En esencia, a máquina-ferramenta é unha ferramenta para que a máquina guíe o camiño da ferramenta, non mediante unha guía manual directa, como as ferramentas manuais e case todas as ferramentas humanas, ata que a xente inventou a máquina-ferramenta.
O control numérico (NC) fai referencia ao uso de lóxica programable (datos en forma de letras, números, símbolos, palabras ou combinacións) para controlar automaticamente ferramentas de mecanizado.Antes de aparecer, as ferramentas de procesamento estaban sempre controladas por operadores manuais.
O control numérico por ordenador (CNC) refírese ao envío de instrucións codificadas con precisión ao microprocesador no sistema de control da ferramenta de mecanizado, para mellorar a precisión e consistencia.CNC do que se fala hoxe case todos refírese a fresadoras conectadas a ordenadores.Tecnicamente falando, pódese usar para describir calquera máquina controlada por un ordenador.
No século pasado, moitos inventos sentaron as bases para o desenvolvemento de máquinas ferramenta CNC.Aquí, analizamos catro elementos básicos do desenvolvemento da tecnoloxía de control numérico: as primeiras máquinas-ferramentas, tarxetas perforadas, servomecanismos e linguaxe de programación de ferramentas de programación automática (APT).
As primeiras máquinas-ferramentas
Durante a segunda revolución industrial en Gran Bretaña, James Watt foi eloxiado por crear a máquina de vapor que impulsou a revolución industrial, pero atopou dificultades para fabricar a precisión dos cilindros de máquinas de vapor ata que en 1775, John Johnwilkinson creou a que se coñece como a primeira máquina-ferramenta do mundo. para aburrir cilindros de máquinas de vapor e resolveuse.Esta máquina aburrida tamén está deseñada por Wilkinson baseándose no seu canón orixinal;
Tarxeta perforada
En 1725, Basile bouchon, un traballador téxtil francés, inventou un método para controlar os teares mediante o uso de datos codificados en cintas de papel a través dunha serie de buratos.Aínda que é innovador, a desvantaxe deste método tamén é obvia, é dicir, aínda precisa de operadores.En 1805, Joseph Marie jacquard adoptou este concepto, pero foi reforzado e simplificado mediante o uso de tarxetas perforadas máis fortes dispostas en secuencia, automatizando así o proceso.Estas tarxetas perforadas considéranse amplamente como a base da informática moderna e marcan o fin da industria artesanal doméstica no tecido.
Curiosamente, os teares jacquard resistíanse nese momento polos tecedores de seda, que se preocupaban de que esta automatización lles privase dos seus traballos e medios de vida.Queimaron repetidamente os teares postos en produción;Non obstante, a súa resistencia resultou inútil, porque a industria recoñeceu as vantaxes dos teares automatizados.En 1812, 11000 teares jacquard estaban en uso en Francia.
As tarxetas perforadas desenvolvéronse a finais do século XIX e atoparon moitos usos, desde o telégrafo ata o piano automático.Aínda que o control mecánico foi decidido polas primeiras cartas, o inventor estadounidense Herman Hollerith creou un tabulador electromecánico de tarxetas perforadas, que cambiou as regras do xogo.O seu sistema foi patentado en 1889, cando traballaba para o US Census Bureau.
Herman Hollerith fundou a empresa tabulator en 1896 e fusionouse con outras catro empresas para establecer IBM en 1924. Na segunda metade do século XX, as tarxetas perforadas utilizáronse por primeira vez para a entrada de datos e o almacenamento de ordenadores e máquinas de control numérico.O formato orixinal ten cinco filas de buratos, mentres que as versións posteriores teñen seis, sete, oito ou máis filas.
