Па сутнасці, станок - гэта інструмент для машыны, які накіроўвае траекторыю інструмента - не прамым, ручным кіраваннем, такім як ручныя інструменты і амаль усе чалавечыя інструменты, пакуль людзі не вынайшлі станок.
Лікавае кіраванне (NC) адносіцца да выкарыстання праграмуемай логікі (дадзеных у выглядзе літар, лічбаў, сімвалаў, слоў або камбінацый) для аўтаматычнага кіравання апрацоўчымі прыладамі.Да яго з'яўлення інструментамі апрацоўкі заўсёды кіравалі ручныя аператары.
Камп'ютэрнае лікавае кіраванне (ЧПУ) адносіцца да адпраўкі дакладна закадзіраваных каманд мікрапрацэсару ў сістэме кіравання апрацоўваючым інструментам для павышэння дакладнасці і паслядоўнасці.ЧПУ, пра якія сёння кажуць, практычна ўсе адносяцца да фрэзерных станкоў, падлучаных да кампутараў.Тэхнічна кажучы, яго можна выкарыстоўваць для апісання любой машыны, якой кіруе кампутар.
У мінулым стагоддзі многія вынаходніцтвы заклалі аснову для развіцця станкоў з ЧПУ.Тут мы разгледзім чатыры асноўныя элементы развіцця тэхналогіі лікавага кіравання: раннія станкі, перфакарты, сервомеханізм і мову праграмавання сродкаў аўтаматычнага праграмавання (APT).
Раннія станкі
Падчас другой прамысловай рэвалюцыі ў Вялікабрытаніі Джэймс Уат атрымаў высокую ацэнку за стварэнне паравога рухавіка, які прывёў у рух індустрыяльную рэвалюцыю, але ён сутыкнуўся з цяжкасцямі ў вытворчасці дакладных цыліндраў паравога рухавіка, пакуль у 1775 г. Джон Джонвілкінсан не стварыў тое, што вядома як першы ў свеце станок для расточвання цыліндраў паравога рухавіка і было вырашана.Гэтая свідравальная машына таксама распрацавана Уілкінсанам на аснове яго арыгінальнай гарматы;
Перфакарта
У 1725 годзе Базіль Бушон, французскі тэкстыльшчык, вынайшаў метад кіравання ткацкімі станкамі, выкарыстоўваючы закадаваныя дадзеныя на папяровых стужках праз серыю адтулін.Нягледзячы на тое, што ён наватарскі, недахоп гэтага метаду таксама відавочны, гэта значыць, што ён усё яшчэ патрабуе аператараў.У 1805 годзе Джозэф Мары Жаккард прыняў гэтую канцэпцыю, але яна была ўзмоцнена і спрошчана з дапамогай больш моцных перфакарт, размешчаных паслядоўна, тым самым аўтаматызуючы працэс.Гэтыя перфакарты шырока лічацца асновай сучаснай вылічальнай тэхнікі і азначаюць канец хатняга рамяства ў галіне ткацтва.
Цікава, што ў той час жакардавыя ткацкія станкі супраціўляліся ткачам шоўку, якія баяліся, што гэтая аўтаматызацыя пазбавіць іх працы і сродкаў да існавання.Яны неаднаразова спальвалі запушчаныя ў вытворчасць ткацкія станкі;Аднак іх супраціў аказаўся марным, таму што прамысловасць прызнала перавагі аўтаматызаваных ткацкіх станкоў.Да 1812 г. у Францыі выкарыстоўвалася 11000 жакардавых ткацкіх станкоў.
Перфакарты былі распрацаваны ў канцы 1800-х гадоў і знайшлі шмат ужыванняў, ад тэлеграфа да аўтаматычнага піяніна.Хаця механічнае кіраванне вызначалася раннімі картамі, амерыканскі вынаходнік Герман Холерыт стварыў электрамеханічны табулятар перфакарт, які змяніў правілы гульні.Яго сістэма была запатэнтавана ў 1889 годзе, калі ён працаваў у Бюро перапісу насельніцтва ЗША.
Герман Холерыт заснаваў кампанію табулятараў у 1896 годзе і аб'яднаўся з чатырма іншымі кампаніямі, каб заснаваць IBM у 1924 годзе. У другой палове 20-га стагоддзя перфакарты былі ўпершыню выкарыстаны для ўводу і захоўвання дадзеных у кампутарах і машынах з лікавым кіраваннем.Арыгінальны фармат мае пяць радоў адтулін, у той час як наступныя версіі маюць шэсць, сем, восем і больш радкоў.
