Historien om CNC-bearbetningsteknik, del 2: utveckling från NC till CNC

Fram till 1950-talet kom data om CNC-maskindrift huvudsakligen från hålkort, som huvudsakligen producerades genom mödosamma manuella processer.Vändpunkten i utvecklingen av CNC är att när kortet ersätts av datorstyrning så återspeglar det direkt utvecklingen av datorteknik, såväl som datorstödd design (CAD) och datorstödd tillverkning (CAM).Bearbetning har blivit en av de första tillämpningarna av modern datorteknik.

new_img

Även om analysmotorn som utvecklades av Charles Babbage i mitten av 1800-talet anses vara den första datorn i modern mening, är Massachusetts Institute of Technology (MIT) realtidsdatorvirvelvind I (också född i servomaskinlaboratoriet) världens första dator med parallell beräkning och magnetiskt kärnminne (som visas i bilden nedan).Teamet kunde använda maskinen för att koda den datorstyrda produktionen av perforerad tejp.Den ursprungliga värden använde cirka 5000 vakuumrör och vägde cirka 20000 pund.

new_img1

Den långsamma utvecklingen av datorutveckling under denna period var en del av problemet vid den tiden.Dessutom kan de som försöker sälja den här idén inte riktigt tillverkning – de är bara datorexperter.På den tiden var konceptet NC så konstigt för tillverkarna att utvecklingen av denna teknik gick mycket långsamt vid den tiden, så att den amerikanska armén till slut var tvungen att tillverka 120 NC-maskiner och hyra ut dem till olika tillverkare för att börja popularisera användningen av dem. .

Utvecklingsschema från NC till CNC

Mitten av 1950-talet:G-koden, det mest använda NC-programmeringsspråket, föddes i servomekanismen Laboratory of Massachusetts Institute of Technology.G-kod används för att berätta för datoriserade verktygsmaskiner hur man gör något.Kommandot skickas till maskinstyrenheten, som sedan talar om för motorn rörelsehastigheten och vägen att följa.

1956:flygvapnet föreslog att skapa ett allmänt programmeringsspråk för numerisk kontroll.Den nya forskningsavdelningen vid MIT, ledd av Doug Ross och heter Computer Applications Group, började studera förslaget och utveckla något som senare kallas programmeringsspråkets automatiskt programmerade verktyg (APT).

1957:flygindustrins förening och en avdelning inom flygvapnet samarbetade med MIT för att standardisera apts arbete och skapade den första officiella CNC-maskinen.Apt, skapat före uppfinningen av det grafiska gränssnittet och FORTRAN, använder endast text för att överföra geometri och verktygsbanor till numeriska styrmaskiner (NC).(den senare versionen skrevs i FORTRAN, och apt släpptes slutligen på det civila området.

1957:medan han arbetade på General Electric utvecklade och släppte den amerikanske datavetaren Patrick J. Hanratty ett tidigt kommersiellt NC-programmeringsspråk som heter Pronto, som lade grunden för framtida CAD-program och gav honom den informella titeln "fader till cad/cam".

"Den 11 mars 1958 föddes en ny era av tillverkningsproduktion. För första gången i tillverkningens historia fungerade flera elektroniskt styrda storskaliga produktionsmaskiner samtidigt som en integrerad produktionslinje. Dessa maskiner var nästan obevakade, och de kunde borra, borra, fräsa och passera irrelevanta delar mellan maskiner.

1959:MIT-teamet höll en presskonferens för att visa sina nyutvecklade CNC-verktygsmaskiner.

new_img2

1959:flygvapnet undertecknade ett ettårskontrakt med MITs elektroniska systemlaboratorium för att utveckla det "datorstödda designprojektet".Den resulterande systemautomationsteknikdesignen (AED) släpptes till allmän egendom 1965.

