Obrábací stroj je v podstate nástrojom pre stroj na vedenie dráhy nástroja – nie priamym ručným vedením, ako sú ručné nástroje a takmer všetky ľudské nástroje, kým ľudia nevynašli obrábací stroj.
Numerické riadenie (NC) sa vzťahuje na použitie programovateľnej logiky (údaje vo forme písmen, číslic, symbolov, slov alebo kombinácií) na automatické riadenie obrábacích nástrojov.Predtým, ako sa objavil, nástroje na spracovanie vždy ovládali ruční operátori.
Počítačové numerické riadenie (CNC) sa vzťahuje na odosielanie presne zakódovaných pokynov do mikroprocesora v riadiacom systéme obrábacieho nástroja, aby sa zlepšila presnosť a konzistencia.CNC, o ktorom sa dnes hovorí, takmer všetky odkazuje na frézky pripojené k počítačom.Technicky povedané, môže byť použitý na označenie akéhokoľvek stroja riadeného počítačom.
V minulom storočí mnohé vynálezy položili základ pre vývoj CNC obrábacích strojov.Tu sa pozrieme na štyri základné prvky vývoja technológie numerického riadenia: skoré obrábacie stroje, dierne štítky, servo mechanizmy a programovací jazyk automatických programovacích nástrojov (APT).
Skoré obrábacie stroje
Počas druhej priemyselnej revolúcie v Británii bol James Watt chválený za vytvorenie parného stroja, ktorý poháňal priemyselnú revolúciu, ale stretol sa s ťažkosťami pri výrobe presnosti valcov parných strojov až do roku 1775, kedy John Johnwilkinson vytvoril to, čo je známe ako prvý obrábací stroj na svete. na vyvrtávanie valcov parných strojov a bol vyriešený.Tento nudný stroj je tiež navrhnutý Wilkinsonom na základe jeho pôvodného dela;
Dierny štítok
V roku 1725 vynašiel Basile Bouchon, francúzsky textilný robotník, metódu ovládania tkáčskych stavov pomocou zakódovaných údajov na papierových páskach cez sériu otvorov.Je síce prelomová, ale zjavná je aj nevýhoda tejto metódy, teda stále potrebuje operátorov.V roku 1805 Joseph Marie žakár prijal tento koncept, ale bol posilnený a zjednodušený použitím silnejších diernych štítkov usporiadaných za sebou, čím sa proces zautomatizoval.Tieto dierne štítky sú všeobecne považované za základ modernej výpočtovej techniky a znamenajú koniec domáceho remeselného priemyslu v tkaní.
Zaujímavé je, že žakárovým krosnám v tom čase vzdorovali tkáči hodvábu, ktorí sa obávali, že ich táto automatizácia pripraví o prácu a živobytie.Opakovane pálili krosná uvedené do výroby;Ich odpor sa však ukázal ako zbytočný, pretože priemysel uznával výhody automatizovaných tkáčskych stavov.Do roku 1812 sa vo Francúzsku používalo 11 000 žakárových stavov.
Dierne štítky sa vyvinuli koncom 19. storočia a našli mnoho použití, od telegrafu až po automatické piano.Hoci o mechanickom ovládaní rozhodli skoré karty, americký vynálezca Herman Hollerith vytvoril elektromechanický tabelátor diernych štítkov, ktorý zmenil pravidlá hry.Jeho systém bol patentovaný v roku 1889, keď pracoval pre americký Census Bureau.
Herman Hollerith založil tabulátorovú spoločnosť v roku 1896 a zlúčil sa so štyrmi ďalšími spoločnosťami, aby v roku 1924 založili IBM. V druhej polovici 20. storočia sa dierne štítky začali používať na zadávanie údajov a ich ukladanie do počítačov a strojov na numerické riadenie.Pôvodný formát má päť radov otvorov, zatiaľ čo nasledujúce verzie majú šesť, sedem, osem alebo viac radov.
