HISTORIA POWSTANIA MASZYN CNC

Ludzie za pomocą maszyn ułatwiali sobie życie od stuleci. Wszelkie wynalazki ludzkości rodziły się z potrzeby chwili i niestety lenistwa. Maszyny miały przede wszystkim zastępować pracę fizyczną człowieka, ułatwiać mu ją,  czynić przyjemniejszą.

Aby zrozumieć jak złożonym procesem  było powstanie pierwszej obrabiarki cnc prześledźmy najpierw historię wynalazków z których zbudowana jest maszyna cnc.

ROK 1890 – system kart do perforowania danych

Pierwotne karty do przechowywania danych powstały już w 1804 r i służyły do kontrolowania krosien tkackich.  Początkowo określały gdzie można aktywować lub nie różne haczyki, tak aby nałożyć nić tekstylną według pożądanego wzoru. Wzorów mogło być nieskończenie wiele w różnorodnych korelacjach,  ponieważ karty te mogły być ze sobą łączone na łańcuchach o dowolnej długości. Ten wynalazek pozwolił na dalszy rozwój przechowywania danych W 1890 r inżynier Herman Hollerith zaczął eksperymentować z metodologią odczytu tych kart i urządzeniami do tego niezbędnymi. Opracował swój własny system kart  do spisu powszechnego ludności w 1890 roku w USA – jednocześnie stając się prekursorem nauki o przetwarzaniu danych. Herman Hollerith założył własną firmę która sprzedawała wynalezione  przez niego maszyny i technologie kart do przechowywania danych. W późniejszym okresie jego firma stała się częścią IBM – wynalazek ten był początkiem komputerowego przechowywania danych.

ROK  1928 – Taśma magnetyczna

Niemieccy wynalazcy byli prekursorami odkrycia technologii rejestrowania, wysyłania i przechowywania danych oraz technik rejestrowania sygnałów magnetycznych na ośrodku przewodzącym. W 1928 r  Fritz Pfleumer jako pierwszy opatentował taśmę magnetyczną. Z tym wynalazkiem związanych jest wiele historii szpiegowskich. Po zwycięstwie Aliantów nad Niemcami w 1945 roku Amerykanie postawili sobie za cel przejęcie tej technologii.   Udało im się to skutecznie. Pierwsze maszyny CNC przenosiły duże ilości informacji cyfrowych właśnie za pomocą taśmy magnetycznej.

ROK 1929 – śruba pociągowa

Nie jest to wynalazek niezbędny do powstania czy też działania maszyn CNC niemniej jednak ułatwił ich funkcjonowanie, gdyż był to najbardziej niezawodny sposób na przekształcenie ruchu obrotowego w ruch liniowy. Śruba kulowa została wynaleziona w Teksasie w 1929 roku przez Rudolpha Boehm. Zalety tego rozwiązania przy pierwszych maszynach CNC – śruba zapewnia niskie tarcie oraz dużą powtarzalność ze względu na zamontowanie na precyzyjnym wale Śrubowym.

 II wojna światowa – Silniki serwo

Nie można podać dokładnej daty powstania serwonapędów,  gdyż są one składową wielu wcześniejszych odkryć i postępów technologicznych tj. akumulatory, przewodność elektryczna , systemy sprężenia zwrotnego w zamkniętej pętli. Niewątpliwie rozwój serwomotorów przyspieszyła II wojna światowa. Wówczas to seronapędy wspomagały kierowaniem rozmieszczenia radarów i dział przeciwlotniczych. Zasada działania silników serwo jest prosta: przekształcającą one ruch obrotowy na odległość liniową. Kodery serwonapędów wysyłają sygnały elektryczne , które dają  dokładne odczyty ich pozycji obrotowej. Po połączeniu z wałkiem śruby w maszynie CNC oznacza to, że jeśli silnik serwo obraca się o ułamek stopnia, śruba kulowa przesunęłaby się wzdłuż jednej osi dokładnie w odległości liniowej, a enkoder wyświetli to jako odczyt. Jest to niezbędny interfejs w tłumaczeniu informacji cyfrowych na ruch fizyczny. Wszystkie obrabiarki CNC polegają na takich silnikach do kontrolowania swoich pozycji na każdej osi.

Wszystkie opisane powyżej odkryci przyczyniły się jako składowa do powstania kompletnych systemów CNC.  Pierwsze maszyny cnc  związane były z przemysłem lotniczym. Poszczególne części samolotów wymagały części powtarzalnych i precyzyjnych – praca człowieka nie zapewniała takich parametrów. Rozpoczęto pierwsze prace nad postaniem systemów sterowanych numerycznie.

Pierwsze plotery frezujące  powstały zaraz po drugiej wojnie światowej. Pionierem systemu sterowania numerycznego był  John T. Parsons. Wynalazca, pracował dla firmy swojego ojca w Traverse City, Michigan. We współpracy z inżynierem, którego wynajął, Frankiem Stulenem, wspólnie opracowali proces z wykorzystaniem czytnika kart dziurkowanych IBM, aby dokładnie obliczyć krzywiznę śmigłowców  potrzebną nowo utworzonym siłom powietrznym USA. Ich praca, która była rewolucyjna jak na tamte czasy, doprowadziła do stworzenia numerycznych procesów sterowania, które służyły jako prekursor maszyn CNC. Od 1949 r Parson i Stullen wraz z MIT’s Servomechanisms Laboratory projektowali maszynę do wytwarzania precyzyjnych części maszyn w oparciu o sterowanie cyfrowe. Efektem ich badań i prac było powstanie w 1952 roku maszyny sterowanej numerycznie. Powstanie pierwszej konstrukcji było niebotycznie drogie – koszt wynosił ok 2 milionów dzisiejszych dolarów – ze względu na wysokie koszty  siły powietrzne wstrzymały wnioski o kontynuowanie projektu badawczego.

Jednocześnie pracę nad maszynami CNC rozpoczęła mała Fabryka Maszyn CNC – firma obrabiarkowa  Giddings & Lewis. Jej prace zostały uwieńczone sukcesem. Inżynierom tej firmy udało się opracować maszynę przy użyciu czytników taśm magnetycznych(zamiast kart dziurkacza). Maszyna opracowana w 1957 roku  przez  Giddings & Lewis była znacznie tańsza w produkcji, poza tym poprawiła się jakość wykonywanych detali i wydajność maszyny.

Od tamtej pory maszyny sterowanie numerycznie przechodzą ciągle udoskonalenia. Dzisiaj można spotkać nowoczesne obrabiarki portalowe 5 -osi, frezarki cnc, plotery frezujące, obrabiarki cnc,  cuttery o zróżnicowanych obszarach i przeznaczeniu. technologia CNC wciąż się rozwija, aby udoskonalać I przyspieszać wytwarzanie wielu otaczających  nas przedmiotów.

W następnym artykule zaprezentujemy wam dalszy rozwój CNC.