เทคโนโลยีที่เกิดจากความขัดแย้ง คุณไม่ทราบประวัติการพัฒนาของเทคโนโลยีเครื่องจักรกลซีเอ็นซี

โดยพื้นฐานแล้ว เครื่องมือกลเป็นเครื่องมือสำหรับเครื่องจักรในการชี้ทิศทางของเครื่องมือ ไม่ใช่การนำทางโดยตรงแบบแมนนวล เช่น เครื่องมือแบบแมนนวลและเครื่องมือของมนุษย์เกือบทั้งหมด จนกระทั่งผู้คนคิดค้นเครื่องมือกลขึ้นมา

การควบคุมเชิงตัวเลข (NC) หมายถึงการใช้ตรรกะที่ตั้งโปรแกรมได้ (ข้อมูลในรูปแบบตัวอักษร ตัวเลข สัญลักษณ์ คำ หรือการผสม) เพื่อควบคุมเครื่องมือตัดเฉือนโดยอัตโนมัติ ก่อนที่จะปรากฏ เครื่องมือการประมวลผลจะถูกควบคุมโดยผู้ปฏิบัติงานด้วยตนเองเสมอ

การควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ (CNC) หมายถึงการส่งคำสั่งที่เข้ารหัสอย่างถูกต้องไปยังไมโครโปรเซสเซอร์ในระบบควบคุมเครื่องมือเครื่องจักร เพื่อปรับปรุงความแม่นยำและความสม่ำเสมอ CNC ที่คนพูดถึงกันทุกวันนี้เกือบทั้งหมดหมายถึงเครื่องกัดที่เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ ในทางเทคนิคแล้ว ข้อมูลนี้สามารถใช้เพื่ออธิบายเครื่องจักรใดๆ ที่ควบคุมโดยคอมพิวเตอร์ได้

ในศตวรรษที่ผ่านมา สิ่งประดิษฐ์มากมายได้วางรากฐานสำหรับการพัฒนาเครื่องมือกล CNC ในที่นี้ เราจะพิจารณาองค์ประกอบพื้นฐานสี่ประการของการพัฒนาเทคโนโลยีการควบคุมเชิงตัวเลข ได้แก่ เครื่องมือกลในยุคแรกๆ บัตรเจาะ กลไกเซอร์โว และภาษาโปรแกรมเครื่องมือการเขียนโปรแกรมอัตโนมัติ (APT)

เครื่องจักรในยุคแรกๆ

ในช่วงการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่สองในอังกฤษ James Watt ได้รับการยกย่องในการสร้างเครื่องจักรไอน้ำที่ขับเคลื่อนการปฏิวัติอุตสาหกรรม แต่เขาประสบปัญหาในการผลิตความแม่นยำของกระบอกสูบของเครื่องยนต์ไอน้ำ จนกระทั่งปี ค.ศ. 1775 John Johnwilkinson ได้สร้างสิ่งที่เรียกว่าเครื่องมือกลเครื่องแรกของโลก สำหรับการคว้านกระบอกสูบของเครื่องจักรไอน้ำและได้รับการแก้ไขแล้ว เครื่องคว้านนี้ได้รับการออกแบบโดย Wilkinson โดยใช้ปืนใหญ่ดั้งเดิมของเขา

บัตรเจาะ

ในปี ค.ศ. 1725 Basile bouchon ช่างทอผ้าชาวฝรั่งเศส ได้คิดค้นวิธีการควบคุมเครื่องทอผ้าโดยใช้ข้อมูลที่เข้ารหัสบนเทปกระดาษผ่านชุดรูต่างๆ แม้ว่าจะเป็นวิธีที่แหวกแนว แต่ข้อเสียของวิธีนี้ก็ชัดเจนเช่นกัน กล่าวคือ มันยังต้องมีผู้ปฏิบัติงานอยู่ ในปี 1805 ผ้าแจ็คการ์ดของโจเซฟ มารีได้นำแนวคิดนี้มาใช้ แต่ได้รับความเข้มแข็งและลดความซับซ้อนลงโดยการใช้ไพ่เจาะที่แข็งแรงกว่าซึ่งจัดเรียงตามลำดับ ซึ่งจะทำให้กระบวนการเป็นแบบอัตโนมัติ บัตรเจาะเหล่านี้ได้รับการพิจารณาอย่างกว้างขวางว่าเป็นพื้นฐานของคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ และเป็นจุดสิ้นสุดของอุตสาหกรรมหัตถกรรมในบ้านในการทอผ้า