Сервоприводной механізм
Сервамеханізм - гэта аўтаматычная прылада, якая выкарыстоўвае памылку індуктыўнай зваротнай сувязі для карэкціроўкі працы машыны або механізма.У некаторых выпадках сервопривод дазваляе кіраваць прыладамі высокай магутнасці з дапамогай прылад са значна меншай магутнасцю.Механізм сервопривода складаецца з кіраванай прылады, іншай прылады, якая падае каманды, прылады выяўлення памылак, узмацняльніка сігналу памылкі і прылады (серварухавіка), якое выпраўляе памылкі.Сервасістэмы звычайна выкарыстоўваюцца для кіравання такімі зменнымі, як становішча і хуткасць, і найбольш распаўсюджанымі з'яўляюцца электрычныя, пнеўматычныя або гідраўлічныя.
Першы электрычны сервомеханізм быў створаны Х. Календарам у Вялікабрытаніі ў 1896 годзе. Да 1940 годзе Масачусецкі тэхналагічны інстытут стварыў спецыяльную лабараторыю сервоприводных механізмаў, якая ўзнікла ў выніку павышэння ўвагі Дэпартамента электратэхнікі да гэтай тэмы.Пры апрацоўцы з ЧПУ сервасістэма вельмі важная для дасягнення дакладнасці допуску, неабходнай для аўтаматычнага працэсу апрацоўкі.
Інструмент аўтаматычнага праграмавання (APT)
Сродак аўтаматычнага праграмавання (APT) быў створаны ў лабараторыі сервоприводов Масачусецкага тэхналагічнага інстытута ў 1956 годзе. Гэта творчае дасягненне групы камп'ютэрных прыкладанняў.Гэта простая ў выкарыстанні мова праграмавання высокага ўзроўню, якая спецыяльна выкарыстоўваецца для стварэння інструкцый для станкоў з ЧПУ.Першапачатковая версія была раней за FORTRAN, але пазнейшыя версіі былі перапісаны з дапамогай Fortran.
Apt - гэта мова, створаная для працы з першай машынай з ЧПУ MIT, якая з'яўляецца першай у свеце машынай з ЧПУ.Затым ён працягваў станавіцца стандартам праграмавання станкоў з кампутарным кіраваннем і шырока выкарыстоўваўся ў 1970-я гады.Пазней распрацоўка apt была прафінансавана ваенна-паветранымі сіламі і з часам была адкрыта для грамадзянскага сектара.
Дуглас Т. Рос, кіраўнік групы камп'ютэрных прыкладанняў, вядомы як бацька apt.Пазней ён увёў тэрмін «аўтаматызаванае праектаванне» (САПР).
Зараджэнне лікавага кіравання
Да з'яўлення станкоў з ЧПУ першая - гэта распрацоўка станкоў з ЧПУ і першых станкоў з ЧПУ.Хоць ёсць некаторыя адрозненні ў розных апісаннях гістарычных дэталяў, першы станок з ЧПУ з'яўляецца не толькі адказам на спецыфічныя вытворчыя праблемы, з якімі сутыкаюцца ваенныя, але і натуральным развіццём сістэмы перфакарт.
«Лічбавае кіраванне азначае пачатак другой прамысловай рэвалюцыі і надыход навуковай эры, у якой кіраванне машынамі і прамысловымі працэсамі зменіцца ад недакладных чарнавікоў да дакладных».– Асацыяцыя інжынераў-тэхнолагаў.
Амерыканскі вынаходнік Джон Т. Парсанс (1913 - 2007) шырока лічыцца бацькам лікавага кіравання.Ён задумаў і ўкараніў тэхналогію лікавага кіравання з дапамогай авіяінжынера Фрэнка Л. Стулена.Як сын фабрыканта ў Мічыгане, Парсанс пачаў працаваць зборшчыкам на фабрыцы свайго бацькі ва ўзросце 14 гадоў. Пазней ён валодаў і кіраваў шэрагам вытворчых прадпрыемстваў у рамках сямейнага бізнесу Parsons manufacturing company.
Парсанс мае першы патэнт NC і быў абраны ў Нацыянальную залу славы вынаходнікаў за наватарскую працу ў галіне лікавага кіравання.Усяго ў Парсанса 15 патэнтаў, яшчэ 35 выдадзены яго прадпрыемству.Таварыства інжынераў-тэхнолагаў апытала Парсанса ў 2001 годзе, каб усе ведалі яго гісторыю з яго пункту гледжання.
Ранні графік NC
1942 год:Джон Т. Парсанс быў заключаны з кампаніяй Sikorsky Aircraft на вытворчасці лопасцяў ротара верталёта.
1944 год:з-за канструктыўнага дэфекту бэлькі крыла адна з першых 18 вырабленых імі лопасцяў выйшла з ладу, што прывяло да гібелі пілота.Ідэя Парсанса заключаецца ў тым, каб прабіць лопасць ротара металам, каб зрабіць яе больш трывалай, і замяніць клей і шрубы для мацавання вузла.
