تکنولوژی زاییده درگیری، شما تاریخچه توسعه فناوری ماشینکاری CNC را نمی دانید

در اصل، ماشین ابزار ابزاری است برای ماشین برای هدایت مسیر ابزار - نه با راهنمایی مستقیم و دستی، مانند ابزارهای دستی و تقریباً تمام ابزارهای انسانی، تا زمانی که مردم ماشین ابزار را اختراع کردند.

کنترل عددی (NC) به استفاده از منطق قابل برنامه ریزی (داده ها به شکل حروف، اعداد، نمادها، کلمات یا ترکیبات) برای کنترل خودکار ابزارهای ماشینکاری اشاره دارد.قبل از ظهور، ابزارهای پردازش همیشه توسط اپراتورهای دستی کنترل می شدند.

کنترل عددی کامپیوتری (CNC) به ارسال دستورالعمل های رمزگذاری شده دقیق به ریزپردازنده در سیستم کنترل ابزار ماشینکاری اشاره دارد تا دقت و سازگاری را بهبود بخشد.CNC که امروزه مردم در مورد آن صحبت می کنند تقریباً همه به ماشین های فرز متصل به رایانه اشاره دارد.از نظر فنی، می توان از آن برای توصیف هر ماشینی که توسط کامپیوتر کنترل می شود استفاده کرد.

در قرن گذشته، اختراعات بسیاری پایه و اساس توسعه ماشین ابزار CNC را ایجاد کرده است.در اینجا، ما به چهار عنصر اساسی توسعه فناوری کنترل عددی نگاه می کنیم: ابزارهای ماشین اولیه، کارت های پانچ، مکانیسم های سروو و زبان برنامه نویسی ابزارهای برنامه نویسی خودکار (APT).

ماشین آلات اولیه

در طول انقلاب صنعتی دوم در بریتانیا، جیمز وات به دلیل ایجاد موتور بخاری که انقلاب صنعتی را به جریان انداخت مورد ستایش قرار گرفت، اما او در ساخت سیلندرهای موتور بخار با مشکلاتی مواجه شد تا اینکه در سال 1775، جان جان ویلکینسون چیزی را ساخت که به عنوان اولین ماشین ابزار جهان شناخته می شود. برای سیلندرهای موتور بخار خسته کننده و حل شد.این ماشین خسته کننده نیز توسط ویلکینسون بر اساس توپ اصلی خود طراحی شده است.

کارت پانچ

در سال 1725، Basile bouchon، یک کارگر نساجی فرانسوی، روشی برای کنترل ماشین‌های بافندگی با استفاده از داده‌های کدگذاری شده روی نوارهای کاغذی از طریق یک سری سوراخ اختراع کرد.اگرچه راهگشا است، اما عیب این روش نیز مشهود است، یعنی همچنان نیاز به اپراتور دارد.در سال 1805، جوزف ماری ژاکارد این مفهوم را پذیرفت، اما با استفاده از کارت‌های پانچ قوی‌تر که به ترتیب مرتب شده بودند، تقویت و ساده‌تر شد و در نتیجه فرآیند را خودکار کرد.این کارت های پانچ شده به طور گسترده پایه محاسبات مدرن محسوب می شوند و پایان صنعت صنایع دستی خانگی در بافندگی را نشان می دهند.

جالب اینجاست که در آن زمان بافندگی های ژاکارد مورد مقاومت بافندگان ابریشم قرار می گرفت و نگران بودند که این اتوماسیون آنها را از شغل و امرار معاش محروم کند.آنها بارها و بارها دستگاه های بافندگی تولید شده را سوزاندند.با این حال، مقاومت آنها بیهوده بود، زیرا صنعت مزایای ماشین های بافندگی خودکار را تشخیص داد.تا سال 1812، 11000 دستگاه بافندگی ژاکارد در فرانسه مورد استفاده قرار گرفت.

کارت های پانچ در اواخر دهه 1800 توسعه یافتند و کاربردهای زیادی پیدا کردند، از تلگراف گرفته تا پیانو خودکار.اگرچه کنترل مکانیکی توسط کارت های اولیه تعیین می شد، مخترع آمریکایی هرمان هولریث یک جدولگر کارت پانچ الکترومکانیکی ایجاد کرد که قوانین بازی را تغییر داد.سیستم او در سال 1889، زمانی که برای اداره سرشماری ایالات متحده کار می کرد، به ثبت رسید.

هرمان هولریث در سال 1896 شرکت جدول ساز را تأسیس کرد و با چهار شرکت دیگر ادغام شد و IBM را در سال 1924 تأسیس کرد. در نیمه دوم قرن بیستم، کارت های پانچ برای اولین بار برای ورودی داده ها و ذخیره سازی رایانه ها و ماشین های کنترل عددی استفاده شد.قالب اصلی دارای پنج ردیف سوراخ است، در حالی که نسخه های بعدی دارای شش، هفت، هشت یا بیشتر ردیف هستند.

