Iš esmės staklės yra įrankis, skirtas mašinai nukreipti įrankio kelią – ne tiesioginiu, rankiniu valdymu, pavyzdžiui, rankiniais įrankiais ir beveik visais žmogaus įrankiais, kol žmonės neišrado staklių.
Skaitmeninis valdymas (NC) reiškia programuojamos logikos (duomenys raidžių, skaičių, simbolių, žodžių ar kombinacijų pavidalu) naudojimą automatiniam apdirbimo įrankių valdymui.Prieš pasirodant, apdorojimo įrankius visada kontroliavo rankiniai operatoriai.
Kompiuterio skaitmeninis valdymas (CNC) reiškia tiksliai užkoduotų instrukcijų siuntimą į apdirbimo įrankio valdymo sistemos mikroprocesorių, siekiant pagerinti tikslumą ir nuoseklumą.CNC, apie kurią šiandien kalbama, beveik visi reiškia frezavimo stakles, prijungtas prie kompiuterių.Techniškai kalbant, jis gali būti naudojamas apibūdinti bet kurią kompiuterio valdomą mašiną.
Per pastarąjį šimtmetį daugybė išradimų padėjo pagrindą CNC staklių kūrimui.Čia apžvelgiame keturis pagrindinius skaitmeninio valdymo technologijos kūrimo elementus: ankstyvąsias stakles, perfokortas, servo mechanizmus ir automatinio programavimo įrankių (APT) programavimo kalbą.
Ankstyvosios staklės
Per antrąją pramonės revoliuciją Didžiojoje Britanijoje Jamesas Wattas buvo giriamas už tai, kad sukūrė garo variklį, kuris varo pramonės revoliuciją, tačiau jis susidūrė su sunkumais gamindamas garo variklio cilindrų tikslumą iki 1775 m., Johnas Johnwilkinsonas sukūrė tai, kas žinoma kaip pirmoji pasaulyje staklės. garo mašinų cilindrams gręžti ir buvo išspręsta.Šią gręžimo mašiną taip pat sukūrė Wilkinsonas, remdamasis savo originalia patranka;
Perforacinė kortelė
1725 m. prancūzų tekstilininkas Basile Bouchon išrado staklių valdymo metodą, naudodamas užkoduotus duomenis popierinėse juostose per daugybę skylių.Nors jis yra novatoriškas, akivaizdus ir šio metodo trūkumas, tai yra, jam vis tiek reikia operatorių.1805 m. Joseph Marie žakardas priėmė šią koncepciją, tačiau ji buvo sustiprinta ir supaprastinta naudojant stipresnes perfokortas, išdėstytas nuosekliai, taip automatizuojant procesą.Šios perfokortos plačiai laikomos šiuolaikinės kompiuterijos pagrindu ir žymi namų amatų pramonės pabaigą audimo srityje.
Įdomu tai, kad žakardo staklėms tuo metu priešinosi šilko audėjai, kurie nerimavo, kad ši automatika atims iš jų darbą ir pragyvenimo šaltinį.Jie ne kartą degino pradėtas gaminti stakles;Tačiau jų pasipriešinimas pasirodė beprasmis, nes pramonė pripažino automatizuotų staklių pranašumus.Iki 1812 m. Prancūzijoje buvo naudojama 11 000 žakardo staklių.
Perforuotos kortelės buvo sukurtos XX a. pabaigoje ir buvo pritaikytos daugeliui – nuo telegrafo iki automatinio pianino.Nors mechaninį valdymą lėmė ankstyvosios kortos, amerikiečių išradėjas Hermanas Hollerithas sukūrė elektromechaninį perfokortų tabulatorių, kuris pakeitė žaidimo taisykles.Jo sistema buvo patentuota 1889 m., kai jis dirbo JAV surašymo biure.
Hermanas Hollerithas 1896 m. įkūrė tabulatorių įmonę, o 1924 m. susijungė su keturiomis kitomis įmonėmis, kad įkurtų IBM. XX amžiaus antroje pusėje perfokortos pirmą kartą buvo naudojamos kompiuterių ir skaitmeninio valdymo mašinų duomenims įvesti ir saugoti.Originaliame formate yra penkios skylių eilės, o vėlesnėse versijose yra šešios, septynios, aštuonios ar daugiau eilučių.