Mecanismo servo
O servomecanismo é un dispositivo automático que utiliza un feedback indutivo de erros para corrixir o rendemento da máquina ou mecanismo.Nalgúns casos, o servo permite que os dispositivos de alta potencia sexan controlados por dispositivos con moita menor potencia.O servomecanismo está composto por un dispositivo controlado, outro dispositivo que dá comandos, un instrumento de detección de erros, un amplificador de sinal de erro e un dispositivo (servomotor) que corrixe os erros.Os sistemas servos adoitan utilizarse para controlar variables como a posición e a velocidade, sendo os máis habituais os eléctricos, pneumáticos ou hidráulicos.
O primeiro servomecanismo eléctrico foi fundado por H. calendar en Gran Bretaña en 1896. En 1940, o MIT creou un laboratorio de servomecanismos especial, que se orixinou da crecente atención do Departamento de Enxeñaría Eléctrica a este tema.No mecanizado CNC, o servosistema é moi importante para acadar a precisión de tolerancia requirida polo proceso de mecanizado automático.
Ferramenta de programación automática (APT)
Ferramenta de programación automática (APT) naceu no laboratorio de servomecanismo do Instituto Tecnolóxico de Massachusetts en 1956. É un logro creativo do grupo de aplicacións informáticas.É unha linguaxe de programación de alto nivel fácil de usar, que se utiliza especialmente para xerar instrucións para máquinas ferramenta CNC.A versión orixinal era anterior a FORTRAN, pero as versións posteriores foron reescritas con Fortran.
Apt é unha linguaxe creada para traballar coa primeira máquina NC do MIT, que é a primeira máquina NC do mundo.Despois continuou converténdose no estándar da programación de máquinas-ferramenta controlada por ordenador, e foi moi utilizada na década de 1970.Máis tarde, o desenvolvemento de apt foi patrocinado pola forza aérea e finalmente abriuse ao sector civil.
Douglas T. Ross, o xefe do grupo de aplicacións informáticas, é coñecido como o pai de apt.Máis tarde acuñou o termo "deseño asistido por ordenador" (CAD).
O nacemento do control numérico
Antes da aparición das máquinas-ferramenta CNC, o primeiro é o desenvolvemento de máquinas-ferramenta CNC e as primeiras máquinas-ferramenta CNC.Aínda que hai algunhas diferenzas nas diferentes descricións dos detalles históricos, a primeira máquina-ferramenta CNC non só é unha resposta aos desafíos específicos de fabricación aos que se enfrontan os militares, senón tamén un desenvolvemento natural do sistema de tarxetas perforadas.
"O control dixital marca o inicio da segunda revolución industrial e a chegada da era científica na que o control de máquinas e procesos industriais pasará de borradores imprecisos a precisos".– Asociación de enxeñeiros de fabricación.
O inventor estadounidense John T. Parsons (1913 – 2007) é amplamente considerado como o pai do control numérico.Concibiu e implementou tecnoloxía de control numérico coa axuda do enxeñeiro aeronáutico Frank L. stulen.Como fillo dun fabricante en Michigan, Parsons comezou a traballar como montador na fábrica do seu pai aos 14 anos. Máis tarde, posuía e dirixiu varias plantas de fabricación baixo a empresa familiar Parsons manufacturing company.
Parsons ten a primeira patente NC e foi seleccionada no Salón da fama de Inventores Nacionales polo seu traballo pioneiro no campo do control numérico.Parsons ten un total de 15 patentes, e outras 35 son concedidas á súa empresa.A sociedade de enxeñeiros de fabricación entrevistou a Parsons en 2001 para que todos coñezan a súa historia desde a súa perspectiva.
Horario anticipado de NC
1942:John T. Parsons foi subcontratado por Sikorsky Aircraft para fabricar as palas do rotor do helicóptero.
1944:debido ao defecto de deseño da viga da á, fallou unha das primeiras 18 palas que fabricaron, o que provocou a morte do piloto.A idea de Parsons é perforar a lámina do rotor con metal para que sexa máis forte e substituír cola e parafusos para fixar o conxunto.
