История токарных станков с ЧПУ

Сегодня cтанки с ЧПУ (числовое программное управление) являются важнейшей частью производственного процесса, позволяя производить детали  с высокой точностью обработки, в большом количестве и с большой легкостью. ЧПУ - это современная концепция в производстве и обрабатывающей промышленности. Однако следует помнить, что основой числового программного управления (ЧПУ) является числовое управления (ЧУ). До того, как токарный станок стал компьютеризированным его история уходит далеко в прошлое. Первое доказательство использования токарного станка относится к 1300 году до нашей эры в Древнем Египте.

Хотя история фрезерного станка немного туманна, некоторые историки приписывают появление станка Эли Уитни. Другие говорят о таких изобретателях как, Симеон Норт, капитан Джон Х. Холл, Роберт Джонсон, Розуэлл Ли и Томас Бланчард.

В 1938 году был впервые изобретен ручной фрезерный станок который обычно называют коленчато-колонным. Вскоре после этого, особенно в 40-х и 50-х годах, широко обсуждалась идея станков с числовым управлением, которая по итогу переросла в автоматизацию станков с использованием логики программирования в качестве основы. Пользователи начали модифицировать ручные станки в станки с ЧУ, используя двигатели для управления и перемещения станков. Машины использовали систему перфолент, благодаря чему ручки управления перемещались на необходимые позиции. Появление компьютерных технологий в числовом управлении - это то, что создало систему числового программного управления (ЧПУ).

Следующий этап развития произошел после Второй мировой войны, когда станки с числовым управлением стали использоваться повсеместно. Это было, когда Джон Парсонс искал способы улучшить самолеты, делая для них жесткую обшивку. Это привело к серии важнейших исследовательских проектов ВВС, которые были организованы в Массачусетском технологическом институте (MIT).

Исследования начались в 1949 году. После предварительных этапов исследований и планирования профессор Дж.Ф. Реинтьес вместе со своей командой разработал экспериментальный фрезерный станок. В 1952 году Ричард Кегг совместно с Массачусетским технологическим институтом создал первый фрезерный станок с ЧПУ Cincinnati Milacron Hydrotel. В 1958 году, через пять лет после этого, он запатентовал "устройство с моторным управлением для позиционирования станка". Это ознаменовало официальное коммерческое рождение технологии.

Это произошло, когда токарные станки стали более продвинутыми с появлением отдельных электрических двигателей, которые позволили повысить надежность и мощность в сочетании с небольшой площадью. По мере того как машины становились все более совершенными, G-код (G-код — условное именование языка программирования устройств с числовым программным управлением) заменил системы перфолент.

В 1958 году стандартный G-код был впервые использован в СЕРВОМЕХАНИЗМАХ MIT, а затем стандартизирован Альянсом электронной промышленности. В 60-е годы - появился САПР (система автоматизированного проектирования) для целей визуализации еще до того, как был актуализирован физический прототип. Автоматизированное производство (CAM) и САПР (CAD) были синонимами с момента их создания, учитывая, что дизайн G-кода, используемый для работы с ЧПУ, будет нуждаться в деталях, которые есть только у CAM-систем.

Перед проектами Массачусетского технологического института, Parsons Corporation, расположенная в Траверс-Сити в Мичигане, создала систему, которая производит шаблоны для лопастей вертолетов. Джон Парсон был основателем компании и нашел способ вычисления координат аэродинамического профиля на множителе IBM 602A. Он моторизовал оси машин для изготовления этих лезвий. Он ввел данные в швейцарский кооординатно-расточный станок. Это считается отправной точкой метода обработки с ЧПУ.

Он изготавливал шаблоны лопастей вертолета путем подачи перфокарт, которые считывались и производились на основе уже запрограммированной информации. По мере того как технология численного управления продвинулась в 60-е и 70-е годы, стала появляться более знакомая нам форма станка с ЧПУ. В 60-х годах операторы вводили последовательности, используя буквенно-цифровые системы, записанные на дискетах и лентах. В 70-х годах цифровая вычислительная техника вступила в борьбу и появились более сложные элементы управления, в которых компьютерное управление ЧПУ может взаимодействовать непосредственно с оператором.

