Door conflicten geboren technologie, u kent de ontwikkelingsgeschiedenis van CNC-bewerkingstechnologie niet

In wezen is gereedschapsmachine een gereedschap voor machines om het gereedschapspad te begeleiden - niet door directe, handmatige begeleiding, zoals handmatige gereedschappen en bijna alle menselijke gereedschappen, totdat mensen de gereedschapsmachine uitvonden.

Numerieke besturing (NC) verwijst naar het gebruik van programmeerbare logica (gegevens in de vorm van letters, cijfers, symbolen, woorden of combinaties) om bewerkingsgereedschappen automatisch te besturen.Voordat het verscheen, werden verwerkingstools altijd bestuurd door handmatige operators.

Computer numerieke besturing (CNC) verwijst naar het verzenden van nauwkeurig gecodeerde instructies naar de microprocessor in het besturingssysteem van het bewerkingsgereedschap, om de nauwkeurigheid en consistentie te verbeteren.CNC waar mensen tegenwoordig over praten, verwijst bijna allemaal naar freesmachines die op computers zijn aangesloten.Technisch gezien kan het worden gebruikt om elke machine te beschrijven die door een computer wordt bestuurd.

In de afgelopen eeuw hebben veel uitvindingen de basis gelegd voor de ontwikkeling van CNC-bewerkingsmachines.Hier kijken we naar vier basiselementen van de ontwikkeling van numerieke besturingstechnologie: vroege werktuigmachines, ponskaarten, servomechanismen en programmeertaal voor automatische programmeertools (APT).

Vroege werktuigmachines

Tijdens de tweede industriële revolutie in Groot-Brittannië werd James Watt geprezen voor het creëren van de stoommachine die de industriële revolutie aandreef, maar hij ondervond moeilijkheden bij het vervaardigen van de nauwkeurigheid van stoommachinecilinders tot 1775, John Johnwilkinson creëerde wat bekend staat als 's werelds eerste werktuigmachine voor het boren van stoommachinecilinders en was opgelost.Deze boormachine is ook ontworpen door Wilkinson op basis van zijn originele kanon;

nieuw2img

Ponskaart

In 1725 vond Basile bouchon, een Franse textielarbeider, een methode uit om weefgetouwen te besturen door gecodeerde gegevens op papieren banden door een reeks gaten te gebruiken.Hoewel het baanbrekend is, is het nadeel van deze methode ook duidelijk, namelijk dat er nog steeds operators voor nodig zijn.In 1805 nam Joseph Marie jacquard dit concept over, maar het werd versterkt en vereenvoudigd door sterkere ponskaarten te gebruiken die in volgorde waren gerangschikt, waardoor het proces werd geautomatiseerd.Deze ponskaarten worden algemeen beschouwd als de basis van moderne computers en markeren het einde van de ambachtelijke weefindustrie.

Interessant is dat jacquardweefgetouwen in die tijd weerstand boden aan zijdewevers, die bang waren dat deze automatisering hen van hun baan en levensonderhoud zou beroven.Ze verbrandden herhaaldelijk de weefgetouwen die in productie waren genomen;Hun verzet bleek echter zinloos, omdat de industrie de voordelen van geautomatiseerde weefgetouwen inzag.In 1812 waren in Frankrijk 11000 jacquardweefgetouwen in gebruik.

nieuw2img2
Ponskaarten ontwikkelden zich aan het eind van de 19e eeuw en vonden veel toepassingen, van telegraaf tot automatische piano.Hoewel mechanische controle werd bepaald door vroege kaarten, creëerde de Amerikaanse uitvinder Herman Hollerith een elektromechanische ponskaarttabulator, die de spelregels veranderde.Zijn systeem werd gepatenteerd in 1889, toen hij voor het US Census Bureau werkte.

