เทคโนโลยีที่เกิดจากความขัดแย้ง คุณไม่ทราบประวัติการพัฒนาของเทคโนโลยีเครื่องจักรกลซีเอ็นซี

โดยพื้นฐานแล้ว Machine Tool เป็นเครื่องมือสำหรับเครื่องจักรที่จะนำทางเส้นทางของเครื่องมือ ไม่ใช่โดยทางตรงแต่เป็นการแนะนำแบบแมนนวล เช่น เครื่องมือแบบใช้มือและเครื่องมือของมนุษย์เกือบทั้งหมด จนกระทั่งผู้คนคิดค้นเครื่องมือกล

การควบคุมเชิงตัวเลข (NC) หมายถึงการใช้ตรรกะที่ตั้งโปรแกรมได้ (ข้อมูลในรูปของตัวอักษร ตัวเลข สัญลักษณ์ คำ หรือชุดค่าผสม) เพื่อควบคุมเครื่องมือตัดเฉือนโดยอัตโนมัติก่อนที่มันจะปรากฏขึ้น เครื่องมือในการประมวลผลมักถูกควบคุมโดยผู้ควบคุมแบบแมนนวลเสมอ

การควบคุมเชิงตัวเลขของคอมพิวเตอร์ (CNC) หมายถึงการส่งคำสั่งที่เข้ารหัสอย่างถูกต้องไปยังไมโครโปรเซสเซอร์ในระบบควบคุมเครื่องมือตัดเฉือน เพื่อปรับปรุงความแม่นยำและความสม่ำเสมอCNC ที่คนพูดถึงทุกวันนี้ เกือบทั้งหมดหมายถึงเครื่องกัดที่เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ในทางเทคนิค สามารถใช้อธิบายเครื่องใดๆ ก็ตามที่ควบคุมโดยคอมพิวเตอร์

ในศตวรรษที่ผ่านมา สิ่งประดิษฐ์มากมายได้วางรากฐานสำหรับการพัฒนาเครื่องมือเครื่อง CNCในที่นี้ เรามาดูองค์ประกอบพื้นฐานสี่ประการของการพัฒนาเทคโนโลยีการควบคุมเชิงตัวเลข: เครื่องมือเครื่องจักรในยุคแรก บัตรเจาะ กลไกเซอร์โว และภาษาโปรแกรมเครื่องมือโปรแกรมอัตโนมัติ (APT)

เครื่องมือกลยุคแรก

ในช่วงการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่สองในสหราชอาณาจักร James Watt ได้รับการยกย่องในการสร้างเครื่องจักรไอน้ำที่ขับเคลื่อนการปฏิวัติอุตสาหกรรม แต่เขาประสบปัญหาในการผลิตความแม่นยำของกระบอกสูบเครื่องยนต์ไอน้ำจนถึงปี 1775 John Johnwilkinson ได้สร้างสิ่งที่เรียกว่าเครื่องมือกลเครื่องแรกของโลก สำหรับกระบอกสูบเครื่องยนต์ไอน้ำที่น่าเบื่อและได้รับการแก้ไขเครื่องคว้านนี้ได้รับการออกแบบโดยวิลกินสันโดยอิงจากปืนใหญ่ดั้งเดิมของเขา

ตอกบัตร

ในปี ค.ศ. 1725 Basile bouchon ช่างทอผ้าชาวฝรั่งเศสได้คิดค้นวิธีการควบคุมเครื่องทอโดยใช้ข้อมูลที่เข้ารหัสบนเทปกระดาษผ่านรูต่างๆแม้ว่าจะเป็นเรื่องแปลกใหม่ แต่ข้อเสียของวิธีนี้ก็ชัดเจนเช่นกัน นั่นคือยังคงต้องการตัวดำเนินการในปี ค.ศ. 1805 Joseph Marie jacquard ได้นำแนวคิดนี้มาใช้ แต่มีความเข้มแข็งและเรียบง่ายขึ้นโดยใช้บัตรเจาะที่แรงกว่าซึ่งจัดเรียงตามลำดับ ซึ่งจะทำให้กระบวนการเป็นไปโดยอัตโนมัติบัตรเจาะรูเหล่านี้ถือเป็นพื้นฐานของการคำนวณสมัยใหม่และเป็นจุดสิ้นสุดของอุตสาหกรรมหัตถกรรมพื้นบ้านในการทอผ้า

ที่น่าสนใจคือ เครื่องทอผ้าแจ็คการ์ดถูกต่อต้านโดยช่างทอไหมในเวลานั้น ซึ่งกังวลว่าระบบอัตโนมัตินี้จะกีดกันงานและอาชีพการงานของพวกเขาพวกเขาเผาเครื่องทอผ้าซ้ำแล้วซ้ำอีกอย่างไรก็ตาม ความต้านทานของพวกเขาพิสูจน์แล้วว่าไร้ประโยชน์ เนื่องจากอุตสาหกรรมตระหนักถึงข้อดีของเครื่องทอผ้าอัตโนมัติในปี ค.ศ. 1812 มีการใช้งานเครื่องทอผ้าแจ็คการ์ด 11,000 เครื่องในฝรั่งเศส