Servo mechanizmas
Servo mechanizmas yra automatinis įrenginys, kuris naudoja klaidų indukcinį grįžtamąjį ryšį, kad ištaisytų mašinos ar mechanizmo veikimą.Kai kuriais atvejais servo leidžia didelės galios įrenginius valdyti daug mažesnės galios įrenginiais.Servo mechanizmas susideda iš valdomo įrenginio, kito įrenginio, duodančio komandas, klaidų aptikimo prietaiso, klaidų signalo stiprintuvo ir įrenginio (servovariklio), kuris ištaiso klaidas.Servo sistemos dažniausiai naudojamos valdyti tokius kintamuosius kaip padėtis ir greitis, o labiausiai paplitusios yra elektrinės, pneumatinės arba hidraulinės.
Pirmąjį elektrinį servo mechanizmą įkūrė H. kalendorius Didžiojoje Britanijoje 1896 m. Iki 1940 m. MIT sukūrė specialią servo mechanizmų laboratoriją, kuri atsirado dėl didėjančio Elektros inžinerijos katedros dėmesio šiai temai.Apdorojant CNC, servo sistema yra labai svarbi norint pasiekti tolerancijos tikslumą, reikalingą automatinio apdirbimo procese.
Automatinis programavimo įrankis (APT)
Automatinio programavimo įrankis (APT) gimė Masačusetso technologijos instituto servo mechanizmų laboratorijoje 1956 m. Tai kūrybinis kompiuterių programų grupės pasiekimas.Tai lengvai naudojama aukšto lygio programavimo kalba, kuri specialiai naudojama CNC staklių instrukcijoms generuoti.Pradinė versija buvo senesnė nei FORTRAN, tačiau vėlesnės versijos buvo perrašytos naudojant Fortran.
Apt yra kalba, sukurta dirbti su MIT pirmąja NC mašina, kuri yra pirmoji pasaulyje NC mašina.Tada jis ir toliau tapo kompiuteriu valdomų staklių programavimo standartu ir buvo plačiai naudojamas aštuntajame dešimtmetyje.Vėliau apt plėtrą rėmė oro pajėgos ir galiausiai ji buvo atverta civiliniam sektoriui.
Douglas T. Ross, kompiuterių programų grupės vadovas, yra žinomas kaip apt.Vėliau jis sukūrė terminą „kompiuterinis projektavimas“ (CAD).
Skaitmeninio valdymo gimimas
Prieš atsirandant CNC staklėms, pirmiausia buvo sukurtos CNC staklės ir pirmosios CNC staklės.Nors yra tam tikrų skirtumų tarp skirtingų istorinių detalių aprašymų, pirmasis CNC staklės yra ne tik atsakas į specifinius gamybos iššūkius, su kuriais susiduria kariuomenė, bet ir natūrali perfokortelių sistemos plėtra.
„Skaitmeninis valdymas žymi antrosios pramonės revoliucijos pradžią ir mokslo eros atėjimą, kai mašinų ir pramonės procesų valdymas pasikeis nuo netikslių juodraščių iki tikslių.– Gamybos inžinierių asociacija.
Amerikiečių išradėjas Johnas T. Parsonsas (1913–2007) plačiai laikomas skaitmeninio valdymo tėvu.Jis sugalvojo ir įdiegė skaitmeninio valdymo technologiją, padedamas orlaivių inžinieriaus Frank L. stulen.Būdamas gamintojo sūnumi Mičigane, Parsonsas pradėjo dirbti surinkėju savo tėvo gamykloje, būdamas 14 metų. Vėliau jam priklausė ir valdė nemažai gamybos įmonių, priklausančių šeimos verslui Parsons gamybos įmonė.
Parsons turi pirmąjį NC patentą ir buvo išrinktas į Nacionalinės išradėjų šlovės muziejų už novatorišką darbą skaitmeninio valdymo srityje.Parsonsas iš viso turi 15 patentų, o dar 35 yra suteikti jo įmonei.Gamybos inžinierių draugija apklausė Parsonsą 2001 m., kad visi sužinotų jo istoriją iš jo perspektyvos.
Ankstyvas NC grafikas
1942 m.:Johnas T. Parsonsas pagal subrangos sutartį sudarė Sikorsky Aircraft, kad pagamintų sraigtasparnio rotoriaus mentes.
1944 m.:dėl sparno sijos konstrukcijos defekto sugedo viena iš pirmųjų 18 jų pagamintų menčių, dėl ko žuvo pilotas.Parsonso idėja yra perforuoti rotoriaus mentę metalu, kad ji būtų tvirtesnė, ir pakeisti klijus bei varžtus, kad būtų pritvirtintas mazgas.
