Ըստ էության, հաստոցը գործիք է մեքենայի համար, որն ուղղորդում է գործիքի ուղին, ոչ թե ուղղակի, ձեռքով առաջնորդությամբ, ինչպիսիք են ձեռքի գործիքները և գրեթե բոլոր մարդկային գործիքները, մինչև մարդիկ հայտնագործեցին հաստոցները:
Թվային կառավարումը (NC) վերաբերում է ծրագրավորվող տրամաբանության օգտագործմանը (տվյալներ տառերի, թվերի, նշանների, բառերի կամ համակցությունների տեսքով)՝ ավտոմատ կերպով կառավարելու մշակման գործիքները:Մինչ դրա հայտնվելը, մշակման գործիքները միշտ վերահսկվում էին ձեռքով օպերատորների կողմից:
Համակարգչային թվային հսկողություն (CNC) վերաբերում է հաստոցների կառավարման համակարգում միկրոպրոցեսորին ճշգրիտ կոդավորված հրահանգներ ուղարկելուն՝ ճշգրտությունը և հետևողականությունը բարելավելու համար:CNC-ն, որի մասին այսօր մարդիկ խոսում են, գրեթե բոլորը վերաբերում են համակարգիչներին միացված ֆրեզերային մեքենաներին:Տեխնիկապես ասած, այն կարող է օգտագործվել համակարգչի կողմից կառավարվող ցանկացած մեքենա նկարագրելու համար:
Անցյալ դարում բազմաթիվ գյուտեր հիմք են դրել CNC հաստոցների զարգացմանը:Այստեղ մենք նայում ենք թվային կառավարման տեխնոլոգիայի զարգացման չորս հիմնական տարրերին՝ վաղ հաստոցներ, դակիչ քարտեր, սերվո մեխանիզմներ և ավտոմատ ծրագրավորման գործիքներ (APT) ծրագրավորման լեզու:
Վաղ հաստոցներ
Մեծ Բրիտանիայի երկրորդ արդյունաբերական հեղափոխության ժամանակ Ջեյմս Ուոթը գովաբանվեց արդյունաբերական հեղափոխությունը սնուցող գոլորշու շարժիչ ստեղծելու համար, բայց նա դժվարությունների հանդիպեց գոլորշու շարժիչի բալոնների արտադրության մեջ մինչև 1775 թվականը, Ջոն Ջոնվիլկինսոնը ստեղծեց այն, ինչը հայտնի է որպես աշխարհի առաջին հաստոց: ձանձրալի գոլորշու շարժիչի բալոնների համար և լուծվեց.Այս ձանձրալի մեքենան նույնպես նախագծված է Վիլկինսոնի կողմից՝ հիմնվելով իր օրիգինալ թնդանոթի վրա.
Դակիչ քարտ
1725 թվականին ֆրանսիացի տեքստիլ բանվոր Բազիլ Բուշոնը հորինեց ջուլհակները կառավարելու մեթոդ՝ օգտագործելով կոդավորված տվյալները թղթե ժապավենների վրա մի շարք անցքերի միջով:Չնայած այն բեկումնային է, սակայն այս մեթոդի թերությունը նույնպես ակնհայտ է, այսինքն՝ այն դեռ օպերատորների կարիք ունի։1805 թվականին Ջոզեֆ Մարի Ժակարդն ընդունեց այս հայեցակարգը, սակայն այն ամրապնդվեց և պարզեցվեց՝ օգտագործելով ավելի ուժեղ դակված քարտեր, որոնք դասավորված էին հաջորդականությամբ, դրանով իսկ ավտոմատացնելով գործընթացը:Այս դակված քարտերը լայնորեն համարվում են ժամանակակից հաշվարկների հիմքը և նշում են տնային արհեստագործության արդյունաբերության վերջը ջուլհակության մեջ:
Հետաքրքիր է, որ ժակարդի ջուլհակներին այն ժամանակ դիմադրում էին մետաքսագործները, ովքեր անհանգստանում էին, որ այս ավտոմատացումը իրենց կզրկի աշխատանքից և ապրուստից:Նրանք բազմիցս այրել են արտադրության մեջ դրված ջուլհակները.Այնուամենայնիվ, նրանց դիմադրությունը ապարդյուն ստացվեց, քանի որ արդյունաբերությունը ճանաչեց ավտոմատացված ջուլհակների առավելությունները:1812 թվականին Ֆրանսիայում օգտագործվում էին 11000 ժակարդային ջուլհակներ։