บัตรเจาะรูที่พัฒนาขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1800 และพบว่ามีประโยชน์หลายอย่าง ตั้งแต่โทรเลขไปจนถึงเปียโนอัตโนมัติแม้ว่าการควบคุมทางกลจะถูกตัดสินโดยไพ่เริ่มต้น แต่นักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน Herman Hollerith ได้สร้างเครื่องบันทึกบัตรเจาะระบบเครื่องกลไฟฟ้า ซึ่งเปลี่ยนกฎของเกมระบบของเขาได้รับการจดสิทธิบัตรในปี พ.ศ. 2432 เมื่อเขาทำงานให้กับสำนักงานสำรวจสำมะโนประชากรของสหรัฐฯ

Herman Hollerith ก่อตั้งบริษัท tabulator ในปี 1896 และควบรวมกิจการกับบริษัทอื่นอีกสี่บริษัทเพื่อก่อตั้ง IBM ในปี 1924 ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 บัตรเจาะรูถูกใช้ครั้งแรกสำหรับการป้อนข้อมูลและการจัดเก็บคอมพิวเตอร์และเครื่องควบคุมเชิงตัวเลขรูปแบบดั้งเดิมมีรูห้าแถว ในขณะที่เวอร์ชันถัดมามีหก เจ็ด แปดแถวขึ้นไป

กลไกเซอร์โว

กลไกเซอร์โวเป็นอุปกรณ์อัตโนมัติซึ่งใช้การป้อนกลับแบบเหนี่ยวนำข้อผิดพลาดเพื่อแก้ไขประสิทธิภาพของเครื่องหรือกลไกในบางกรณี เซอร์โวยอมให้อุปกรณ์กำลังสูงถูกควบคุมโดยอุปกรณ์ที่มีกำลังไฟต่ำกว่ามากกลไกเซอร์โวประกอบด้วยอุปกรณ์ควบคุม อุปกรณ์อื่นที่ให้คำสั่ง เครื่องมือตรวจจับข้อผิดพลาด เครื่องขยายสัญญาณข้อผิดพลาด และอุปกรณ์ (เซอร์โวมอเตอร์) ที่แก้ไขข้อผิดพลาดระบบเซอร์โวมักใช้เพื่อควบคุมตัวแปรต่างๆ เช่น ตำแหน่งและความเร็ว และโดยทั่วไปคือระบบไฟฟ้า นิวแมติก หรือไฮดรอลิก

กลไกเซอร์โวไฟฟ้าเครื่องแรกก่อตั้งโดยปฏิทิน H. ในสหราชอาณาจักรในปี พ.ศ. 2439 ภายในปี พ.ศ. 2483 MIT ได้สร้างห้องปฏิบัติการกลไกเซอร์โวพิเศษขึ้น ซึ่งเกิดจากความสนใจที่เพิ่มขึ้นของภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าในหัวข้อนี้ในการตัดเฉือน CNC ระบบเซอร์โวมีความสำคัญมากในการบรรลุความถูกต้องของพิกัดความเผื่อที่ต้องการโดยกระบวนการตัดเฉือนอัตโนมัติ

เครื่องมือเขียนโปรแกรมอัตโนมัติ (APT)

เครื่องมือการเขียนโปรแกรมอัตโนมัติ (APT) ถือกำเนิดขึ้นในห้องปฏิบัติการกลไกเซอร์โวของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ในปี พ.ศ. 2499 ซึ่งเป็นผลงานสร้างสรรค์ของกลุ่มแอปพลิเคชันคอมพิวเตอร์เป็นภาษาการเขียนโปรแกรมระดับสูงที่ใช้งานง่าย ซึ่งใช้ในการสร้างคำแนะนำสำหรับเครื่องมือเครื่อง CNC โดยเฉพาะเวอร์ชันดั้งเดิมนั้นเก่ากว่า FORTRAN แต่เวอร์ชันต่อมาถูกเขียนใหม่ด้วย Fortran

Apt เป็นภาษาที่สร้างขึ้นเพื่อทำงานกับเครื่อง NC เครื่องแรกของ MIT ซึ่งเป็นเครื่อง NC เครื่องแรกของโลกจากนั้นจึงกลายเป็นมาตรฐานของโปรแกรมเครื่องมือเครื่องจักรที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ และใช้กันอย่างแพร่หลายในปี 1970ต่อมาการพัฒนา apt ได้รับการสนับสนุนจากกองทัพอากาศและในที่สุดก็เปิดให้ภาคพลเรือน