1946:a xente quería crear unha ferramenta de fabricación para producir láminas con precisión, o que era un desafío enorme e complexo para as condicións daquela época.Polo tanto, Parsons contratou ao enxeñeiro de avións Frank Stulen e formou un equipo de enxeñería con outras tres persoas.Stulen pensou en usar tarxetas perforadas de IBM para determinar o nivel de tensión na lámina e alugaron sete máquinas IBM para o proxecto.
En 1948, o obxectivo de cambiar facilmente a secuencia de movemento das máquinas-ferramentas automáticas alcanzouse de dúas formas principais -en comparación co só establecer unha secuencia de movemento fixa- e estase levando a cabo de dúas formas principais: control de trazadores e control dixital.Como podemos ver, o primeiro necesita facer un modelo físico do obxecto (ou polo menos un debuxo completo, como o teléfono hidroeléctrico de Cincinnati cable tracer).O segundo non é completar a imaxe do obxecto ou da parte, senón só abstraelo: modelos matemáticos e instrucións da máquina.
1949:a forza aérea estadounidense necesita a axuda dunha estrutura de á de ultra precisión.Parsons vendeu a súa máquina CNC e gañou un contrato por valor de 200.000 dólares para facelo realidade.
1949:Parsons e stulen traballaron con Snyder machine & tool Corp. para desenvolver máquinas e déronse conta de que necesitaban servomotores para que as máquinas funcionen con precisión.Parsons subcontratou o servosistema da "fresadora card-a-matic" ao servomecanismo Laboratory of Massachusetts Institute of Technology.
1952 (maio): Parsons solicitou unha patente para "dispositivo de control de motores para posicionar máquinas ferramenta".El concedeu a patente en 1958.
1952 (agosto):en resposta, o MIT solicitou unha patente para o "sistema servo de control numérico".
Despois da Segunda Guerra Mundial, a Forza Aérea dos Estados Unidos asinou varios contratos con Parsons para desenvolver aínda máis a innovación de mecanizado NC feita polo seu fundador John Parsons.Parsons estaba interesado nos experimentos que se estaban levando a cabo no Laboratorio de servomecanismos do MIT e propuxo que o MIT se convertese nun subcontratista do proxecto en 1949 para proporcionar experiencia en control automático.Nos próximos 10 anos, o MIT gañou o control de todo o proxecto, porque a visión do "control de traxecto continuo de tres eixes" do laboratorio servo substituíu o concepto orixinal de Parsons de "corte no posicionamento de corte".Os problemas sempre dan forma á tecnoloxía, pero esta historia especial rexistrada polo historiador David Noble converteuse nun fito importante na historia da tecnoloxía.
1952:O MIT demostrou o seu sistema de correa perforada de 7 carriles, que é complexo e caro (250 tubos de baleiro, 175 relés, en cinco armarios do tamaño dun frigorífico).
A fresadora CNC orixinal do MIT en 1952 foi Hydro Tel, unha empresa de fresadoras de 3 eixes de Cincinnati modificada.
Hai sete artigos sobre a "máquina autorreguladora, que representa unha revolución científica e tecnolóxica que dará forma efectiva ao futuro da humanidade" na revista "control automático" de Scientific American en setembro de 1952.
1955:Os controis de Concord (compostos por membros do equipo orixinal do MIT) crearon un numeracard, que substituíu a cinta perforada das máquinas MIT NC polo lector de cintas que estaba a ser desenvolvido por GE.
Almacenamento en cinta
1958:Parsons obtivo a patente estadounidense 2820187 e vendeu a licenza exclusiva a Bendix.IBM, Fujitsu e General Electric obtiveron sublicenzas despois de que comezaran a desenvolver as súas propias máquinas.
1958:O MIT publicou un informe sobre economía NC, que concluíu que a actual máquina NC realmente non aforraba tempo, senón que transfería a forza de traballo do taller da fábrica ás persoas que fabricaban cintas perforadas.
Hora de publicación: 19-Xul-2022