Դակված քարտերը մշակվել են 1800-ականների վերջին և գտել են բազմաթիվ կիրառություններ՝ հեռագրից մինչև ավտոմատ դաշնամուր:Չնայած մեխանիկական կառավարումը որոշվում էր վաղ քարտերով, ամերիկացի գյուտարար Հերման Հոլերիթը ստեղծեց էլեկտրամեխանիկական դակիչ քարտերի աղյուսակավորում, որը փոխեց խաղի կանոնները:Նրա համակարգը արտոնագրվել է 1889 թվականին, երբ նա աշխատում էր ԱՄՆ մարդահամարի բյուրոյում։
Հերման Հոլերիթը հիմնել է աղյուսակային ընկերությունը 1896 թվականին և միաձուլվել չորս այլ ընկերությունների հետ՝ ստեղծելով IBM 1924 թվականին: 20-րդ դարի երկրորդ կեսին դակիչ քարտերն առաջին անգամ օգտագործվել են համակարգիչների և թվային կառավարման մեքենաների տվյալների մուտքագրման և պահպանման համար:Բնօրինակ ձևաչափն ունի հինգ տող անցքեր, մինչդեռ հաջորդ տարբերակները ունեն վեց, յոթ, ութ կամ ավելի տող:
Servo մեխանիզմ
Servo մեխանիզմը ավտոմատ սարք է, որն օգտագործում է սխալի ինդուկտիվ արձագանքը մեքենայի կամ մեխանիզմի աշխատանքը շտկելու համար:Որոշ դեպքերում, servo-ն թույլ է տալիս բարձր հզորությամբ սարքերը կառավարել շատ ավելի ցածր հզորությամբ սարքերով:Սերվո մեխանիզմը կազմված է կառավարվող սարքից, հրամաններ տվող մեկ այլ սարքից, սխալի հայտնաբերման գործիքից, սխալի ազդանշանի ուժեղացուցիչից և սարքից (սերվո շարժիչ), որը ուղղում է սխալները:Սերվո համակարգերը սովորաբար օգտագործվում են փոփոխականները կառավարելու համար, ինչպիսիք են դիրքը և արագությունը, և ամենատարածվածներն են էլեկտրական, օդաճնշական կամ հիդրավլիկ:
Առաջին էլեկտրական սերվո մեխանիզմը հիմնադրվել է H. Calendar-ի կողմից Բրիտանիայում 1896 թվականին: 1940 թվականին MIT-ը ստեղծեց հատուկ սերվո մեխանիզմների լաբորատորիա, որն առաջացել է այս թեմայի նկատմամբ էլեկտրատեխնիկայի դեպարտամենտի աճող ուշադրությունից:CNC մշակման մեջ սերվո համակարգը շատ կարևոր է ավտոմատ մշակման գործընթացով պահանջվող հանդուրժողականության ճշգրտությանը հասնելու համար:
Ավտոմատ ծրագրավորման գործիք (APT)
Ավտոմատ ծրագրավորման գործիքը (APT) ծնվել է Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտի սերվո մեխանիզմի լաբորատորիայում 1956 թվականին: Դա համակարգչային հավելվածների խմբի ստեղծագործական ձեռքբերումն է:Դա հեշտ օգտագործվող բարձր մակարդակի ծրագրավորման լեզու է, որը հատուկ օգտագործվում է CNC հաստոցների հրահանգներ ստեղծելու համար։Սկզբնական տարբերակը ավելի վաղ էր, քան FORTRAN-ը, սակայն ավելի ուշ տարբերակները վերագրվեցին Fortran-ի հետ։
Apt-ը լեզու է, որը ստեղծվել է MIT-ի առաջին NC մեքենայի հետ աշխատելու համար, որն աշխարհում առաջին NC մեքենան է:Այնուհետև այն շարունակեց դառնալ համակարգչային կառավարվող հաստոցների ծրագրավորման ստանդարտ և լայն կիրառություն գտավ 1970-ականներին։Ավելի ուշ, apt-ի զարգացումը հովանավորվեց օդուժի կողմից և ի վերջո բացվեց քաղաքացիական հատվածի համար:
Համակարգչային հավելվածների խմբի ղեկավար Դուգլաս Տ. Ռոսը հայտնի է որպես բն.Հետագայում նա ստեղծեց «համակարգչային օժանդակ դիզայն» (CAD) տերմինը:
Թվային վերահսկողության ծնունդը