Servo mechanizmus
Servo mechanizmus je automatické zariadenie, ktoré využíva chybovú indukčnú spätnú väzbu na korekciu výkonu stroja alebo mechanizmu.V niektorých prípadoch servo umožňuje ovládanie vysokovýkonných zariadení zariadeniami s oveľa nižším výkonom.Servomechanizmus sa skladá z riadeného zariadenia, ďalšieho zariadenia, ktoré dáva príkazy, nástroja na detekciu chýb, zosilňovača chybového signálu a zariadenia (servomotor), ktoré opravuje chyby.Servosystémy sa zvyčajne používajú na ovládanie premenných, ako je poloha a rýchlosť, a najbežnejšie sú elektrické, pneumatické alebo hydraulické.
Prvý elektrický servo mechanizmus založil H. calendar v Británii v roku 1896. Do roku 1940 MIT vytvorilo špeciálne laboratórium servo mechanizmov, ktoré vzniklo z rastúcej pozornosti Katedry elektrotechniky tejto téme.Pri CNC obrábaní je servosystém veľmi dôležitý na dosiahnutie presnosti tolerancie vyžadovanej automatickým procesom obrábania.
Automatický programovací nástroj (APT)
Automatický programovací nástroj (APT) sa zrodil v servomechanizme Laboratory of Massachusetts Institute of Technology v roku 1956. Ide o kreatívny výdobytok skupiny počítačových aplikácií.Ide o ľahko použiteľný vysokoúrovňový programovací jazyk, ktorý sa špeciálne používa na generovanie inštrukcií pre CNC obrábacie stroje.Pôvodná verzia bola skoršia ako FORTRAN, ale neskoršie verzie boli prepísané pomocou Fortran.
Apt je jazyk vytvorený na prácu s prvým NC strojom MIT, ktorý je prvým NC strojom na svete.Potom sa stal štandardom počítačom riadeného programovania obrábacích strojov a bol široko používaný v 70. rokoch 20. storočia.Neskôr vývoj apt sponzorovalo letectvo a nakoniec bol otvorený aj pre civilný sektor.
Douglas T. Ross, vedúci skupiny počítačových aplikácií, je známy ako otec apt.Neskôr zaviedol termín „počítačom podporovaný dizajn“ (CAD).
Zrod numerického riadenia
Pred vznikom CNC obrábacích strojov je prvým vývoj CNC obrábacích strojov a prvých CNC obrábacích strojov.Aj keď existujú určité rozdiely v rôznych popisoch historických detailov, prvý CNC obrábací stroj nie je len odpoveďou na špecifické výrobné výzvy, ktorým čelí armáda, ale aj prirodzeným vývojom systému diernych štítkov.
"Digitálne riadenie znamená začiatok druhej priemyselnej revolúcie a príchod vedeckej éry, v ktorej sa riadenie strojov a priemyselných procesov zmení z nepresných návrhov na presné."– Združenie výrobných inžinierov.
Americký vynálezca John T. Parsons (1913 – 2007) je všeobecne považovaný za otca numerického riadenia.Vymyslel a zrealizoval technológiu číslicového riadenia s pomocou leteckého inžiniera Franka L. stulena.Ako syn výrobcu v Michigane začal Parsons pracovať ako montážnik v továrni svojho otca vo veku 14 rokov. Neskôr vlastnil a prevádzkoval niekoľko výrobných závodov v rámci rodinnej firmy Parsons production company.
Parsons má prvý NC patent a bol vybraný do Siene slávy National Inventors za svoju priekopnícku prácu v oblasti numerického riadenia.Parsons má celkovo 15 patentov a ďalších 35 je udelených jeho podniku.Spoločnosť výrobných inžinierov urobila rozhovor s Parsonsom v roku 2001, aby každý spoznal jeho príbeh z jeho perspektívy.
Skorý plán NC
1942:john T. Parsons bol subdodávateľom spoločnosti Sikorsky Aircraft na výrobu listov rotora helikoptér.
1944:kvôli konštrukčnej chybe nosníka krídla zlyhala jedna z prvých 18 listov, ktoré vyrobili, čo malo za následok smrť pilota.Parsonsovou myšlienkou je preraziť list rotora kovom, aby bol pevnejší, a nahradiť lepidlo a skrutky na upevnenie zostavy.