สิ่งที่น่าสนใจคือเครื่องทอผ้า jacquard ถูกช่างทอผ้าไหมในเวลานั้นต่อต้าน โดยกังวลว่าระบบอัตโนมัตินี้จะทำให้พวกเขาต้องสูญเสียงานและวิถีชีวิตของพวกเขา พวกเขาเผาเครื่องทอผ้าที่ผลิตซ้ำหลายครั้ง อย่างไรก็ตาม การต่อต้านดังกล่าวพิสูจน์แล้วว่าไร้ประโยชน์ เนื่องจากอุตสาหกรรมตระหนักถึงข้อดีของเครื่องทอผ้าอัตโนมัติ ภายในปี 1812 มีการนำเครื่องทอผ้าแจ็กการ์ดจำนวน 11,000 เครื่องมาใช้ในฝรั่งเศส

การ์ดเจาะที่พัฒนาขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1800 และพบประโยชน์มากมาย ตั้งแต่โทรเลขไปจนถึงเปียโนอัตโนมัติ แม้ว่าการควบคุมทางกลจะถูกตัดสินใจโดยไพ่ในยุคแรกๆ แต่นักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน เฮอร์แมน ฮอลเลอริธ ได้สร้างเครื่องตอกบัตรแบบเครื่องกลไฟฟ้า ซึ่งเปลี่ยนกฎของเกม ระบบของเขาได้รับการจดสิทธิบัตรในปี พ.ศ. 2432 ขณะที่เขาทำงานให้กับสำนักงานสำรวจสำมะโนประชากรของสหรัฐอเมริกา

Herman Hollerith ก่อตั้งบริษัท tabulator ในปี พ.ศ. 2439 และควบรวมกิจการกับบริษัทอื่นอีก 4 แห่งเพื่อก่อตั้ง IBM ในปี พ.ศ. 2467 ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 บัตรเจาะถูกนำมาใช้เป็นครั้งแรกสำหรับการป้อนข้อมูลและจัดเก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์และเครื่องควบคุมเชิงตัวเลข รูปแบบดั้งเดิมจะมีรูห้าแถว ในขณะที่เวอร์ชันต่อๆ ไปจะมีแถวหก เจ็ด แปดแถวขึ้นไป

กลไกเซอร์โว

กลไกเซอร์โวเป็นอุปกรณ์อัตโนมัติซึ่งใช้การป้อนกลับแบบเหนี่ยวนำข้อผิดพลาดเพื่อแก้ไขประสิทธิภาพของเครื่องจักรหรือกลไก ในบางกรณี เซอร์โวอนุญาตให้อุปกรณ์กำลังสูงสามารถควบคุมโดยอุปกรณ์ที่มีกำลังไฟต่ำกว่ามาก กลไกเซอร์โวประกอบด้วยอุปกรณ์ควบคุม อุปกรณ์อีกเครื่องหนึ่งที่ให้คำสั่ง อุปกรณ์ตรวจจับข้อผิดพลาด เครื่องขยายสัญญาณข้อผิดพลาด และอุปกรณ์ (เซอร์โวมอเตอร์) ที่แก้ไขข้อผิดพลาด โดยปกติแล้วระบบเซอร์โวจะใช้เพื่อควบคุมตัวแปรต่างๆ เช่น ตำแหน่งและความเร็ว และที่พบบ่อยที่สุดคือระบบไฟฟ้า นิวแมติก หรือไฮดรอลิก

