I bund og grund er værktøjsmaskiner et værktøj til maskinen til at styre værktøjsbanen – ikke ved direkte, manuel vejledning, såsom manuelt værktøj og næsten alle menneskelige værktøj, indtil folk opfandt værktøjsmaskiner.
Numerisk styring (NC) refererer til brugen af programmerbar logik (data i form af bogstaver, tal, symboler, ord eller kombinationer) til automatisk styring af bearbejdningsværktøjer.Før det dukkede op, blev procesværktøjer altid styret af manuelle operatører.
Computer numerisk kontrol (CNC) refererer til at sende nøjagtigt kodede instruktioner til mikroprocessoren i bearbejdningsværktøjets kontrolsystem for at forbedre nøjagtigheden og konsistensen.CNC, som man taler om i dag, refererer næsten alle til fræsemaskiner forbundet til computere.Teknisk set kan det bruges til at beskrive enhver maskine, der styres af en computer.
I det seneste århundrede har mange opfindelser lagt grundlaget for udviklingen af CNC-værktøjsmaskiner.Her ser vi på fire grundlæggende elementer i udviklingen af numerisk styringsteknologi: tidlige værktøjsmaskiner, hulkort, servomekanismer og programmeringssprog for automatiske programmeringsværktøjer (APT).
Tidlige værktøjsmaskiner
Under den anden industrielle revolution i Storbritannien blev James Watt rost for at skabe dampmaskinen, der drev den industrielle revolution, men han stødte på vanskeligheder med at fremstille nøjagtigheden af dampmotorcylindre indtil 1775, John Johnwilkinson skabte det, der er kendt som verdens første værktøjsmaskine for kedelige dampmotorcylindre og blev løst.Denne kedelige maskine er også designet af Wilkinson baseret på hans originale kanon;
Hulkort
I 1725 opfandt Basile bouchon, en fransk tekstilarbejder, en metode til at kontrollere væve ved at bruge kodede data på papirbånd gennem en række huller.Selvom den er banebrydende, er ulempen ved denne metode også indlysende, det vil sige, at den stadig har brug for operatører.I 1805 adopterede Joseph Marie Jacquard dette koncept, men det blev styrket og forenklet ved at bruge stærkere hulkort arrangeret i rækkefølge, og derved automatisere processen.Disse hulkort anses i vid udstrækning for at være grundlaget for moderne databehandling og markerer afslutningen på hjemmehåndværksindustrien inden for vævning.
Interessant nok blev jacquardvæve modstået af silkevævere på det tidspunkt, som var bekymrede for, at denne automatisering ville fratage dem deres job og levebrød.De brændte gentagne gange de væve, der var sat i produktion;Men deres modstand viste sig forgæves, fordi industrien anerkendte fordelene ved automatiserede væve.I 1812 var 11000 jacquardvæve i brug i Frankrig.
Hulkort udviklede sig i slutningen af 1800-tallet og fandt mange anvendelsesmuligheder, fra telegraf til automatisk klaver.Selvom mekanisk kontrol blev bestemt af tidlige kort, skabte den amerikanske opfinder Herman Hollerith en elektromekanisk hulkorttabulator, som ændrede spillets regler.Hans system blev patenteret i 1889, da han arbejdede for US Census Bureau.
Herman Hollerith grundlagde tabulatorvirksomheden i 1896 og fusionerede med fire andre virksomheder for at etablere IBM i 1924. I anden halvdel af det 20. århundrede blev hulkort først brugt til datainput og lagring af computere og numeriske kontrolmaskiner.Det originale format har fem rækker med huller, mens de efterfølgende versioner har seks, syv, otte eller flere rækker.
Servo mekanisme
Servomekanisme er en automatisk enhed, som bruger fejlinduktiv feedback til at korrigere maskinens eller mekanismens ydeevne.I nogle tilfælde tillader servo enheder med høj effekt at blive kontrolleret af enheder med meget lavere effekt.Servomekanismen er sammensat af en styret enhed, en anden enhed, der giver kommandoer, et fejldetektionsinstrument, en fejlsignalforstærker og en enhed (servomotor), der retter fejl.Servosystemer bruges normalt til at styre variabler som position og hastighed, og de mest almindelige er elektriske, pneumatiske eller hydrauliske.
Den første elektriske servomekanisme blev grundlagt af H. calendar i Storbritannien i 1896. I 1940 oprettede MIT et specielt servomekanisme-laboratorium, som stammede fra den stigende opmærksomhed fra Department of Electrical Engineering til dette emne.Ved CNC-bearbejdning er servosystemet meget vigtigt for at opnå den tolerancenøjagtighed, der kræves af automatisk bearbejdningsproces.
Automatisk programmeringsværktøj (APT)
Automatisk programmeringsværktøj (APT) blev født i servomekanismen Laboratory of Massachusetts Institute of Technology i 1956. Det er en kreativ præstation af computerapplikationsgruppen.Det er et letanvendeligt programmeringssprog på højt niveau, som er specielt brugt til at generere instruktioner til CNC-værktøjsmaskiner.Den originale version var tidligere end FORTRAN, men senere versioner blev omskrevet med Fortran.
Apt er et sprog skabt til at arbejde med MITs første NC-maskine, som er verdens første NC-maskine.Derefter fortsatte det med at blive standarden for computerstyret værktøjsmaskinprogrammering og blev meget brugt i 1970'erne.Senere blev udviklingen af apt sponsoreret af luftvåbnet og blev til sidst åbnet for den civile sektor.
Douglas T. Ross, lederen af computerapplikationsgruppen, er kendt som faderen til apt.Han opfandt senere udtrykket "computer aided design" (CAD).