مکانیزم سروو

مکانیزم سروو یک دستگاه اتوماتیک است که از بازخورد القایی خطا برای تصحیح عملکرد دستگاه یا مکانیزم استفاده می کند.در برخی موارد، سروو اجازه می دهد تا دستگاه های پرقدرت توسط دستگاه هایی با قدرت بسیار کمتر کنترل شوند.مکانیزم سروو از یک دستگاه کنترل شده، دستگاه دیگری که دستور می دهد، یک ابزار تشخیص خطا، یک تقویت کننده سیگنال خطا و یک دستگاه (سرو موتور) که خطاها را تصحیح می کند تشکیل شده است.سیستم های سروو معمولا برای کنترل متغیرهایی مانند موقعیت و سرعت استفاده می شوند و رایج ترین آنها الکتریکی، پنوماتیک یا هیدرولیک است.

اولین مکانیزم سروو الکتریکی توسط H. calendar در سال 1896 در بریتانیا تاسیس شد. در سال 1940، MIT یک آزمایشگاه مکانیزم سروو ویژه ایجاد کرد که از توجه روزافزون دپارتمان مهندسی برق به این موضوع نشات گرفت.در ماشینکاری CNC، سیستم سروو برای دستیابی به دقت تحمل مورد نیاز فرآیند ماشینکاری خودکار بسیار مهم است.

ابزار برنامه نویسی خودکار (APT)

ابزار برنامه نویسی خودکار (APT) در سال 1956 در آزمایشگاه مکانیزم سروو موسسه فناوری ماساچوست متولد شد. این یک دستاورد خلاقانه از گروه برنامه های کامپیوتری است.این یک زبان برنامه نویسی سطح بالا با استفاده آسان است که به ویژه برای تولید دستورالعمل برای ماشین ابزار CNC استفاده می شود.نسخه اصلی زودتر از FORTRAN بود، اما نسخه های بعدی با Fortran بازنویسی شدند.

Apt زبانی است که برای کار با اولین ماشین NC MIT که اولین ماشین NC جهان است ایجاد شده است.سپس به استاندارد برنامه نویسی ماشین ابزار کنترل کامپیوتری تبدیل شد و در دهه 1970 به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت.بعدها، توسعه apt توسط نیروی هوایی حمایت شد و در نهایت به بخش غیرنظامی باز شد.

داگلاس تی راس، رئیس گروه برنامه های کامپیوتری، به عنوان پدر apt شناخته می شود.او بعداً اصطلاح "طراحی به کمک کامپیوتر" (CAD) را ابداع کرد.

تولد کنترل عددی

قبل از ظهور ماشین ابزار CNC، اولین مورد توسعه ماشین ابزار CNC و اولین ماشین ابزار CNC است.اگرچه تفاوت‌هایی در توصیف‌های مختلف جزئیات تاریخی وجود دارد، اولین ماشین ابزار CNC نه تنها پاسخی به چالش‌های خاص تولیدی است که ارتش با آن مواجه است، بلکه توسعه طبیعی سیستم کارت پانچ است.

"کنترل دیجیتال آغاز انقلاب صنعتی دوم و ورود به عصر علمی است که در آن کنترل ماشین‌ها و فرآیندهای صنعتی از پیش‌نویس‌های غیردقیق به پیش‌نویس‌های دقیق تغییر می‌کند."- انجمن مهندسین ساخت و ساز.

مخترع آمریکایی جان تی پارسونز (1913 - 2007) به طور گسترده به عنوان پدر کنترل عددی در نظر گرفته می شود.او فناوری کنترل عددی را با کمک مهندس هواپیما فرانک ال استولن طراحی و اجرا کرد.پارسونز به عنوان پسر یک تولید کننده در میشیگان، در سن 14 سالگی به عنوان مونتاژکار در کارخانه پدرش شروع به کار کرد. بعداً، او تعدادی کارخانه تولیدی را تحت کسب و کار خانوادگی شرکت تولیدی پارسونز مالک و اداره کرد.

پارسونز اولین حق ثبت اختراع NC را دارد و به دلیل کار پیشگام خود در زمینه کنترل عددی به تالار مشاهیر مخترعان ملی برگزیده شد.پارسونز در مجموع 15 حق ثبت اختراع دارد و 35 مورد دیگر به شرکت وی اعطا شده است.جامعه مهندسان تولید در سال 2001 با پارسونز مصاحبه کرد تا همه داستان او را از دیدگاه او بدانند.

برنامه اولیه NC

1942:جان تی پارسونز توسط Sikorsky Aircraft برای ساخت تیغه های روتور هلیکوپتر قرارداد فرعی داشت.

1944:به دلیل نقص طراحی تیر بال، یکی از 18 تیغه اولی که تولید کردند از کار افتاد و منجر به مرگ خلبان شد.ایده پارسونز این است که تیغه روتور را با فلز بکوبد تا محکم‌تر شود و چسب و پیچ‌ها را برای محکم کردن مجموعه جایگزین کنید.