กลไกเซอร์โวไฟฟ้าตัวแรกก่อตั้งโดย H. Calendar ในสหราชอาณาจักรในปี พ.ศ. 2439 ภายในปี พ.ศ. 2483 MIT ได้สร้างห้องปฏิบัติการกลไกเซอร์โวแบบพิเศษ ซึ่งมีต้นกำเนิดมาจากความสนใจที่เพิ่มขึ้นของภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าในหัวข้อนี้ ในการตัดเฉือน CNC ระบบเซอร์โวมีความสำคัญมากในการบรรลุความแม่นยำของพิกัดความเผื่อที่จำเป็นสำหรับกระบวนการตัดเฉือนอัตโนมัติ

เครื่องมือการเขียนโปรแกรมอัตโนมัติ (APT)

เครื่องมือการเขียนโปรแกรมอัตโนมัติ (APT) ถือกำเนิดขึ้นในห้องปฏิบัติการกลไกเซอร์โวของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ในปี 1956 ถือเป็นความสำเร็จเชิงสร้างสรรค์ของกลุ่มแอปพลิเคชันคอมพิวเตอร์ เป็นภาษาการเขียนโปรแกรมระดับสูงที่ใช้งานง่าย ซึ่งใช้เป็นพิเศษในการสร้างคำสั่งสำหรับเครื่องมือเครื่อง CNC เวอร์ชันดั้งเดิมเก่ากว่า FORTRAN แต่เวอร์ชันใหม่กว่าถูกเขียนใหม่ด้วย Fortran

Apt เป็นภาษาที่สร้างขึ้นเพื่อทำงานกับเครื่อง NC เครื่องแรกของ MIT ซึ่งเป็นเครื่อง NC เครื่องแรกของโลก จากนั้นจึงกลายเป็นมาตรฐานของการเขียนโปรแกรมเครื่องมือกลที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในทศวรรษ 1970 ต่อมาการพัฒนาอพาร์ทเมนท์ได้รับการสนับสนุนจากกองทัพอากาศและเปิดให้ภาคพลเรือนในที่สุด

Douglas T. Ross หัวหน้ากลุ่มแอปพลิเคชันคอมพิวเตอร์ เป็นที่รู้จักในนามบิดาแห่ง Apt ต่อมาเขาได้บัญญัติคำว่า "การออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย" (CAD)

การกำเนิดของการควบคุมเชิงตัวเลข

ก่อนการถือกำเนิดของเครื่องมือเครื่อง CNC สิ่งแรกคือการพัฒนาเครื่องมือเครื่อง CNC และเครื่องมือเครื่อง CNC ตัวแรก แม้ว่าคำอธิบายที่แตกต่างกันของรายละเอียดในอดีตจะมีความแตกต่างกันบ้าง แต่เครื่องจักร CNC ตัวแรกไม่เพียงแต่เป็นการตอบสนองต่อความท้าทายด้านการผลิตเฉพาะที่กองทัพต้องเผชิญเท่านั้น แต่ยังเป็นการพัฒนาตามธรรมชาติของระบบบัตรเจาะอีกด้วย

“การควบคุมแบบดิจิทัลถือเป็นจุดเริ่มต้นของการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่สอง และการมาถึงของยุควิทยาศาสตร์ ซึ่งการควบคุมเครื่องจักรและกระบวนการทางอุตสาหกรรมจะเปลี่ยนจากแบบร่างที่ไม่แม่นยำไปสู่แบบที่แม่นยำ” – สมาคมวิศวกรการผลิต

นักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน John T. Parsons (1913 – 2007) ได้รับการยกย่องอย่างกว้างขวางว่าเป็นบิดาแห่งการควบคุมเชิงตัวเลข เขาคิดและใช้เทคโนโลยีการควบคุมเชิงตัวเลขโดยได้รับความช่วยเหลือจากวิศวกรเครื่องบิน Frank L. stulen ในฐานะลูกชายของผู้ผลิตในรัฐมิชิแกน Parsons เริ่มทำงานเป็นผู้ประกอบในโรงงานของบิดาเมื่ออายุ 14 ปี ต่อมาเขาเป็นเจ้าของและดำเนินการโรงงานผลิตหลายแห่งภายใต้ธุรกิจครอบครัว Parsons Manufacturing Company