Сегодня люди могут приобрести или даже спроектировать свои собственные станки с ЧПУ. А с учетом того, насколько продвинутыми и необходимыми стали компьютеры в 21 веке, это обычное дело - находить станки с ЧПУ во всех отраслях промышленности. Наличие программного обеспечения с открытым исходным кодом и компьютерных систем позволило токарным станкам с ЧПУ быть разнообразными, эффективными, быстрыми, точными и иметь низкую стартовую цену.

С инструкцией по сборке собственного фрезерного станка с ЧПУ вы можете ознакомиться в нашем блоге.

Хотя в истории технологии ЧПУ произошли существенные изменения, есть некоторые краеугольные камни, которые все еще остаются неизменными. Все автоматизированные машины управления движением, начиная от простых и до высокоразвитых систем, все еще нуждаются в трех основных компонентах. Они представляют собой систему привода/движения, командную функцию и систему обратной связи.

Теперь, когда мы рассмотрели раннюю историю токарных и фрезерных станков, давайте поговорим о современном использовании этих инструментов. Станки с ЧПУ имеют программу, управляющую движением инструментов, которая определяет функцию обработки на обрабатываемом блоке. Во время точения она определяет ось вращения и ось вращения фрезы. Фрезерный станок с тремя или пятью осями управляется компьютером и полностью автоматизирован. Маршрут фрезы обозначается 3D-файлом, введенным в компьютер, вырезая нужную деталь из блока. Это один из методов "вычитания", который является недорогим и быстрым для производства от одной до десяти частей. Детали будут изготовлены с использованием подходящего материала и идентичных деталей. Существует множество видов отделки, которые могут быть выполнены.

Благодаря автоматизации процесса, время на производство деталей сокращается в разы. Также наличие ЧПУ позволяет добавить сложные элементы в проекты. Хотя сложные формы и кривые можно резать с помощью ручной фрезы, станок с ЧПУ позволяет оператору создавать эти формы с большей скоростью и точностью. Со временем, возможность изготовления деталей на станках с ЧПУ привела к разработке более экономичных и эффективных комплектующих.

В связи с тем, что доступ к системам CAD становится проще, проекты становятся все более индивидуальными и сложными. По мере того, как барьеров на пути проектирования деталей становятся все меньше, происходит некоторое упрощение производственного процесса (G-код, CAM, фрезерование и т.д.). Будущее ЧПУ, безусловно, светлое и выглядит довольно безгранично, а предоставление легкого доступа к нему поможет миру изобретений и производства расти. Таким образом, все больше и больше производителей смогут воспользоваться преимуществами технологии, а также интегрировать токарные станки с ЧПУ в своё производство.

ЧПУ, как правило, имеет впечатляющую и долгую историю, и по мере развития технологий в будущем, возможно, появятся более невероятные элементы, которые стоит добавить к его уже престижной истории. Только время покажет, когда рост производства дойдет до той ступени, что использование робототехники и автоматизированных систем будет практически в каждой области.

Машины с ЧПУ предназначены для производства широкого спектра изделий. По этой причине существует также несколько типов станков с ЧПУ, которые обычно используются. Они не являются вашими повседневными машинами и требуют много усилий и обучения, чтобы сделать высококачественную коммерческую продукцию. Все они используют G-код, который является стандартным языком станков с ЧПУ. Каждый отдельный тип станка с ЧПУ служит определенной цели. Вот лишь некоторые из них:

• Токарные станки с ЧПУ
• Фрезерный станок с ЧПУ
• Плазменные резаки с ЧПУ
• Электроэрозионные станки с ЧПУ
• Станки для лазерной резки с ЧПУ

P.S. Понравилась статья? Ставьте лайк и делитесь с друзьями!