Sa esensya, ang machine tool ay isang tool para sa makina upang gabayan ang landas ng tool - hindi sa pamamagitan ng direktang, manual na paggabay, tulad ng mga manual na tool at halos lahat ng mga tool ng tao, hanggang sa naimbento ng mga tao ang machine tool.
Ang numerical control (NC) ay tumutukoy sa paggamit ng programmable logic (data sa anyo ng mga titik, numero, simbolo, salita o kumbinasyon) upang awtomatikong kontrolin ang mga tool sa machining.Bago ito lumitaw, ang mga tool sa pagpoproseso ay palaging kinokontrol ng mga manu-manong operator.
Ang computer numerical control (CNC) ay tumutukoy sa pagpapadala ng tumpak na naka-encode na mga tagubilin sa microprocessor sa machining tool control system, upang mapabuti ang katumpakan at pagkakapare-pareho.Ang CNC na pinag-uusapan ngayon ng mga tao ay halos lahat ay tumutukoy sa mga milling machine na konektado sa mga computer.Sa teknikal na pagsasalita, maaari itong gamitin upang ilarawan ang anumang makina na kinokontrol ng isang computer.
Sa nakalipas na siglo, maraming mga imbensyon ang naglatag ng pundasyon para sa pagbuo ng mga tool sa makina ng CNC.Dito, tinitingnan natin ang apat na pangunahing elemento ng pagbuo ng numerical control technology: maagang machine tools, punch card, servo mechanisms at automatic programming tools (APT) programming language.
Mga unang kagamitan sa makina
Sa panahon ng ikalawang rebolusyong pang-industriya sa Britain, pinuri si James Watt sa paglikha ng steam engine na nagpapagana sa rebolusyong pang-industriya, ngunit nakatagpo siya ng mga kahirapan sa paggawa ng katumpakan ng mga silindro ng steam engine hanggang 1775, nilikha ni John Johnwilkinson ang kilala bilang ang unang tool sa makina sa mundo. para sa boring steam engine cylinders at nalutas.Ang boring machine na ito ay dinisenyo din ni Wilkinson batay sa kanyang orihinal na kanyon;
Punch card
Noong 1725, si Basile bouchon, isang French textile worker, ay nag-imbento ng isang paraan ng pagkontrol ng looms sa pamamagitan ng paggamit ng naka-encode na data sa mga tape ng papel sa pamamagitan ng isang serye ng mga butas.Bagama't groundbreaking, kitang-kita rin ang disadvantage ng pamamaraang ito, ibig sabihin, kailangan pa rin ng mga operator.Noong 1805, pinagtibay ni Joseph Marie jacquard ang konseptong ito, ngunit ito ay pinalakas at pinasimple sa pamamagitan ng paggamit ng mas malalakas na punched card na nakaayos nang sunud-sunod, at sa gayon ay na-automate ang proseso.Ang mga punched card na ito ay malawak na itinuturing na batayan ng modernong computing at minarkahan ang pagtatapos ng industriya ng home handicraft sa paghabi.
Kapansin-pansin, ang mga jacquard loom ay nilabanan ng mga manghahabi ng sutla noong panahong iyon, na nag-aalala na ang automation na ito ay mag-aalis sa kanila ng kanilang mga trabaho at kabuhayan.Paulit-ulit nilang sinunog ang mga habihan na inilagay sa produksyon;Gayunpaman, napatunayang walang saysay ang kanilang pagtutol, dahil kinilala ng industriya ang mga pakinabang ng mga automated looms.Noong 1812, 11000 jacquard looms ang ginagamit sa France.
Nabuo ang mga punched card noong huling bahagi ng 1800s at nakakita ng maraming gamit, mula telegraph hanggang sa awtomatikong piano.Bagama't ang mekanikal na kontrol ay napagpasyahan ng mga maagang card, ang Amerikanong imbentor na si Herman Hollerith ay lumikha ng isang electromechanical punch card tabulator, na nagbago sa mga patakaran ng laro.Ang kanyang sistema ay na-patent noong 1889, noong siya ay nagtatrabaho para sa US Census Bureau.
Itinatag ni Herman Hollerith ang kumpanya ng tabulator noong 1896 at sumanib sa apat na iba pang kumpanya upang maitatag ang IBM noong 1924. Sa ikalawang kalahati ng ika-20 siglo, ang mga punched card ay unang ginamit para sa data input at storage ng mga computer at numerical control machine.Ang orihinal na format ay may limang hanay ng mga butas, habang ang mga kasunod na bersyon ay may anim, pito, walo o higit pang mga hilera.