ดักลาส ที. รอสส์ หัวหน้ากลุ่มแอปพลิเคชันคอมพิวเตอร์ เป็นที่รู้จักในนามบิดาแห่ง aptต่อมาเขาได้บัญญัติคำว่า "การออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย" (CAD)

กำเนิดของการควบคุมเชิงตัวเลข

ก่อนการเกิดขึ้นของเครื่องมือเครื่อง CNC ประการแรกคือการพัฒนาเครื่องมือเครื่อง CNC และเครื่องมือเครื่อง CNC เครื่องแรกแม้ว่าจะมีความแตกต่างบางประการในคำอธิบายที่แตกต่างกันของรายละเอียดทางประวัติศาสตร์ แต่เครื่องมือเครื่อง CNC ตัวแรกไม่ได้เป็นเพียงการตอบสนองต่อความท้าทายด้านการผลิตที่กองทัพเผชิญอยู่เท่านั้น แต่ยังเป็นการพัฒนาตามธรรมชาติของระบบเจาะบัตรด้วย

“การควบคุมแบบดิจิทัลเป็นจุดเริ่มต้นของการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่สอง และการมาถึงของยุควิทยาศาสตร์ที่การควบคุมเครื่องจักรและกระบวนการทางอุตสาหกรรมจะเปลี่ยนจากแบบร่างที่ไม่แน่ชัดไปเป็นแบบที่แม่นยำ”– สมาคมวิศวกรการผลิต

นักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน John T. Parsons (1913 – 2007) ได้รับการยกย่องอย่างกว้างขวางว่าเป็นบิดาแห่งการควบคุมเชิงตัวเลขเขาคิดและนำเทคโนโลยีการควบคุมเชิงตัวเลขมาใช้ด้วยความช่วยเหลือจากวิศวกรอากาศยาน Frank L. stulenในฐานะลูกชายของผู้ผลิตในมิชิแกน พาร์สันส์เริ่มทำงานเป็นช่างประกอบในโรงงานของบิดาเมื่ออายุ 14 ปี ต่อมา เขาเป็นเจ้าของและดำเนินการโรงงานผลิตหลายแห่งภายใต้ธุรกิจของครอบครัว Parsons ซึ่งเป็นบริษัทผลิต

Parsons ได้รับสิทธิบัตร NC ฉบับแรกและได้รับเลือกให้เป็น National Inventors Hall of Fame สำหรับงานบุกเบิกด้านการควบคุมเชิงตัวเลขParsons มีสิทธิบัตรทั้งหมด 15 ฉบับ และอีก 35 ฉบับได้รับสำหรับองค์กรของเขาสมาคมวิศวกรการผลิตได้สัมภาษณ์ Parsons ในปี 2544 เพื่อให้ทุกคนทราบเรื่องราวของเขาจากมุมมองของเขา

กำหนดการ NC ในช่วงต้น

2485:john T. Parsons ถูกจ้างเหมาช่วงโดย Sikorsky Aircraft เพื่อผลิตใบพัดเฮลิคอปเตอร์

1944:เนื่องจากการออกแบบที่บกพร่องของคานปีก หนึ่งใน 18 ใบพัดแรกที่พวกเขาผลิตล้มเหลว ส่งผลให้นักบินเสียชีวิตพาร์สันส์มีความคิดที่จะเจาะใบมีดโรเตอร์ด้วยโลหะเพื่อให้แข็งแรงขึ้น และเปลี่ยนกาวและสกรูเพื่อยึดชุดประกอบ

2489:ผู้คนต้องการสร้างเครื่องมือการผลิตเพื่อผลิตใบมีดได้อย่างแม่นยำ ซึ่งเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่และซับซ้อนสำหรับสภาพการณ์ในขณะนั้นดังนั้น Parsons จึงจ้างวิศวกรอากาศยาน Frank stulen และก่อตั้งทีมวิศวกรรมร่วมกับอีกสามคนStulen คิดว่าจะใช้บัตรเจาะของ IBM เพื่อกำหนดระดับความเครียดบนใบมีด และพวกเขาเช่าเครื่อง IBM เจ็ดเครื่องสำหรับโครงการ

ในปี พ.ศ. 2491 เป้าหมายของการเปลี่ยนลำดับการเคลื่อนไหวของเครื่องมือกลอัตโนมัติทำได้โดยง่ายในสองวิธีหลัก - เมื่อเทียบกับการตั้งค่าลำดับการเคลื่อนไหวคงที่ - และดำเนินการในสองวิธีหลัก: การควบคุมตามรอยและการควบคุมแบบดิจิตอลอย่างที่เราเห็น สิ่งแรกที่ต้องทำคือสร้างแบบจำลองทางกายภาพของวัตถุประการที่สองไม่ใช่เพื่อทำให้ภาพของวัตถุหรือชิ้นส่วนสมบูรณ์ แต่เพียงเพื่อทำให้เป็นนามธรรมเท่านั้น: แบบจำลองทางคณิตศาสตร์และคำแนะนำของเครื่อง