Herman Hollerith richtte in 1896 het tabulatorbedrijf op en fuseerde met vier andere bedrijven om in 1924 IBM op te richten. In de tweede helft van de 20e eeuw werden ponskaarten voor het eerst gebruikt voor gegevensinvoer en opslag van computers en numerieke besturingsmachines.Het oorspronkelijke formaat heeft vijf rijen gaten, terwijl de volgende versies zes, zeven, acht of meer rijen hebben.

nieuw2img1

servomechanisme:

Servomechanisme is een automatisch apparaat dat foutinductieve feedback gebruikt om de prestaties van de machine of het mechanisme te corrigeren.In sommige gevallen maakt servo het mogelijk om apparaten met een hoog vermogen aan te sturen door apparaten met een veel lager vermogen.Het servomechanisme bestaat uit een bestuurd apparaat, een ander apparaat dat commando's geeft, een foutdetectie-instrument, een foutsignaalversterker en een apparaat (servomotor) dat fouten corrigeert.Servosystemen worden meestal gebruikt om variabelen zoals positie en snelheid te regelen, en de meest voorkomende zijn elektrisch, pneumatisch of hydraulisch.

nieuw2img

Het eerste elektrische servomechanisme werd in 1896 in Groot-Brittannië opgericht door H. calendar. In 1940 creëerde MIT een speciaal laboratorium voor servomechanisme, dat voortkwam uit de toenemende aandacht van het Department of Electrical Engineering voor dit onderwerp.Bij CNC-bewerking is het servosysteem erg belangrijk om de tolerantienauwkeurigheid te bereiken die vereist is voor het automatische bewerkingsproces.

Automatische programmeertool (APT)

Automatische programmeertool (APT) werd in 1956 geboren in het servomechanisme-laboratorium van het Massachusetts Institute of technology. Het is een creatieve prestatie van de computertoepassingsgroep.Het is een gebruiksvriendelijke programmeertaal op hoog niveau, die speciaal wordt gebruikt om instructies voor CNC-bewerkingsmachines te genereren.De originele versie was eerder dan FORTRAN, maar latere versies werden herschreven met Fortran.

Apt is een taal die is gemaakt om te werken met de eerste NC-machine van MIT, de eerste NC-machine ter wereld.Daarna werd het de standaard voor computergestuurde programmering van werktuigmachines en werd het in de jaren zeventig veel gebruikt.Later werd de ontwikkeling van apt gesponsord door de luchtmacht en werd uiteindelijk opengesteld voor de civiele sector.

Douglas T. Ross, het hoofd van de computerapplicatiegroep, staat bekend als de vader van apt.Later bedacht hij de term 'computer aided design' (CAD).

De geboorte van numerieke controle

Vóór de opkomst van CNC-bewerkingsmachines, is de eerste de ontwikkeling van CNC-bewerkingsmachines en de eerste CNC-bewerkingsmachines.Hoewel er enkele verschillen zijn in de verschillende beschrijvingen van historische details, is de eerste CNC-bewerkingsmachine niet alleen een antwoord op de specifieke fabricage-uitdagingen waarmee het leger wordt geconfronteerd, maar ook een natuurlijke ontwikkeling van het ponskaartsysteem.

"Digitale besturing markeert het begin van de tweede industriële revolutie en de komst van het wetenschappelijke tijdperk waarin de besturing van machines en industriële processen zal veranderen van onnauwkeurige concepten naar nauwkeurige."– Vereniging van productie-ingenieurs.

De Amerikaanse uitvinder John T. Parsons (1913 – 2007) wordt algemeen beschouwd als de vader van numerieke controle.Hij bedacht en implementeerde numerieke besturingstechnologie met de hulp van vliegtuigingenieur Frank L. stulen.Als zoon van een fabrikant in Michigan begon Parsons op 14-jarige leeftijd te werken als monteur in de fabriek van zijn vader. Later bezat en exploiteerde hij een aantal fabrieken onder het familiebedrijf Parsons.

Parsons heeft het eerste NC-patent en werd geselecteerd in de National Inventors Hall of Fame vanwege zijn baanbrekende werk op het gebied van numerieke besturing.Parsons heeft in totaal 15 patenten en nog eens 35 zijn toegekend aan zijn onderneming.De Society of Manufacturing Engineers interviewde Parsons in 2001 om iedereen zijn verhaal te laten weten vanuit zijn perspectief.

Vroeg NC-schema

1942:John T. Parsons werd door Sikorsky Aircraft uitbesteed om rotorbladen voor helikopters te vervaardigen.

1944:als gevolg van een ontwerpfout van de vleugelbalk, faalde een van de eerste 18 bladen die ze vervaardigden, met de dood van de piloot tot gevolg.Parsons' idee is om het rotorblad met metaal te slaan om het sterker te maken en lijm en schroeven te vervangen om het geheel vast te maken.