1946 m.:žmonių norėjo sukurti gamybos įrankį tiksliai gaminti peilius, o tai buvo didžiulis ir sudėtingas iššūkis to meto sąlygomis.Todėl Parsonsas pasamdė orlaivių inžinierių Franką Stuleną ir sudarė inžinierių komandą su dar trimis žmonėmis.Stulenas sumanė panaudoti IBM perfokortas, kad nustatytų ašmenų įtempimo lygį, ir projektui jie išsinuomojo septynias IBM mašinas.
1948 m. tikslas lengvai pakeisti automatinių staklių judesių seką buvo pasiektas dviem pagrindiniais būdais – lyginant su tik fiksuotos judesių sekos nustatymu – ir vykdomas dviem pagrindiniais būdais: žymeklio valdymu ir skaitmeniniu valdymu.Kaip matome, pirmajam reikia padaryti fizinį objekto modelį (arba bent jau pilną brėžinį, pvz., Cincinnati cable tracer hidroenergetikos telefoną).Antrasis – ne užbaigti objekto ar dalies vaizdą, o tik jį abstrahuoti: matematiniai modeliai ir mašinos instrukcijos.
1949 m.:JAV oro pajėgoms reikia itin tikslios sparnų konstrukcijos pagalbos.Parsonsas pardavė savo CNC mašiną ir laimėjo 200 000 USD vertės sutartį, kad tai taptų realybe.
1949 m.:Parsonsas ir Stulinas dirbo su Snyder Machine & Tool Corp. kurdami mašinas ir suprato, kad jiems reikalingi servovarikliai, kad mašinos veiktų tiksliai.Parsonsas subrangos sutartimi sudarė „card-a-matic frezavimo staklių“ servo sistemą Masačusetso technologijos instituto servo mechanizmų laboratorijai.
1952 m. (gegužė): Parsons pateikė paraišką dėl patento „variklio valdymo įtaisui padėties nustatymo staklėms“.Patentą jis išdavė 1958 m.
1952 m. (rugpjūtis):atsakydama į tai, MIT kreipėsi dėl patento „skaitmeninio valdymo servosistemai“.
Po Antrojo pasaulinio karo JAV oro pajėgos pasirašė keletą sutarčių su Parsons, siekdamos toliau plėtoti NC apdirbimo naujoves, kurias sukūrė jos įkūrėjas Johnas Parsonsas.Parsonsas domėjosi MIT servo mechanizmų laboratorijoje atliekamais eksperimentais ir pasiūlė, kad MIT 1949 m. taptų projekto subrangovu, kad suteiktų automatinio valdymo patirtį.Per ateinančius 10 metų MIT perėmė viso projekto kontrolę, nes servolaboratorijos „trijų ašių nuolatinio kelio valdymo“ vizija pakeitė Parsonso pirminę „pjovimo pozicionavimo“ koncepciją.Problemos visada formuoja technologijas, tačiau ši ypatinga istorija, kurią užrašė istorikas Davidas Noble, tapo svarbiu technologijų istorijos etapu.
1952 m.:MIT pademonstravo savo 7 bėgių perforuotą diržų sistemą, kuri yra sudėtinga ir brangi (250 vakuuminių vamzdžių, 175 relės, penkiose šaldytuvo dydžio spintelėse).
MIT pradinė CNC frezavimo staklės 1952 m. buvo hidro Tel, modifikuota 3 ašių Sinsinačio frezavimo staklių įmonė.
1952 m. rugsėjo mėn. Scientific American žurnale „automatinis valdymas“ yra septyni straipsniai apie „savireguliuojančią mašiną, kuri reprezentuoja mokslo ir technologinę revoliuciją, kuri veiksmingai formuos žmonijos ateitį“.
1955 m.:„Concord“ valdikliai (sudaryta iš MIT pradinės komandos narių) sukūrė skaitmeninę kortelę, kuri MIT NC mašinose perforuotą juostą pakeitė GE kuriamu juostos skaitytuvu.
Juostos saugykla
1958 m.:Parsonsas gavo JAV patentą 2820187 ir pardavė išskirtinę licenciją bendrovei Bendix.IBM, „Fujitsu“ ir „General Electric“ gavo sublicencijas po to, kai pradėjo kurti savo mašinas.
1958 m.:MIT paskelbė NC ekonomikos ataskaitą, kurioje padarė išvadą, kad dabartinė NC mašina tikrai netaupo laiko, o perdavė darbo jėgą iš gamyklos dirbtuvių perforuotus diržus gaminantiems žmonėms.
Paskelbimo laikas: 2022-07-19