2492:กองทัพอากาศสหรัฐฯ ต้องการความช่วยเหลือจากโครงสร้างปีกที่มีความแม่นยำสูงParsons ขายเครื่อง CNC ของเขาและชนะสัญญามูลค่า 200,000 เหรียญสหรัฐเพื่อทำให้เป็นจริง

2492:Parsons และ stulen ได้ทำงานร่วมกับ Snyder machine & tool Corp. เพื่อพัฒนาเครื่องจักรและตระหนักว่าพวกเขาต้องการเซอร์โวมอเตอร์เพื่อให้เครื่องจักรทำงานได้อย่างถูกต้องParsons จ้างช่วงระบบเซอร์โวของ "เครื่องกัดแบบการ์ด-อะ-มาติก" ให้กับห้องปฏิบัติการกลไกเซอร์โวของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์

พ.ศ. 2495 (พ.ศ. 2495): พาร์สันส์ยื่นขอสิทธิบัตรสำหรับ "อุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์สำหรับกำหนดตำแหน่งเครื่องมือกล"เขาได้รับสิทธิบัตรในปี 2501

2495 (สิงหาคม):ในการตอบสนอง MIT ได้ยื่นขอสิทธิบัตรสำหรับ "ระบบเซอร์โวควบคุมเชิงตัวเลข"

หลังสงครามโลกครั้งที่ 2 กองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้ลงนามในสัญญาหลายฉบับกับ Parsons เพื่อพัฒนานวัตกรรมการตัดเฉือน NC ของ John Parsons ผู้ก่อตั้งบริษัทParsons สนใจในการทดลองที่ดำเนินการในห้องปฏิบัติการกลไกเซอร์โวของ MIT และเสนอให้ MIT กลายเป็นผู้รับเหมาช่วงของโครงการในปี 1949 เพื่อให้ความเชี่ยวชาญในการควบคุมอัตโนมัติในอีก 10 ปีข้างหน้า MIT ได้เข้าควบคุมโครงการทั้งหมด เนื่องจากวิสัยทัศน์ของ "การควบคุมเส้นทางต่อเนื่องแบบสามแกน" ของห้องปฏิบัติการเซอร์โวได้เข้ามาแทนที่แนวคิดดั้งเดิมของ Parsons ในเรื่อง "การวางตำแหน่งการตัด"ปัญหามักสร้างรูปร่างให้กับเทคโนโลยี แต่เรื่องราวพิเศษที่บันทึกโดย David noble นักประวัติศาสตร์ ได้กลายเป็นก้าวสำคัญในประวัติศาสตร์ของเทคโนโลยี

พ.ศ. 2495:MIT สาธิตระบบสายพานแบบมีรูพรุน 7 ราง ซึ่งซับซ้อนและมีราคาแพง (หลอดสุญญากาศ 250 หลอด รีเลย์ 175 ตัว ในตู้ขนาดตู้เย็น 5 ตู้)

เครื่องกัด CNC ดั้งเดิมของ MIT ในปี 1952 คือ hydro Tel ซึ่งเป็นบริษัทเครื่องกัด Cincinnati แบบ 3 แกนที่ได้รับการดัดแปลง

มีบทความเจ็ดเรื่องเกี่ยวกับ "เครื่องควบคุมตนเอง ซึ่งแสดงถึงการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่จะกำหนดอนาคตของมนุษยชาติอย่างมีประสิทธิภาพ" ในวารสาร "การควบคุมอัตโนมัติ" ของ Scientific American ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2495

พ.ศ. 2498:Concord controls (ประกอบด้วยสมาชิกของทีมดั้งเดิมของ MIT) ได้สร้างตัวเลข ซึ่งแทนที่เทปเจาะรูบนเครื่อง MIT NC ด้วยเครื่องอ่านเทปที่พัฒนาโดย GE
ที่เก็บเทป
2501:Parsons ได้รับสิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 2820187 และขายลิขสิทธิ์เฉพาะให้กับ BendixIBM, Fujitsu และ General Electric ทั้งหมดได้รับใบอนุญาตย่อยหลังจากที่พวกเขาเริ่มพัฒนาเครื่องจักรของตนเอง

2501:MIT ตีพิมพ์รายงานเศรษฐศาสตร์ NC ซึ่งสรุปว่าเครื่อง NC ปัจจุบันไม่ได้ช่วยประหยัดเวลาได้จริง แต่ย้ายกำลังแรงงานจากโรงปฏิบัติงานของโรงงานไปให้คนที่ทำสายพานแบบมีรูพรุน