1946:mensen wilden een productietool maken om messen nauwkeurig te produceren, wat een enorme en complexe uitdaging was voor de omstandigheden in die tijd.Daarom huurde Parsons vliegtuigingenieur Frank Stulen in en vormde met drie andere mensen een engineeringteam.Stulen dacht erover om IBM-ponskaarten te gebruiken om het stressniveau op het blad te bepalen, en ze huurden zeven IBM-machines voor het project.

In 1948 werd het doel om de bewegingsvolgorde van automatische werktuigmachines gemakkelijk te veranderen op twee manieren bereikt - in vergelijking met alleen het instellen van een vaste bewegingsvolgorde - en wordt uitgevoerd op twee manieren: tracerbesturing en digitale besturing.Zoals we kunnen zien, moet de eerste een fysiek model van het object maken (of op zijn minst een volledige tekening, zoals de Cincinnati-kabeltracer-waterkrachttelefoon).De tweede is niet om het beeld van het object of onderdeel te completeren, maar alleen om het te abstraheren: wiskundige modellen en machine-instructies.

1949:de Amerikaanse luchtmacht heeft de hulp nodig van een ultraprecieze vleugelstructuur.Parsons verkocht zijn CNC-machine en won een contract ter waarde van $ 200.000 om het te realiseren.

1949:Parsons en stulen hebben samengewerkt met Snyder machine & tool Corp. om machines te ontwikkelen en realiseerden zich dat ze servomotoren nodig hadden om machines nauwkeurig te laten werken.Parsons besteedde het servosysteem van de "card-a-matic freesmachine" uit aan het servomechanisme Laboratory van het Massachusetts Institute of technology.

1952 (mei): Parsons vroeg patent aan voor “motor control device for positioning machine tools”.Hij verleende het patent in 1958.

nieuw2img3

1952 (augustus):als reactie daarop vroeg MIT een patent aan voor "numeriek regelservosysteem".

Na de Tweede Wereldoorlog tekende de Amerikaanse luchtmacht verschillende contracten met Parsons om de NC-bewerkingsinnovatie van de oprichter John Parsons verder te ontwikkelen.Parsons was geïnteresseerd in de experimenten die werden uitgevoerd in het servomechanisme-laboratorium van MIT en stelde voor dat MIT in 1949 een onderaannemer van projecten zou worden om expertise op het gebied van automatische besturing te leveren.In de volgende 10 jaar kreeg MIT de controle over het hele project, omdat de visie van "drie-assige continue padbesturing" van het servolaboratorium Parsons' oorspronkelijke concept van "cut in cutting positionering" verving.Problemen bepalen altijd de technologie, maar dit bijzondere verhaal, opgetekend door historicus David Noble, is een belangrijke mijlpaal in de geschiedenis van de technologie geworden.

1952:MIT demonstreerde hun 7-rail geperforeerde bandsysteem, dat complex en duur is (250 vacuümbuizen, 175 relais, in vijf kasten van koelkastformaat).

MIT's originele CNC-freesmachine in 1952 was hydro Tel, een gemodificeerd 3-assige freesmachinebedrijf uit Cincinnati.

Er zijn zeven artikelen over "zelfregulerende machine, die een wetenschappelijke en technologische revolutie vertegenwoordigt die de toekomst van de mensheid effectief zal vormgeven" in het tijdschrift "automatic control" van Scientific American in september 1952.

1955:Concord-besturingen (samengesteld uit leden van het oorspronkelijke team van MIT) creëerden numericard, die de geperforeerde tape op MIT NC-machines verving door de tapelezer die door GE werd ontwikkeld.
Tape-opslag
1958:Parsons verkreeg het Amerikaanse patent 2820187 en verkocht de exclusieve licentie aan Bendix.IBM, Fujitsu en General Electric kregen allemaal sublicenties nadat ze hun eigen machines begonnen te ontwikkelen.

1958:MIT publiceerde een rapport over NC-economie, waarin werd geconcludeerd dat de huidige NC-machine niet echt tijd bespaarde, maar de arbeidskrachten van de fabriekswerkplaats overbracht naar de mensen die geperforeerde banden maakten.


Posttijd: 19 juli-2022