Մինչև CNC հաստոցների ի հայտ գալը, առաջինը CNC հաստոցների և առաջին CNC հաստոցների մշակումն է:Թեև պատմական մանրամասների տարբեր նկարագրությունների մեջ կան որոշ տարբերություններ, առաջին CNC հաստոցը ոչ միայն պատասխան է բանակի առջև ծառացած կոնկրետ արտադրական մարտահրավերներին, այլ նաև դակիչ քարտերի համակարգի բնական զարգացումը:
«Թվային հսկողությունը նշանավորում է երկրորդ արդյունաբերական հեղափոխության սկիզբը և գիտական դարաշրջանի գալուստը, երբ մեքենաների և արդյունաբերական գործընթացների վերահսկումը անճշգրիտ նախագծերից կփոխվի ճշգրիտների»:- Արտադրող ինժեներների ասոցիացիա:
Ամերիկացի գյուտարար Ջոն Թ. Փարսոնսը (1913 – 2007) լայնորեն համարվում է թվային հսկողության հայրը:Ինքնաթիռի ինժեներ Ֆրենկ Լ. Ստուլենի օգնությամբ մտահղացել և ներդրել է թվային կառավարման տեխնոլոգիա։Որպես Միչիգանում արտադրողի որդի, Փարսոնսը 14 տարեկանում սկսեց աշխատել որպես հոր գործարանում որպես մոնտաժող: Հետագայում նա ուներ և գործարկեց մի շարք արտադրական գործարաններ ընտանեկան բիզնեսի Parsons արտադրական ընկերության ներքո:
Parsons-ն ունի առաջին NC արտոնագիրը և ընտրվել է Ազգային գյուտարարների փառքի սրահում՝ թվային հսկողության ոլորտում իր առաջնակարգ աշխատանքի համար:Պարսոնսն ունի ընդհանուր առմամբ 15 արտոնագիր, ևս 35-ը տրված է նրա ձեռնարկությանը։Արտադրող ինժեներների հասարակությունը 2001 թվականին հարցազրույց է վերցրել Փարսոնսից, որպեսզի բոլորն իմանան նրա պատմությունը նրա տեսանկյունից:
NC-ի վաղ ժամանակացույցը
1942 թ.Ջոն Թ. Փարսոնսին Sikorsky Aircraft-ի կողմից ենթապայմանագիր է տրվել ուղղաթիռի ռոտորի շեղբեր արտադրելու համար:
1944թ.Թևի ճառագայթի նախագծային թերության պատճառով նրանց արտադրած առաջին 18 սայրերից մեկը խափանվել է, ինչի հետևանքով օդաչուն մահացել է:Փարսոնսի գաղափարն այն է, որ ռոտորի սայրը մետաղով խփեն, որպեսզի այն ավելի ամուր լինի, և սոսինձն ու պտուտակները փոխարինեն հավաքույթն ամրացնելու համար:
1946 թ.մարդիկ ցանկանում էին ստեղծել արտադրական գործիք՝ շեղբեր ճշգրիտ արտադրելու համար, ինչը հսկայական և բարդ մարտահրավեր էր այն ժամանակվա պայմանների համար:Հետևաբար, Փարսոնսը վարձեց ինքնաթիռի ինժեներ Ֆրենկ Ստուլենին և երեք այլ մարդկանց հետ կազմեց ինժեներական թիմ:Սթուլենը մտածեց օգտագործել IBM դակիչ քարտեր՝ սայրի լարվածության մակարդակը որոշելու համար, և նրանք նախագծի համար վարձեցին յոթ IBM մեքենաներ:
1948 թվականին ավտոմատ հաստոցների շարժման հաջորդականությունը հեշտությամբ փոխելու նպատակը ձեռք է բերվել երկու հիմնական եղանակով՝ համեմատած ուղղակի շարժման ֆիքսված հաջորդականության սահմանման հետ, և իրականացվում է երկու հիմնական եղանակով՝ հետագծային հսկողություն և թվային կառավարում:Ինչպես տեսնում ենք, առաջինը պետք է կատարի օբյեկտի ֆիզիկական մոդելը (կամ գոնե ամբողջական գծագիր, օրինակ՝ Cincinnati cable tracer hydropower phone):Երկրորդը ոչ թե օբյեկտի կամ մասի պատկերն ամբողջացնելն է, այլ միայն այն վերացականացնելը՝ մաթեմատիկական մոդելներ և մեքենաների հրահանգներ։