Parsons มีสิทธิบัตร NC ฉบับแรกและได้รับเลือกให้เข้าหอเกียรติยศนักประดิษฐ์แห่งชาติจากผลงานบุกเบิกในด้านการควบคุมเชิงตัวเลข Parsons มีสิทธิบัตรทั้งหมด 15 ฉบับ และอีก 35 ฉบับมอบให้กับองค์กรของเขา สมาคมวิศวกรการผลิตสัมภาษณ์ Parsons ในปี 2544 เพื่อให้ทุกคนรู้เรื่องราวของเขาจากมุมมองของเขา

ตาราง NC ช่วงต้น

2485:john T. Parsons ได้รับการว่าจ้างช่วงโดย Sikorsky Aircraft เพื่อผลิตใบพัดเฮลิคอปเตอร์

2487:เนื่องจากข้อบกพร่องด้านการออกแบบของคานปีก ใบพัดหนึ่งใน 18 ลำแรกที่พวกเขาผลิตล้มเหลว ส่งผลให้นักบินเสียชีวิต แนวคิดของ Parsons คือการเจาะใบพัดโรเตอร์ด้วยโลหะเพื่อให้แข็งแรงขึ้น และเปลี่ยนกาวและสกรูเพื่อยึดชุดประกอบ

2489:ผู้คนต้องการสร้างเครื่องมือการผลิตเพื่อผลิตใบมีดอย่างแม่นยำ ซึ่งเป็นความท้าทายครั้งใหญ่และซับซ้อนสำหรับเงื่อนไขในขณะนั้น ดังนั้น Parsons จึงจ้างวิศวกรเครื่องบิน Frank Stulen และก่อตั้งทีมวิศวกรร่วมกับคนอื่นๆ อีกสามคน Stulen คิดที่จะใช้บัตรเจาะของ IBM เพื่อกำหนดระดับความเครียดบนเบลด และพวกเขาเช่าเครื่อง IBM จำนวนเจ็ดเครื่องสำหรับโครงการนี้

ในปีพ.ศ. 2491 เป้าหมายในการเปลี่ยนลำดับการเคลื่อนที่ของเครื่องมือกลอัตโนมัติทำได้สำเร็จในสองวิธีหลัก เมื่อเทียบกับการตั้งค่าลำดับการเคลื่อนที่คงที่ และดำเนินการในสองวิธีหลัก ได้แก่ การควบคุมตัวตามรอยและการควบคุมแบบดิจิทัล ดังที่เราเห็น สิ่งแรกจำเป็นต้องสร้างแบบจำลองทางกายภาพของวัตถุ (หรืออย่างน้อยก็ภาพวาดที่สมบูรณ์ เช่น โทรศัพท์พลังน้ำสำหรับติดตามเคเบิลซินซินนาติ) ประการที่สองไม่ใช่การทำให้ภาพของวัตถุหรือชิ้นส่วนสมบูรณ์ แต่เป็นเพียงการทำให้เป็นนามธรรมเท่านั้น: แบบจำลองทางคณิตศาสตร์และคำสั่งเครื่องจักร

2492:กองทัพอากาศสหรัฐฯ ต้องการความช่วยเหลือจากโครงสร้างปีกที่มีความแม่นยำเป็นพิเศษ Parsons ขายเครื่อง CNC ของเขาและได้รับสัญญามูลค่า 200,000 ดอลลาร์เพื่อทำให้เป็นจริง

2492:Parsons และ stulen ทำงานร่วมกับ Snyder machine & tool Corp. เพื่อพัฒนาเครื่องจักรและตระหนักว่าพวกเขาต้องการเซอร์โวมอเตอร์เพื่อทำให้เครื่องจักรทำงานได้อย่างถูกต้อง Parsons จ้างช่วงระบบเซอร์โวของ "เครื่องกัดแบบการ์ด-เอ-เมติก" ให้กับห้องปฏิบัติการกลไกเซอร์โวของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์

