De geschiedenis van CNC-machines

Een moderne steunpilaar van productie en productie, computer numerieke besturing, of CNC, gaat terug tot de jaren 1940 toen de eerste Numerical Control, of NC, machines opkwamen. Voor die tijd verschenen echter draaimachines. In feite werd in 1751 een machine uitgevonden die werd gebruikt om handgemaakte technieken te vervangen en de precisie te vergroten. Het zou nog even duren voordat het concept de mogelijkheden zou overnemen van een modern CNC-productiebedrijf.

De bewerkingstechnieken die leidden tot CNC-productie markeerden het begin van de industrialisatie. De huidige definitie van CNC-bewerking is specifieker. Het gaat om het invoeren van 3D-bestanden in een computer, die een programma uitvoert dat de beweging van gereedschappen in een bewerkingscentrum bestuurt. Het proces is volledig geautomatiseerd, van de as en rotatiesnelheid van snijgereedschappen tot het bereiken van de gewenste afmetingen van het onderdeel.

Wat is een CNC-machine?

Een CNC-machine is een systeem dat meerdere gereedschappen combineert (inclusief boren, draaibanken en freesgereedschappen), die zijn ingebouwd in cellen waaruit de machine ze kan selecteren en gebruiken. Het is ontworpen om driedimensionale onderdelen te vervaardigen. De eenvoudigste machines bewegen in één of twee assen. Aan de andere kant hebben meer geavanceerde systemen beweging op de X- en Y-as en kunnen ze longitudinaal in de Z-as bewegen. Velen zijn in staat om te draaien en zelfs onderdelen automatisch om te draaien, zodat het materiaal aan alle kanten kan worden gesneden zonder handmatige tussenkomst.

De vroege dagen van CNC-werk

Hoewel het idee al een tijdje bestond, werd het eerste concept voor numerieke besturing pas in 1949 ontwikkeld. John T. Parsons, een vroege computerpionier, ontwikkelde het als onderdeel van een onderzoeksproject van de luchtmacht dat werd uitgevoerd aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT). In het Servomechanisms Laboratory van het instituut werd een experimentele freesmachine gebouwd met als doel gemotoriseerde assen te gebruiken om helikopterbladen en stijvere huiden voor vliegtuigen te produceren.

Parsons Corporation in Traverse City, Michigan, ging al vóór de MIT-samenwerking aan de slag met het eerste systeem. Parsons was in staat om een ​​IBM 602A multiplier te gebruiken om de vleugelprofielcoördinaten te berekenen. De datapunten werden ingevoerd in een Zwitserse boormachine door ponskaarten in het systeem te voeren. Voorgeprogrammeerde informatie zou kunnen worden gebruikt om onderdelen voor helikopters te produceren; dit was de voorloper van het programmeren van CNC-machines.

Het idee werd verder ontwikkeld en in 1952 introduceerde Richard Kegg (in samenwerking met MIT) de Cincinnati Hydro-Tel, een 28-inch contourfreesmachine met verticale spil. De commerciële introductie kwam met een patent voor een "motorgestuurd apparaat met positioneringsmachine". Het eerste prototype, hoewel het werd gebruikt met papieren tape met acht kolommen, een tapelezer en een elektronisch regelsysteem met vacuümbuizen, werd een focus voor toekomstige ontwikkelingen.

Vroege CNC-machines in de jaren 1940 en 1950 gebruikten ponsband, die toen veel werd gebruikt in telecommunicatie en gegevensopslag. Deze technologie werd vervangen door analoge computertechnologieën. Van de jaren zestig tot de jaren zeventig kwamen digitale technologieën op, waardoor het productieproces geautomatiseerd en efficiënter werd.

Parsons werd bekroond voor zijn vroege werk. In 1968 ontving hij de eerste Joseph Marie Jacquard Memorial Award van de Numerical Control Society. De Society of Manufacturing Engineers kende hem in 1975 een ere-plaquette toe, waarop Parsons "De Vader van de Tweede Industriële Revolutie" werd genoemd.