1946:مردم می خواستند ابزاری برای تولید دقیق تیغه ها ایجاد کنند که برای شرایط آن زمان چالش بزرگ و پیچیده ای بود.بنابراین پارسونز مهندس هواپیما فرانک استولن را استخدام کرد و با سه نفر دیگر یک تیم مهندسی تشکیل داد.استولن به فکر استفاده از کارت‌های پانچ آی‌بی‌ام برای تعیین سطح استرس روی تیغه افتاد و هفت دستگاه آی‌بی‌ام را برای این پروژه اجاره کردند.

در سال 1948، هدف تغییر آسان توالی حرکت ماشین ابزارهای اتوماتیک به دو روش اصلی - در مقایسه با تنظیم یک توالی حرکت ثابت - به دست آمد و به دو روش اصلی انجام می شود: کنترل ردیاب و کنترل دیجیتال.همانطور که می بینیم، اولین مورد نیاز به یک مدل فیزیکی از جسم (یا حداقل یک طراحی کامل، مانند تلفن برق آبی ردیاب کابل سینسیناتی) دارد.دوم تکمیل تصویر جسم یا قسمت نیست، بلکه فقط انتزاع آن است: مدل‌های ریاضی و دستورالعمل‌های ماشین.

1949:نیروی هوایی ایالات متحده به کمک ساختار بال بسیار دقیق نیاز دارد.پارسونز دستگاه CNC خود را فروخت و قراردادی به ارزش 200000 دلار گرفت تا آن را به واقعیت تبدیل کند.

1949:پارسونز و استولن با Snyder machine & tool Corp. برای توسعه ماشین‌ها کار می‌کردند و متوجه شدند که برای کارکرد دقیق ماشین‌ها به موتورهای سروو نیاز دارند.پارسونز قرارداد فرعی سیستم سروو "دستگاه فرز کارت-آ-ماتیک" را به آزمایشگاه مکانیزم سروو موسسه فناوری ماساچوست واگذار کرد.

1952 (مه): پارسونز برای ثبت اختراع برای "دستگاه کنترل موتور برای موقعیت یابی ماشین ابزار" درخواست داد.او در سال 1958 این حق اختراع را اعطا کرد.

1952 (اوت):در پاسخ، MIT برای ثبت اختراع برای "سیستم سروو کنترل عددی" درخواست داد.

پس از جنگ جهانی دوم، نیروی هوایی ایالات متحده چندین قرارداد با پارسونز امضا کرد تا نوآوری ماشینکاری NC را که توسط بنیانگذار آن جان پارسونز ساخته شده بود، توسعه دهد.پارسونز علاقه مند به انجام آزمایشات در آزمایشگاه مکانیزم سروو MIT بود و پیشنهاد کرد که MIT در سال 1949 به یک پیمانکار فرعی پروژه تبدیل شود تا تخصص خود را در کنترل خودکار ارائه دهد.در 10 سال بعد، MIT کنترل کل پروژه را به دست آورد، زیرا چشم انداز "کنترل مسیر پیوسته سه محوره" آزمایشگاه سروو جایگزین مفهوم اصلی پارسونز از "برش در موقعیت برش" شد.مشکلات همیشه فناوری را شکل می دهند، اما این داستان ویژه که توسط مورخ دیوید نوبل ثبت شده است به نقطه عطف مهمی در تاریخ فناوری تبدیل شده است.

1952:MIT سیستم کمربند سوراخ دار 7 ریلی خود را نشان داد که پیچیده و گران است (250 لوله خلاء، 175 رله، در پنج کابینت اندازه یخچال).

دستگاه فرز CNC اصلی MIT در سال 1952 هیدرو تل بود که یک شرکت فرز سه محوره سینسیناتی اصلاح شده بود.

هفت مقاله در مورد "ماشین خود تنظیم کننده، که نشان دهنده یک انقلاب علمی و تکنولوژیکی است که به طور موثر آینده بشریت را شکل می دهد" در مجله "کنترل خودکار" علمی امریکن در سپتامبر 1952 وجود دارد.

1955:کنترل‌های کنکورد (متشکل از اعضای تیم اصلی MIT) کارت عددی ایجاد کردند که نوار سوراخ‌دار در دستگاه‌های MIT NC را با نوارخوانی که توسط جنرال الکتریک ساخته شده بود، جایگزین کرد.
ذخیره سازی نوار
1958:پارسونز حق اختراع ایالات متحده 2820187 را به دست آورد و مجوز انحصاری را به Bendix فروخت.آی‌بی‌ام، فوجیتسو و جنرال الکتریک همه پس از شروع توسعه ماشین‌های خود مجوزهای فرعی دریافت کردند.

1958:MIT گزارشی در مورد اقتصاد NC منتشر کرد، که به این نتیجه رسید که دستگاه NC فعلی واقعاً در زمان صرفه جویی نمی کند، بلکه نیروی کار را از کارگاه کارخانه به افرادی که تسمه های سوراخ دار می ساختند منتقل می کند.