1959:General Motors (GM) började studera vad som senare kallades datorförstärkt design (DAC-1), vilket var ett av de tidigaste grafiska CAD-systemen.Nästa år introducerade de IBM som partner.Ritningar kan skannas in i systemet, som digitaliserar dem och kan modifieras.Sedan kan annan programvara konvertera linjerna till 3D-former och mata ut dem så att de kan skickas till fräsmaskinen.DAC-1 sattes i produktion 1963 och gjordes offentlig debut 1964.

new_img3

1962:den första kommersiella grafiska CAD-systemet elektronisk plotter (EDM) utvecklad av itek, en amerikansk försvarsentreprenör, lanserades.Det förvärvades av Control Data Corporation, ett stordator- och superdatorföretag, och döptes om till digigraphy.Det användes initialt av Lockheed och andra företag för att tillverka produktionsdelarna till C-5 Galaxy militära transportflygplan, vilket visar det första fallet av ett heltäckande cad/cnc-produktionssystem.

Tidningen Time skrev på den tiden en artikel om EDM i mars 1962 och påpekade att operatörens design kom in i en billig dator genom konsolen, som kunde lösa problem och lagra svaren i digital form och mikrofilm i dess minnesbibliotek.Tryck bara på knappen och rita en skiss med en lätt penna, så kan ingenjören gå in i dialogen med EDM, återkalla någon av sina tidiga ritningar till skärmen inom en millisekund och ändra deras linjer och kurvor efter behag.

new_img5

Ivan Sutherland studerar TX-2

new_img4

Schematiskt diagram av överstrykningspenna

På den tiden behövde mekaniska och elektriska konstruktörer ett verktyg för att påskynda det mödosamma och tidskrävande arbete de ofta utförde.För att möta detta behov skapade Ivan E. Sutherland vid Institutionen för elektroteknik vid MIT ett system för att göra digitala datorer till en aktiv partner för designers.

new_img6

CNC-verktygsmaskiner vinner dragkraft och popularitet

I mitten av 1960-talet ändrade framväxten av prisvärda små datorer spelreglerna i branschen.Tack vare ny transistor- och kärnminnesteknologi tar dessa kraftfulla maskiner upp mycket mindre utrymme än de stora stordatorerna i rumsstorlek som använts hittills.

Små datorer, även kända som mellanklassdatorer vid den tiden, har naturligtvis mer överkomliga prislappar, vilket befriar dem från restriktioner från tidigare företag eller arméer, och överlämnar potentialen för noggrannhet, tillförlitlighet och repeterbarhet till små företag, företag.

Däremot är mikrodatorer 8-bitars enanvändare, enkla maskiner som kör enkla operativsystem (som MS-DOS), medan subminiatyrdatorer är 16-bitars eller 32-bitars.Banbrytande företag inkluderar dec, data general och Hewlett Packard (HP) (nu refererar till sina tidigare små datorer, såsom HP3000, som "servrar").

new_img7

I början av 1970-talet, långsam ekonomisk tillväxt och stigande sysselsättningskostnader gjorde att CNC-bearbetning såg ut som en bra och kostnadseffektiv lösning, och efterfrågan på billiga NC-systemverktygsmaskiner ökade.Även om amerikanska forskare fokuserar på avancerade industrier som mjukvara och flyg, fokuserar Tyskland (som Japan anslöt sig på 1980-talet) på lågkostnadsmarknader och överträffar USA i maskinförsäljning.Men för närvarande finns det en rad amerikanska CAD-företag och leverantörer, inklusive UGS Corp., computervision, applicon och IBM.

På 1980-talet, med minskningen av hårdvarukostnaden baserad på mikroprocessorer och uppkomsten av lokala nätverk (LAN), ett datornätverk sammankopplat med andra, dök också kostnaden och tillgängligheten för CNC-verktygsmaskiner upp.Under senare hälften av 1980-talet ersattes små datorer och stora datorterminaler av nätverksanslutna arbetsstationer, filservrar och persondatorer (PCS), vilket gjorde att man blev av med universitetens och företagens CNC-maskiner som traditionellt installerade dem (eftersom de är de enda dyra datorer som har råd att följa med dem).

1989 skapade National Institute of Standards and Technology under det amerikanska handelsdepartementet det förbättrade maskinstyrningsprojektet (EMC2, senare omdöpt till linuxcnc), som är ett öppen källkod för gnu/linux-mjukvarusystem som använder en allmändator för att styra CNC maskiner.Linuxcnc banar väg för framtiden för personliga CNC-verktygsmaskiner, som fortfarande är pionjärapplikationer inom datorområdet.


Posttid: 19 juli 2022