1946:ľudia chceli vytvoriť výrobný nástroj na presnú výrobu čepelí, čo bola na vtedajšie podmienky obrovská a komplexná výzva.Parsons preto najal leteckého inžiniera Franka Stulena a s ďalšími tromi ľuďmi vytvoril inžiniersky tím.Stulenovi napadlo použiť dierne štítky IBM na určenie úrovne namáhania čepele a pre tento projekt si prenajali sedem strojov IBM.
V roku 1948 bol cieľ jednoduchej zmeny sledu pohybu automatických obrábacích strojov dosiahnutý dvoma hlavnými spôsobmi – v porovnaní s jednoduchým nastavením sledu pohybu – a uskutočňuje sa dvoma hlavnými spôsobmi: sledovacím riadením a digitálnym riadením.Ako vidíme, prvý potrebuje urobiť fyzický model objektu (alebo aspoň úplný nákres, ako napríklad Cincinnati cable tracer hydropower phone).Druhým nie je dotvárať obraz predmetu alebo časti, ale iba abstrahovať: matematické modely a strojové inštrukcie.
1949:americké letectvo potrebuje pomoc ultra presnej konštrukcie krídel.Parsons predal svoj CNC stroj a získal kontrakt v hodnote 200 000 dolárov, aby sa stal realitou.
1949:Parsons a stulen spolupracovali so spoločnosťou Snyder machine & tool Corp. na vývoji strojov a uvedomili si, že potrebujú servomotory, aby stroje fungovali presne.Parsons zadal servosystém „frézky card-a-matic“ servomechanizmu Laboratória Technologického inštitútu v Massachusetts.
1952 (máj): Parsons požiadal o patent na „zariadenie na ovládanie motora na polohovanie obrábacích strojov“.Patent udelil v roku 1958.
1952 (august):v reakcii na to MIT požiadalo o patent na „numerický riadiaci servosystém“.
Po druhej svetovej vojne americké letectvo podpísalo niekoľko zmlúv s Parsonsom na ďalší rozvoj inovácie NC obrábania, ktorú vytvoril jej zakladateľ John Parsons.Parsons sa zaujímal o experimenty vykonávané v laboratóriu servo mechanizmov MIT a navrhol, aby sa MIT v roku 1949 stalo subdodávateľom projektu, ktorý by poskytoval odborné znalosti v oblasti automatického riadenia.V nasledujúcich 10 rokoch MIT získalo kontrolu nad celým projektom, pretože vízia „trojosového kontinuálneho riadenia dráhy“ servolaboratória nahradila pôvodný Parsonsov koncept „rezu v polohovaní rezu“.Problémy vždy formujú technológiu, ale tento zvláštny príbeh zaznamenaný historikom Davidom noble sa stal dôležitým míľnikom v histórii technológie.
1952:MIT demonštroval svoj 7-koľajnicový perforovaný pásový systém, ktorý je zložitý a drahý (250 vákuových trubíc, 175 relé, v piatich skriniach veľkosti chladničky).
Pôvodná CNC fréza MIT v roku 1952 bola hydro Tel, upravená 3-osová frézka Cincinnati.
V časopise Scientific American v septembri 1952 je sedem článkov o „samoregulačnom stroji, ktorý predstavuje vedeckú a technologickú revolúciu, ktorá bude efektívne formovať budúcnosť ľudstva“.
1955:Riadenie Concord (zložené z členov pôvodného tímu MIT) vytvorilo číselník, ktorý nahradil perforovanú pásku na NC strojoch MIT s čítačkou pások vyvinutou spoločnosťou GE.
Skladovanie pásky
1958:Parsons získal americký patent 2820187 a predal exkluzívnu licenciu spoločnosti Bendix.IBM, Fujitsu a general electric získali sublicencie potom, čo začali vyvíjať svoje vlastné stroje.
1958:MIT zverejnilo správu o ekonomike NC, ktorá dospela k záveru, že súčasný NC stroj skutočne nešetril čas, ale presunul pracovnú silu z továrenskej dielne na ľudí, ktorí vyrábali dierované pásy.
Čas odoslania: 19. júla 2022