Evolutie van de huidige CNC-fabriek

De sterk geautomatiseerde motion control-systemen die fabrikanten nu gebruiken, zijn nog steeds gebaseerd op de drie primaire componenten van hun voorgangers. Ze vereisen een commandofunctie (of het nu een digitaal of analoog systeem is, een nokvolger of een klephendel om het te activeren); een aandrijf-/bewegingssysteem zoals een motor, cilinder, klep of koppeling; en een systeem dat feedback geeft, zoals een encoder. In vroege NC-machines zou een besturingsniveau op een nok rijden. Op zijn beurt zou de motor draaien om de machine te laten werken, maar als de feedbackkabel brak, kon de vloeistofstroom niet worden gestopt.

Moderne CNC-machines worden elektronisch bestuurd, dus dit scenario is hoogst onwaarschijnlijk. De eindresultaten zijn nu beter voorspelbaar. Ze kunnen ook vrijwel elk soort materiaal gebruiken, inclusief metaal, hout, plastic, glasvezel of schuim.

Daarnaast zijn er nieuwe vormen van verspanen ontwikkeld. Gebruikmakend van hetzelfde concept als CNC-bewerking, omvatten ze bewerkingen met elektronenstralen, bewerkingen met elektrische ontlading en fotochemische bewerkingen. Deze en andere worden vaak geselecteerd op basis van het materiaal dat in het massaproductieproces wordt gebruikt. Ook gebruikelijk zijn laser-, autogeen-, waterstraal- en plasmasnijmachines.

Voortbouwen op Rapid Prototyping

Het perspectief van rapid prototyping is in de loop der jaren veranderd, maar het concept werd toegepast vanaf de allereerste ponsband, numerieke controlesystemen. Voor die tijd werden alle onderdelen met de hand bewerkt; zelfs ponsbandsystemen brachten een revolutie teweeg in het proces. Tegenwoordig zijn er veel prototyping-opties om uit te kiezen, afhankelijk van het gebruikte materiaal, de economie en de complexiteit van CNC-onderdelen.

De beschikbare gereedschappen en draaiassen maken CNC-machines nog steeds aantrekkelijk en uiterst nuttig. Met de komst van 3D-printen beginnen deze voordelen hun beperkingen te vertonen. Een 3D-printer kan complexe onderdelen produceren, inclusief hun interne componenten. Afhankelijk van de toepassing kunnen de materiaalkeuzes beperkt zijn, dus CNC-systemen blijven de voorkeur genieten, vooral voor de ontwikkeling van prototypen.

Betekenis van CNC-productie vandaag

De rol van traditionele machinisten vervaagt snel. In de 21e eeuw groeit de vraag naar CNC-specialisten. Organisaties zoals het Institute for Technical Trades bieden trainingen aan om machinisten uit te rusten met de vaardigheden die nodig zijn om voor werkgevers op dit gebied te werken. In veel sectoren zijn de baanvooruitzichten robuust; sommigen voorspellen dat technologische banen, zoals het bedienen van CNC-apparatuur, 40% van de toekomstige vacatures zullen uitmaken.1

CNC-productiebewerking met Laszeray Technology LLC

Wij zijn een full-service CNC-productiebedrijf gespecialiseerd in CNC-bewerking en rapid prototyping voor de lucht- en ruimtevaart, olie en gas, medische apparatuur, transport, elektronica en andere i

nindustrieën. Onze bewerkingen omvatten vier- en vijfassige mogelijkheden. We kunnen draaibanken, molens, slijpmachines, bovenfrezen en kraanliften toepassen op productieruns.

Bel vandaag nog 440-582-8430 voor meer informatie over onze productiecapaciteiten, productontwikkeling en ontwerptechniek en CNC-bewerkingsservices, uitgevoerd in onze ISO-gecertificeerde, in Ohio gevestigde temperatuurgecontroleerde faciliteit.

Bron:

1. https://www.instituteoftechnicaltrades.com/blog/history-computer-numerical-control/