Em essência, a máquina-ferramenta é uma ferramenta para a máquina guiar o caminho da ferramenta – não por orientação manual direta, como ferramentas manuais e quase todas as ferramentas humanas, até que as pessoas inventaram a máquina-ferramenta.
O controle numérico (NC) refere-se ao uso de lógica programável (dados na forma de letras, números, símbolos, palavras ou combinações) para controlar automaticamente as ferramentas de usinagem.Antes de aparecer, as ferramentas de processamento eram sempre controladas por operadores manuais.
O controle numérico computadorizado (CNC) refere-se ao envio de instruções codificadas com precisão para o microprocessador no sistema de controle da ferramenta de usinagem, de modo a melhorar a precisão e a consistência.CNC que se fala hoje quase tudo se refere a fresadoras conectadas a computadores.Tecnicamente falando, pode ser usado para descrever qualquer máquina controlada por um computador.
No século passado, muitas invenções lançaram as bases para o desenvolvimento de máquinas-ferramentas CNC.Aqui, examinamos quatro elementos básicos do desenvolvimento da tecnologia de controle numérico: as primeiras máquinas-ferramentas, cartões perfurados, servomecanismos e linguagem de programação de ferramentas de programação automática (APT).
As primeiras máquinas-ferramentas
Durante a segunda revolução industrial na Grã-Bretanha, James Watt foi elogiado por criar a máquina a vapor que impulsionou a revolução industrial, mas ele encontrou dificuldades na fabricação da precisão dos cilindros da máquina a vapor até 1775, John Johnwilkinson criou o que é conhecido como a primeira máquina-ferramenta do mundo para cilindros de motores a vapor chatos e foi resolvido.Esta máquina de perfuração também é projetada por Wilkinson com base em seu canhão original;
Cartão perfurado
Em 1725, Basile bouchon, um trabalhador têxtil francês, inventou um método de controle de teares usando dados codificados em fitas de papel através de uma série de furos.Embora seja inovador, a desvantagem desse método também é óbvia, ou seja, ainda precisa de operadores.Em 1805, Joseph Marie jacquard adotou esse conceito, mas foi reforçado e simplificado com o uso de cartões perfurados mais fortes dispostos em sequência, automatizando assim o processo.Esses cartões perfurados são amplamente considerados a base da computação moderna e marcam o fim da indústria de artesanato doméstico na tecelagem.
Curiosamente, os teares jacquard foram resistidos pelos tecelões de seda da época, que temiam que essa automação os privasse de seus empregos e meios de subsistência.Eles queimaram repetidamente os teares colocados em produção;No entanto, sua resistência se mostrou inútil, porque a indústria reconheceu as vantagens dos teares automatizados.Em 1812, 11.000 teares jacquard estavam em uso na França.
Os cartões perfurados foram desenvolvidos no final de 1800 e encontraram muitos usos, do telégrafo ao piano automático.Embora o controle mecânico tenha sido decidido pelos primeiros cartões, o inventor americano Herman Hollerith criou um tabulador eletromecânico de cartões perfurados, que mudou as regras do jogo.Seu sistema foi patenteado em 1889, quando ele trabalhava para o US Census Bureau.
Herman Hollerith fundou a empresa de tabulação em 1896 e se fundiu com outras quatro empresas para estabelecer a IBM em 1924. Na segunda metade do século 20, os cartões perfurados foram usados pela primeira vez para entrada e armazenamento de dados de computadores e máquinas de controle numérico.O formato original tem cinco fileiras de furos, enquanto as versões subsequentes têm seis, sete, oito ou mais fileiras.
Servomecanismo
O servomecanismo é um dispositivo automático, que usa feedback indutivo de erro para corrigir o desempenho da máquina ou mecanismo.Em alguns casos, o servo permite que dispositivos de alta potência sejam controlados por dispositivos com potência muito menor.O servomecanismo é composto por um dispositivo controlado, outro dispositivo que dá comandos, um instrumento de detecção de erros, um amplificador de sinal de erro e um dispositivo (servo motor) que corrige erros.Os servossistemas geralmente são usados para controlar variáveis como posição e velocidade, sendo os mais comuns os elétricos, pneumáticos ou hidráulicos.
O primeiro servomecanismo elétrico foi fundado por H. calendar na Grã-Bretanha em 1896. Em 1940, o MIT criou um laboratório de servomecanismo especial, que se originou da crescente atenção do Departamento de engenharia elétrica para este tópico.Na usinagem CNC, o sistema servo é muito importante para alcançar a precisão de tolerância exigida pelo processo de usinagem automática.
Ferramenta de programação automática (APT)
A ferramenta de programação automática (APT) nasceu no laboratório de servomecanismos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts em 1956. É uma conquista criativa do grupo de aplicativos de computador.É uma linguagem de programação de alto nível fácil de usar, que é especialmente usada para gerar instruções para máquinas-ferramentas CNC.A versão original era anterior ao FORTRAN, mas as versões posteriores foram reescritas com o Fortran.
Apt é uma linguagem criada para trabalhar com a primeira máquina NC do MIT, que é a primeira máquina NC do mundo.Em seguida, continuou a se tornar o padrão de programação de máquinas-ferramenta controlada por computador e foi amplamente utilizado na década de 1970.Mais tarde, o desenvolvimento do apt foi patrocinado pela força aérea e acabou sendo aberto ao setor civil.
Douglas T. Ross, chefe do grupo de aplicativos de computador, é conhecido como o pai do apt.Mais tarde, ele cunhou o termo “design assistido por computador” (CAD).