1949 թ.ԱՄՆ ռազմաօդային ուժերը ծայրահեղ ճշգրիտ թևերի կառուցվածքի օգնության կարիքն ունեն:Պարսոնսը վաճառեց իր CNC մեքենան և շահեց 200000 դոլար արժողությամբ պայմանագիր՝ այն իրականություն դարձնելու համար:
1949 թ.Փարսոնսը և Ստուլենը աշխատել են Snyder machine & tool Corp.-ի հետ՝ մեքենաներ մշակելու համար և հասկացել են, որ մեքենաները ճշգրիտ աշխատելու համար իրենց սերվո շարժիչներ են անհրաժեշտ:Փարսոնսը ենթապայմանագրել է «card-a-matic ֆրեզերային մեքենայի» սերվո համակարգը Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտի սերվո մեխանիզմի լաբորատորիայի հետ:
1952 (մայիս). Փարսոնսը հայտ է ներկայացրել «Հաստոցների դիրքավորման շարժիչի կառավարման սարքի» արտոնագրի համար:Նա արտոնագիրը շնորհել է 1958 թվականին։
1952 (օգոստոս):Ի պատասխան՝ MIT-ը դիմել է «թվային կառավարման սերվո համակարգի» արտոնագրի համար։
Երկրորդ համաշխարհային պատերազմից հետո ԱՄՆ ռազմաօդային ուժերը մի քանի պայմանագրեր կնքեցին Parsons-ի հետ՝ հետագայում զարգացնելու NC մեքենաշինական նորարարությունը, որը արվել էր իր հիմնադիր Ջոն Փարսոնսի կողմից:Փարսոնսը հետաքրքրված էր MIT-ի սերվո մեխանիզմների լաբորատորիայում իրականացվող փորձերով և առաջարկեց, որ MIT-ը դառնա նախագծի ենթակապալառու 1949 թվականին՝ ավտոմատ կառավարման ոլորտում փորձաքննություն տրամադրելու համար:Հաջորդ 10 տարիների ընթացքում MIT-ը վերահսկողություն ձեռք բերեց ամբողջ նախագծի վրա, քանի որ սերվո լաբորատորիայի «երեք առանցքներով շարունակական ուղու վերահսկման» տեսլականը փոխարինեց Փարսոնսի սկզբնական հայեցակարգը՝ «կտրված դիրքում»:Խնդիրները միշտ ձևավորում են տեխնոլոգիան, սակայն պատմաբան Դեյվիդ Նոբլի կողմից արձանագրված այս հատուկ պատմությունը դարձել է տեխնոլոգիայի պատմության կարևոր իրադարձություն:
1952թ.MIT-ը ցուցադրեց իր 7 ռելսանոց ծակոտկեն գոտիների համակարգը, որը բարդ և թանկ է (250 վակուումային խողովակ, 175 ռելե, հինգ սառնարանի չափսի պահարաններում):
MIT-ի սկզբնական CNC ֆրեզերային մեքենան 1952 թվականին հիդրո Թելն էր, որը փոփոխված 3 առանցքներով Cincinnati ֆրեզերային մեքենաների ընկերություն էր:
1952 թվականի սեպտեմբերին Scientific American-ի «automatic control» ամսագրում կա յոթ հոդված «ինքնակարգավորվող մեքենայի մասին, որը ներկայացնում է գիտական և տեխնոլոգիական հեղափոխություն, որն արդյունավետորեն կձևավորի մարդկության ապագան»:
1955թ.Concord-ի հսկիչները (կազմված են MIT-ի սկզբնական թիմի անդամներից) ստեղծել են թվանշան, որը փոխարինել է MIT NC մեքենաների ծակոտկեն ժապավենը GE-ի կողմից մշակվող ժապավեն ընթերցողով:
Կասետային պահեստավորում
1958:Փարսոնսը ստացավ ԱՄՆ 2820187 արտոնագիրը և բացառիկ լիցենզիան վաճառեց Bendix-ին:IBM-ը, Fujitsu-ն և General Electric-ը բոլորն էլ ենթալիցենզիա ստացան այն բանից հետո, երբ սկսեցին մշակել իրենց սեփական մեքենաները:
1958:MIT-ը հրապարակեց զեկույց NC-ի տնտեսագիտության վերաբերյալ, որը եզրակացրեց, որ ներկայիս NC մեքենան իրականում ժամանակ չի խնայում, այլ գործարանի արտադրամասից աշխատուժը տեղափոխում է ծակոտկեն գոտիներ պատրաստող մարդկանց:
Հրապարակման ժամանակը՝ Հուլիս-19-2022