патент на NC и е избран в Залата на славата на Националните изобретатели заради пионерската си работа в областта на числения контрол. Парсънс има общо 15 патента, а други 35 са предоставени на неговото предприятие. Обществото на производствените инженери интервюира Парсънс през 2001 г., за да уведоми всички неговата история от неговата гледна точка.
Ранен график на NC
1942:John T. Parsons е бил подизпълнен от самолета Sikorsky за производство на лопатки на ротора на хеликоптер.
1944:поради конструктивния дефект на лъча на крилото, една от първите 18 перки, които те произвеждат, се провали, което доведе до смъртта на пилота. Идеята на Парсънс е да пробие острието на ротора с метал, за да го направи по -силен и да замени лепилото и винтовете, за да закрепи монтажа.
1946:Хората искаха да създадат производствен инструмент за точно производство на остриета, което беше огромно и сложно предизвикателство за условията по това време. Затова Парсънс наема авиоинженера Франк Стулен и сформира инженерен екип с още трима души. Stulen се сети да използва перфокарти на IBM, за да определи нивото на напрежение върху острието, и те наеха седем машини на IBM за проекта.
През 1948 г. целта за лесно промяна на последователността на движение на автоматичните машинни инструменти е постигната по два основни начина - в сравнение само с определяне на фиксирана последователност на движение - и се извършва по два основни начина: контрол на проследяването и цифрово управление. Както можем да видим, първият трябва да направи физически модел на обекта (или поне пълен рисунка, като например хидроенергията на Cincinnati Cable Tracer). Второто не е да завършите изображението на обекта или частта, а само да го абстрахирате: математически модели и машинни инструкции.
1949:ВВС на САЩ се нуждаят от помощта на структурата на ултра прецизно крило. Парсънс продаде своята CNC машина и спечели договор на стойност 200000 долара, за да го превърне в реалност.
1949:Parsons и Stulen работят със Snyder Machine & Tool Corp., за да разработят машини и разбраха, че им трябват серво двигатели, за да накарат машините да работят точно. Parsons възложи на комплект серво системата на „MACHING MACHING CARD-A-MATIC“ в лабораторията по технологичен институт на Масачузетс на Масачузетс.
1952 г. (май): Parsons, приложен за патент за „устройство за управление на двигателя за позициониране на машинни инструменти“. Той предоставя патента през 1958 г.
1952 (август):В отговор MIT кандидатства за патент за „Серво система за числено управление“.
След Втората световна война ВВС на САЩ подписа няколко договора с Парсънс за по -нататъшно развитие на иновациите в обработката на NC, направени от неговия основател Джон Парсънс. Парсънс се интересуваше от експериментите, които се провеждат в лабораторията за серво механизъм на MIT и предложи MIT да стане проект за подизпълнител през 1949 г., за да предостави опит в автоматичния контрол. В следващите 10 години MIT придобива контрол над целия проект, тъй като визията на „триосен непрекъснат път на пътя“ на серво лаборатория замени оригиналната концепция на Парсънс за „рязане в позиционирането на рязане“. Проблемите винаги оформят технологията, но тази специална история, записана от историка Дейвид Ноубъл, се превърна в важен етап в историята на технологиите.
1952:MIT демонстрира своята 7-релсовата перфорирана система за колан, която е сложна и скъпа (250 вакуумни тръби, 175 релета, в пет шкафа с размер на хладилника).
Оригиналната CNC фреза на MIT през 1952 г. беше hydro Tel, модифицирана компания за фрезови машини с 3 оси в Синсинати.
Има седем статии за „машина за саморегулиране, която представлява научна и технологична революция, която ефективно ще оформи бъдещето на човечеството“ в списанието „Автоматичен контрол“ на Scientific American през септември 1952 г.
1955:Контролите на Concord (съставени от членове на оригиналния екип на MIT) създадоха Numericard, който замени перфорираната лента на MIT NC машини, като четецът на лента се разработва от GE.
Съхранение на лента
1958:Parsons получи американски патент 2820187 и продаде изключителния лиценз на Bendix. IBM, Fujitsu и General Electric получиха SUB лицензи, след като започнаха да разработват свои собствени машини.
1958:MIT публикува доклад за NC Economics, в който заключи, че настоящата NC машина всъщност не спестява време, а прехвърли работната сила от фабричната работилница на хората, които направиха перфорирани колани.
Време на публикуване: 19 юли 2022 г