Mekanismo ng servo
Ang mekanismo ng servo ay isang awtomatikong device, na gumagamit ng error inductive feedback upang itama ang performance ng makina o mekanismo.Sa ilang mga kaso, pinapayagan ng servo ang mga high-power na device na kontrolin ng mga device na may mas mababang kapangyarihan.Ang servo mechanism ay binubuo ng isang kinokontrol na device, isa pang device na nagbibigay ng mga command, isang error detection instrument, isang error signal amplifier at isang device (servo motor) na nagtutuwid ng mga error.Ang mga sistema ng servo ay karaniwang ginagamit upang kontrolin ang mga variable tulad ng posisyon at bilis, at ang pinakakaraniwan ay electric, pneumatic o hydraulic.
Ang unang mekanismo ng electric servo ay itinatag ng kalendaryong H. sa Britain noong 1896. Noong 1940, lumikha ang MIT ng isang espesyal na laboratoryo ng mekanismo ng servo, na nagmula sa pagtaas ng atensyon ng Kagawaran ng electrical engineering sa paksang ito.Sa CNC machining, ang servo system ay napakahalaga upang makamit ang katumpakan ng tolerance na kinakailangan ng awtomatikong proseso ng machining.
Awtomatikong programming tool (APT)
Ang awtomatikong programming tool (APT) ay ipinanganak sa mekanismo ng servo Laboratory ng Massachusetts Institute of technology noong 1956. Ito ay isang malikhaing tagumpay ng pangkat ng computer application.Ito ay isang madaling gamitin na high-level na programming language, na espesyal na ginagamit upang bumuo ng mga tagubilin para sa CNC machine tool.Ang orihinal na bersyon ay mas maaga kaysa sa FORTRAN, ngunit ang mga susunod na bersyon ay muling isinulat gamit ang Fortran.
Ang Apt ay isang wikang nilikha upang gumana sa unang NC machine ng MIT, na siyang unang NC machine sa mundo.Pagkatapos ay nagpatuloy itong naging pamantayan ng computer-controlled machine tool programming, at malawakang ginamit noong 1970s.Nang maglaon, ang pagbuo ng apt ay itinaguyod ng hukbong panghimpapawid at kalaunan ay binuksan sa sektor ng sibilyan.
Si Douglas T. Ross, ang pinuno ng computer application group, ay kilala bilang ama ng apt.Kalaunan ay nilikha niya ang terminong "computer aided design" (CAD).
Ang pagsilang ng numerical control
Bago ang paglitaw ng CNC machine tools, ang una ay ang pagbuo ng CNC machine tools at ang unang CNC machine tools.Bagama't may ilang pagkakaiba sa iba't ibang paglalarawan ng mga makasaysayang detalye, ang unang CNC machine tool ay hindi lamang isang tugon sa mga partikular na hamon sa pagmamanupaktura na kinakaharap ng militar, kundi isang natural na pag-unlad ng sistema ng punch card.
"Ang digital control ay nagmamarka ng simula ng ikalawang rebolusyong pang-industriya at ang pagdating ng siyentipikong panahon kung saan ang kontrol ng mga makina at mga prosesong pang-industriya ay magbabago mula sa hindi tumpak na mga draft patungo sa mga tumpak."- Samahan ng mga inhinyero sa pagmamanupaktura.
Ang Amerikanong imbentor na si John T. Parsons (1913 – 2007) ay malawak na itinuturing bilang ama ng numerical control.Siya ay naglihi at nagpatupad ng numerical control technology sa tulong ng aircraft engineer na si Frank L. stulen.Bilang anak ng isang tagagawa sa Michigan, nagsimulang magtrabaho si Parsons bilang isang assembler sa pabrika ng kanyang ama sa edad na 14. Nang maglaon, nagmamay-ari at nagpatakbo siya ng ilang mga manufacturing plant sa ilalim ng negosyo ng pamilyang Parsons manufacturing company.
Ang Parsons ay may unang NC patent at napili sa National Inventors Hall of fame para sa pangunguna nitong gawain sa larangan ng numerical control.Ang Parsons ay may kabuuang 15 patent, at isa pang 35 ang ibinibigay sa kanyang negosyo.Ang lipunan ng mga inhinyero sa pagmamanupaktura ay nakapanayam si Parsons noong 2001 upang ipaalam sa lahat ang kanyang kuwento mula sa kanyang pananaw.
Maagang iskedyul ng NC
1942:Si john T. Parsons ay na-subcontract ng Sikorsky Aircraft para gumawa ng helicopter rotor blades.
1944:dahil sa depekto sa disenyo ng wing beam, nabigo ang isa sa unang 18 blades na kanilang ginawa, na nagresulta sa pagkamatay ng piloto.Ang ideya ni Parsons ay suntukin ang rotor blade gamit ang metal para lumakas ito at palitan ang pandikit at mga turnilyo upang ikabit ang assembly.