1952 (อาจ): Parsons ยื่นขอสิทธิบัตรสำหรับ "อุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์สำหรับการวางตำแหน่งเครื่องมือกล" เขาได้รับสิทธิบัตรในปี พ.ศ. 2501

1952 (สิงหาคม):เพื่อเป็นการตอบสนอง MIT ได้ยื่นขอรับสิทธิบัตรสำหรับ "ระบบเซอร์โวควบคุมเชิงตัวเลข"

หลังสงครามโลกครั้งที่สอง กองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้ลงนามในสัญญาหลายฉบับกับ Parsons เพื่อพัฒนานวัตกรรมการตัดเฉือน NC ที่สร้างโดย John Parsons ผู้ก่อตั้ง Parsons สนใจการทดลองที่ดำเนินการในห้องปฏิบัติการกลไกเซอร์โวของ MIT และเสนอให้ MIT มาเป็นผู้รับเหมาช่วงของโครงการในปี 1949 เพื่อมอบความเชี่ยวชาญด้านการควบคุมอัตโนมัติ ในอีก 10 ปีข้างหน้า MIT ได้รับการควบคุมโครงการทั้งหมด เนื่องจากวิสัยทัศน์ของ "การควบคุมเส้นทางต่อเนื่องสามแกน" ของห้องปฏิบัติการเซอร์โวมาแทนที่แนวคิดดั้งเดิมของ Parsons ในเรื่อง "การตัดในตำแหน่งการตัด" ปัญหามักจะส่งผลต่อเทคโนโลยีเสมอ แต่เรื่องราวพิเศษนี้ซึ่งนักประวัติศาสตร์ David noble บันทึกได้กลายมาเป็นเหตุการณ์สำคัญในประวัติศาสตร์ของเทคโนโลยี

1952:MIT สาธิตระบบสายพานเจาะรู 7 ราง ซึ่งซับซ้อนและมีราคาแพง (หลอดสุญญากาศ 250 หลอด รีเลย์ 175 ตัว ในตู้ขนาดตู้เย็น 5 ตู้)

เครื่องกัด CNC ดั้งเดิมของ MIT ในปี 1952 คือ hydro Tel ซึ่งเป็นบริษัทเครื่องกัดซินซินแนติ 3 แกนที่ได้รับการดัดแปลง

มีบทความเจ็ดเรื่องเกี่ยวกับ "เครื่องจักรควบคุมตนเอง ซึ่งแสดงถึงการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่จะกำหนดอนาคตของมนุษยชาติอย่างมีประสิทธิภาพ" ในวารสาร "การควบคุมอัตโนมัติ" ของ Scientific American ในเดือนกันยายน ปี 1952

1955:ระบบควบคุมคองคอร์ด (ประกอบด้วยสมาชิกของทีมดั้งเดิมของเอ็มไอที) ได้สร้างตัวเลข ซึ่งแทนที่เทปเจาะรูบนเครื่อง MIT NC ด้วยเครื่องอ่านเทปที่พัฒนาโดยจีอี
ที่เก็บเทป
2501:Parsons ได้รับสิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 2820187 และขายใบอนุญาตแต่เพียงผู้เดียวให้กับ Bendix IBM, Fujitsu และ General Electric ได้รับใบอนุญาตย่อยทั้งหมดหลังจากที่เริ่มพัฒนาเครื่องจักรของตนเอง

2501:MIT ตีพิมพ์รายงานเกี่ยวกับเศรษฐศาสตร์ NC ซึ่งสรุปว่าเครื่อง NC ในปัจจุบันไม่ได้ช่วยประหยัดเวลาจริงๆ แต่ย้ายกำลังแรงงานจากการประชุมเชิงปฏิบัติการของโรงงานไปยังคนที่ทำสายพานที่มีรูพรุน