O nascimento do controle numérico
Antes do surgimento das máquinas-ferramentas CNC, o primeiro é o desenvolvimento das máquinas-ferramentas CNC e as primeiras máquinas-ferramentas CNC.Embora existam algumas diferenças nas diferentes descrições de detalhes históricos, a primeira máquina-ferramenta CNC não é apenas uma resposta aos desafios específicos de fabricação enfrentados pelos militares, mas também um desenvolvimento natural do sistema de cartões perfurados.
“O controle digital marca o início da segunda revolução industrial e a chegada da era científica em que o controle de máquinas e processos industriais passará de rascunhos imprecisos para precisos.”– Associação dos Engenheiros de Produção.
O inventor americano John T. Parsons (1913 – 2007) é amplamente considerado o pai do controle numérico.Ele concebeu e implementou a tecnologia de controle numérico com a ajuda do engenheiro aeronáutico Frank L. stulen.Como filho de um fabricante em Michigan, Parsons começou a trabalhar como montador na fábrica de seu pai aos 14 anos. Mais tarde, ele possuía e operava várias fábricas sob a empresa familiar Parsons.
Parsons tem a primeira patente NC e foi selecionado para o National Inventors Hall of Fame por seu trabalho pioneiro no campo do controle numérico.Parsons tem um total de 15 patentes, e outras 35 são concedidas à sua empresa.A sociedade de engenheiros de manufatura entrevistou Parsons em 2001 para que todos conhecessem sua história a partir de sua perspectiva.
Agenda NC antecipada
1942:john T. Parsons foi subcontratado pela Sikorsky Aircraft para fabricar pás de rotor de helicóptero.
1944:devido ao defeito de projeto do feixe da asa, uma das primeiras 18 pás que fabricaram falhou, resultando na morte do piloto.A ideia de Parsons é perfurar a lâmina do rotor com metal para torná-la mais forte e substituir cola e parafusos para fixar o conjunto.
1946:as pessoas queriam criar uma ferramenta de fabricação para produzir lâminas com precisão, o que era um desafio enorme e complexo para as condições da época.Portanto, Parsons contratou o engenheiro aeronáutico Frank stulen e formou uma equipe de engenharia com outras três pessoas.Stulen pensou em usar cartões perfurados IBM para determinar o nível de tensão na lâmina e alugaram sete máquinas IBM para o projeto.
Em 1948, o objetivo de alterar facilmente a sequência de movimento das máquinas-ferramentas automáticas foi alcançado de duas maneiras principais – em comparação com apenas definir uma sequência de movimento fixa – e está sendo realizado de duas maneiras principais: controle de traçador e controle digital.Como podemos ver, o primeiro precisa fazer um modelo físico do objeto (ou pelo menos um desenho completo, como o telefone hidroelétrico rastreador de cabos de Cincinnati).A segunda não é completar a imagem do objeto ou parte, mas apenas abstraí-la: modelos matemáticos e instruções de máquina.
1949:a força aérea dos EUA precisa da ajuda da estrutura de asa de ultra precisão.Parsons vendeu sua máquina CNC e ganhou um contrato no valor de US $ 200.000 para torná-la realidade.
1949:Parsons e stulen têm trabalhado com a Snyder machine & tool Corp. para desenvolver máquinas e perceberam que precisavam de servomotores para fazer as máquinas funcionarem com precisão.A Parsons subcontratou o sistema servo da “máquina fresadora card-a-matic” ao Laboratório de servomecanismos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts.
1952 (maio): Parsons solicitou uma patente para “dispositivo de controle de motor para posicionamento de máquinas-ferramentas”.Ele concedeu a patente em 1958.
1952 (agosto):em resposta, o MIT solicitou uma patente para “sistema servo de controle numérico”.
Após a Segunda Guerra Mundial, a Força Aérea dos EUA assinou vários contratos com a Parsons para desenvolver ainda mais a inovação de usinagem NC feita por seu fundador John Parsons.Parsons estava interessado nos experimentos sendo realizados no Laboratório de servomecanismos do MIT e propôs que o MIT se tornasse um subcontratado do projeto em 1949 para fornecer experiência em controle automático.Nos 10 anos seguintes, o MIT ganhou o controle de todo o projeto, porque a visão de “controle de caminho contínuo de três eixos” do laboratório servo substituiu o conceito original de Parsons de “corte no posicionamento de corte”.Os problemas sempre moldam a tecnologia, mas essa história especial registrada pelo historiador David Noble tornou-se um marco importante na história da tecnologia.
1952:O MIT demonstrou seu sistema de correia perfurada de 7 trilhos, que é complexo e caro (250 tubos de vácuo, 175 relés, em cinco gabinetes do tamanho de geladeiras).
A fresadora CNC original do MIT em 1952 era a hydro Tel, uma empresa de fresadoras de 3 eixos de Cincinnati modificada.
Há sete artigos sobre “máquina auto-reguladora, que representa uma revolução científica e tecnológica que moldará efetivamente o futuro da humanidade” na revista “controle automático” da Scientific American em setembro de 1952.
1955:Os controles Concord (compostos por membros da equipe original do MIT) criaram o numericard, que substituiu a fita perfurada nas máquinas do MIT NC pelo leitor de fita desenvolvido pela GE.
Armazenamento em fita
1958:Parsons obteve a patente americana 2820187 e vendeu a licença exclusiva para a Bendix.IBM, Fujitsu e General Electric obtiveram sublicenças depois que começaram a desenvolver suas próprias máquinas.
1958:O MIT publicou um relatório sobre economia NC, que concluiu que a máquina NC atual não economizou tempo, mas transferiu a força de trabalho da oficina da fábrica para as pessoas que faziam correias perfuradas.
Horário da postagem: 19 de julho de 2022