1946 год:людзі хацелі стварыць вытворчы інструмент для дакладнай вытворчасці лязоў, што было велізарнай і складанай праблемай для ўмоў таго часу.Таму Парсанс наняў авіяінжынера Фрэнка Стулена і сфармаваў каманду інжынераў з яшчэ трох чалавек.Стулен прыдумаў выкарыстоўваць перфакарты IBM для вызначэння ўзроўню нагрузкі на лязо, і яны арандавалі сем машын IBM для гэтага праекта.
У 1948 годзе мэта лёгкага змены паслядоўнасці руху аўтаматычных станкоў была дасягнута двума асноўнымі спосабамі - у параўнанні з простай устаноўкай фіксаванай паслядоўнасці руху - і выконваецца двума асноўнымі спосабамі: кіраванне трасіроўкай і лічбавае кіраванне.Як мы бачым, для першага неабходна зрабіць фізічную мадэль аб'екта (ці хаця б поўны чарцёж, напрыклад, тэлефона Cincinnati cable tracer hydropower).Другі - не завяршыць вобраз прадмета або часткі, а толькі абстрагаваць яго: матэматычныя мадэлі і машынныя інструкцыі.
1949 год:ВПС ЗША маюць патрэбу ў дапамозе звышдакладнай структуры крыла.Парсанс прадаў свой станок з ЧПУ і атрымаў кантракт на 200 000 долараў, каб зрабіць гэта рэальнасцю.
1949 год:Парсанс і Стулен працавалі з Snyder machine & tool Corp. над распрацоўкай машын і зразумелі, што ім патрэбны серварухавікі для дакладнай працы машын.Парсанс перадаў субкантракт на сервосистему «фрэзернага станка card-a-matic» у лабараторыю сервомеханизма Масачусецкага тэхналагічнага інстытута.
1952 (травень): Парсанс падаў заяўку на патэнт на «прыладу кіравання рухавіком для пазіцыянавання станкоў».Ён выдаў патэнт у 1958 годзе.
1952 (жнівень):у адказ Масачусецкі тэхналагічны інстытут падаў заяўку на патэнт на «сервасістэму з лікавым кіраваннем».
Пасля Другой сусветнай вайны ВПС ЗША падпісалі некалькі кантрактаў з Parsons на далейшае развіццё інавацыі апрацоўкі з ЧПУ, зробленай яе заснавальнікам Джонам Парсансам.Парсанс быў зацікаўлены ў эксперыментах, якія праводзяцца ў лабараторыі сервомеханізмаў Масачусецкага тэхналагічнага інстытута, і прапанаваў Масачусецкаму тэхналагічнаму інстытуту стаць субпадрадчыкам праекта ў 1949 годзе, каб забяспечыць экспертызу ў галіне аўтаматычнага кіравання.У наступныя 10 гадоў Масачусецкі тэхналагічны інстытут атрымаў кантроль над усім праектам, таму што бачанне «трохвосевага бесперапыннага кіравання траекторыяй» лабараторыі сервапрывада замяніла першапачатковую канцэпцыю Парсанса «пазіцыянавання разрэзу».Праблемы заўсёды фарміруюць тэхналогіі, але гэтая асаблівая гісторыя, запісаная гісторыкам Дэвідам Ноблам, стала важнай вяхой у гісторыі тэхналогій.
1952 год:Масачусецкі тэхналагічны інстытут прадэманстраваў сваю сістэму перфараваных рамянёў з 7 рэек, якая з'яўляецца складанай і дарагой (250 вакуумных трубак, 175 рэле ў пяці шафах памерам з халадзільнік).
Арыгінальны фрэзерны станок з ЧПУ ад Масачусецкага тэхналагічнага інстытута ў 1952 годзе быў Hydro Tel, мадыфікаваны 3-восевы фрэзерны станок у Цынцынаці.
У верасні 1952 г. у часопісе "аўтаматычнае кіраванне" Scientific American ёсць сем артыкулаў пра "самарэгулявальную машыну, якая ўяўляе сабой навукова-тэхнічную рэвалюцыю, якая эфектыўна сфармуе будучыню чалавецтва".
1955 год:Кантроль Concord (які складаецца з членаў першапачатковай каманды Масачусецкага тэхналагічнага інстытута) стварыў нумарную картку, якая замяніла перфараваную стужку на станках з ЧПУ MIT на счытвальнік стужак, распрацаваны GE.
Стужка захоўвання
1958 год:Парсанс атрымаў патэнт ЗША 2820187 і прадаў эксклюзіўную ліцэнзію кампаніі Bendix.IBM, Fujitsu і General Electric атрымалі субліцэнзіі пасля таго, як пачалі распрацоўваць свае ўласныя машыны.
1958 год:Масачусецкі тэхналагічны інстытут апублікаваў справаздачу аб эканоміцы NC, у якой прыйшоў да высновы, што цяперашняя машына NC на самай справе не эканоміць час, а пераводзіць працоўную сілу з фабрычных цэхаў да людзей, якія вырабляюць перфараваныя рамяні.
Час публікацыі: 19 ліпеня 2022 г