Fødslen af numerisk kontrol
Før fremkomsten af CNC-værktøjsmaskiner er den første udvikling af CNC-værktøjsmaskiner og de første CNC-værktøjsmaskiner.Selvom der er nogle forskelle i de forskellige beskrivelser af historiske detaljer, er det første CNC-værktøjsmaskine ikke kun et svar på de specifikke produktionsudfordringer, som militæret står over for, men også en naturlig udvikling af hulkortsystemet.
"Digital kontrol markerer begyndelsen på den anden industrielle revolution og ankomsten af den videnskabelige æra, hvor styringen af maskiner og industrielle processer vil ændre sig fra upræcise udkast til nøjagtige."– Sammenslutningen af produktionsingeniører.
Den amerikanske opfinder John T. Parsons (1913 – 2007) betragtes bredt som faderen til numerisk kontrol.Han udtænkte og implementerede numerisk kontrolteknologi med hjælp fra flyingeniør Frank L. stulen.Som søn af en fabrikant i Michigan begyndte Parsons at arbejde som montør på sin fars fabrik i en alder af 14. Senere ejede og drev han en række fabrikker under familievirksomheden Parsons produktionsselskab.
Parsons har det første NC-patent og blev udvalgt til National Inventors Hall of Fame for sit banebrydende arbejde inden for numerisk kontrol.Parsons har i alt 15 patenter, og yderligere 35 er givet til hans virksomhed.Samfundet af produktionsingeniører interviewede Parsons i 2001 for at lade alle kende hans historie fra hans perspektiv.
Tidlig NC tidsplan
1942:john T. Parsons blev givet i underentreprise af Sikorsky Aircraft til at fremstille helikopterrotorblade.
1944:på grund af vingebjælkens designfejl fejlede en af de første 18 vinger, de fremstillede, hvilket resulterede i pilotens død.Parsons' idé er at udstanse rotorbladet med metal for at gøre det stærkere og udskifte lim og skruer for at fastgøre samlingen.
1946:folk ønskede at skabe et produktionsværktøj til nøjagtigt at producere vinger, hvilket var en enorm og kompleks udfordring for forholdene på det tidspunkt.Derfor hyrede Parsons flyingeniør Frank stulen og dannede et ingeniørhold med tre andre personer.Stulen tænkte på at bruge IBM hulkort til at bestemme stressniveauet på klingen, og de lejede syv IBM-maskiner til projektet.
I 1948 blev målet om let at ændre bevægelsessekvensen for automatiske værktøjsmaskiner opnået på to hovedmåder – sammenlignet med blot at indstille en fast bevægelsessekvens – og udføres på to hovedmåder: sporkontrol og digital kontrol.Som vi kan se, skal den første lave en fysisk model af objektet (eller i det mindste en komplet tegning, såsom Cincinnati kabelsporer vandkrafttelefon).Det andet er ikke at færdiggøre billedet af objektet eller delen, men kun at abstrahere det: matematiske modeller og maskininstruktioner.
1949:det amerikanske luftvåben har brug for hjælp fra en ultrapræcisions vingestruktur.Parsons solgte sin CNC-maskine og vandt en kontrakt til en værdi af $200.000 for at gøre den til en realitet.
1949:Parsons og stulen har arbejdet sammen med Snyder machine & tool Corp. for at udvikle maskiner og indså, at de havde brug for servomotorer for at få maskiner til at fungere præcist.Parsons underleverede servosystemet til "card-a-matic fræsemaskine" til servomekanismen Laboratory of Massachusetts Institute of Technology.
1952 (maj): Parsons ansøgte om patent på "motorstyringsanordning til positionering af værktøjsmaskiner".Han udstedte patentet i 1958.
1952 (august):som svar ansøgte MIT om patent på "numerisk kontrol servosystem".
Efter Anden Verdenskrig underskrev det amerikanske luftvåben flere kontrakter med Parsons for at videreudvikle NC-bearbejdningsinnovationen lavet af dets grundlægger John Parsons.Parsons var interesseret i de eksperimenter, der blev udført i servomekanismen Laboratory of MIT og foreslog, at MIT blev en projektunderleverandør i 1949 for at levere ekspertise inden for automatisk kontrol.I de næste 10 år fik MIT kontrol over hele projektet, fordi visionen om "tre-akset kontinuerlig vejkontrol" af servolaboratoriet erstattede Parsons' oprindelige koncept om "cut in cutting positioning".Problemer former altid teknologien, men denne specielle historie optaget af historikeren David noble er blevet en vigtig milepæl i teknologiens historie.
1952:MIT demonstrerede deres 7-skinne perforerede bæltesystem, som er komplekst og dyrt (250 vakuumrør, 175 relæer, i fem køleskabe i størrelse).
MITs originale CNC fræsemaskine i 1952 var hydro Tel, et modificeret 3-akset Cincinnati fræsemaskinefirma.
Der er syv artikler om "selvregulerende maskine, som repræsenterer en videnskabelig og teknologisk revolution, der effektivt vil forme menneskehedens fremtid" i tidsskriftet "automatisk kontrol" af Scientific American i september, 1952.
1955:Concord-kontroller (bestående af medlemmer af MITs oprindelige team) skabte numericard, som erstattede det perforerede bånd på MIT NC-maskiner med båndlæseren, der er udviklet af GE.
Tape opbevaring
1958:Parsons opnåede amerikansk patent 2820187 og solgte den eksklusive licens til Bendix.IBM, Fujitsu og General Electric fik alle underlicenser, efter at de begyndte at udvikle deres egne maskiner.
1958:MIT udgav en rapport om NC-økonomi, som konkluderede, at den nuværende NC-maskine ikke rigtig sparede tid, men overførte arbejdsstyrken fra fabriksværkstedet til de folk, der lavede perforerede bælter.
Indlægstid: 19-jul-2022