1946:Nais ng mga tao na lumikha ng isang tool sa pagmamanupaktura upang tumpak na makagawa ng mga blades, na isang napakalaking at kumplikadong hamon para sa mga kondisyon noong panahong iyon.Samakatuwid, kinuha ni Parsons ang aircraft engineer na si Frank stulen at bumuo ng isang engineering team kasama ang tatlo pang tao.Naisip ni Stulen na gumamit ng IBM punch card upang matukoy ang antas ng stress sa talim, at nagrenta sila ng pitong makina ng IBM para sa proyekto.
Noong 1948, ang layunin na madaling baguhin ang motion sequence ng mga awtomatikong machine tool ay nakamit sa dalawang pangunahing paraan – kumpara sa pagtatakda lamang ng fixed motion sequence – at ito ay isinasagawa sa dalawang pangunahing paraan: tracer control at digital control.Tulad ng nakikita natin, ang una ay kailangang gumawa ng isang pisikal na modelo ng bagay (o hindi bababa sa isang kumpletong pagguhit, tulad ng Cincinnati cable tracer hydropower phone).Ang pangalawa ay hindi upang kumpletuhin ang imahe ng bagay o bahagi, ngunit i-abstract lamang ito: mga modelo ng matematika at mga tagubilin sa makina.
1949:ang US air force ay nangangailangan ng tulong ng ultra precision wing structure.Ibinenta ni Parsons ang kanyang CNC machine at nanalo ng kontrata na nagkakahalaga ng $200000 para matupad ito.
1949:Nakikipagtulungan sina Parsons at stulen sa Snyder machine & tool Corp. upang bumuo ng mga makina at napagtanto nila na kailangan nila ng mga servo motor upang gawing tumpak ang mga makina.Ipina-subcontract ni Parsons ang servo system ng "card-a-matic milling machine" sa servo mechanism Laboratory ng Massachusetts Institute of technology.
1952 (mayo): Nag-apply si Parsons para sa isang patent para sa "motor control device para sa pagpoposisyon ng mga tool sa makina".Ipinagkaloob niya ang patent noong 1958.
1952 (Agosto):bilang tugon, nag-apply ang MIT para sa isang patent para sa "numerical control servo system".
Pagkatapos ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig, ang US Air Force ay pumirma ng ilang kontrata sa Parsons upang higit pang mapaunlad ang NC machining innovation na ginawa ng tagapagtatag nitong si John Parsons.Interesado si Parsons sa mga eksperimento na isinasagawa sa servo mechanism Laboratory ng MIT at iminungkahi na ang MIT ay maging isang subcontractor ng proyekto noong 1949 upang magbigay ng kadalubhasaan sa awtomatikong kontrol.Sa susunod na 10 taon, nakuha ng MIT ang kontrol sa buong proyekto, dahil pinalitan ng pananaw ng "three-axis continuous path control" ng servo laboratoryo ang orihinal na konsepto ng Parsons na "cut in cutting positioning".Ang mga problema ay palaging humuhubog sa teknolohiya, ngunit ang espesyal na kuwentong ito na naitala ng mananalaysay na si David noble ay naging isang mahalagang milestone sa kasaysayan ng teknolohiya.
1952:Ipinakita ng MIT ang kanilang 7-rail perforated belt system, na kumplikado at mahal (250 vacuum tubes, 175 relay, sa limang cabinet na kasing laki ng refrigerator).
Ang orihinal na CNC milling machine ng MIT noong 1952 ay hydro Tel, isang binagong 3-axis Cincinnati milling machine company.
Mayroong pitong artikulo tungkol sa "self-regulating machine, na kumakatawan sa isang siyentipiko at teknolohikal na rebolusyon na epektibong humuhubog sa kinabukasan ng sangkatauhan" sa journal na "awtomatikong kontrol" ng Scientific American noong Setyembre, 1952.
1955:Ang mga kontrol ng Concord (binubuo ng mga miyembro ng orihinal na koponan ng MIT) ay lumikha ng numericard, na pinalitan ang butas-butas na tape sa mga makina ng MIT NC gamit ang tape reader na binuo ng GE.
Imbakan ng tape
1958:Nakuha ni Parsons ang US patent 2820187 at ibinenta ang eksklusibong lisensya sa Bendix.Lahat ng IBM, Fujitsu at general electric ay nakakuha ng mga sub license pagkatapos nilang simulan ang paggawa ng sarili nilang mga makina.
1958:Ang MIT ay naglathala ng isang ulat sa NC economics, kung saan napagpasyahan na ang kasalukuyang makina ng NC ay hindi talaga nakakatipid ng oras, ngunit inilipat ang lakas paggawa mula sa pagawaan ng pabrika sa mga taong gumawa ng mga butas na sinturon.
Oras ng post: Hul-19-2022