• 數值控制史

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    數值控制史

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    數控(NC)的歷史始于機床自動化首次結合抽象可編程邏輯的概念,并隨著計算機數控(CNC)技術的不斷發展而延續至今。xxx臺NC機器是在1940年代和1950年代建造的,基于現有的工具,這些工具用電機進行了修改,電機移動控制裝置以跟隨穿孔帶上輸入系統的點。這些早期的伺服機構被模擬和數字計算機迅速增強,創造了徹底改變加工過程的現代數控機床。

    早期的自動化形式

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    凸輪

    機床控制的自動化始于19世紀,它使用凸輪來演奏機床,就像凸輪長期以來演奏音樂盒或操作精致的布谷鳥鐘一樣。ThomasBlanchard制造了他的仿槍車床(1820年代至30年代),而ChristopherMinerSpencer等人的工作將炮塔車床發展成螺絲機(1870年代)。到xxx次世界大戰(1910年代)時,基于凸輪的自動化已經達到了高度先進的狀態。然而,通過凸輪實現的自動化與數字控制有著根本的不同,因為它不能被抽象地編程。凸輪可以對信息進行編碼,但是從抽象級別(工程圖、CAD模型或其他設計意圖)獲取信息到凸輪中是需要加工或歸檔的手動過程。相比之下,數字控制允許使用數字和編程語言等抽象概念將信息從設計意圖轉移到機器控制。19世紀存在各種形式的抽象可編程控制:提花織機、自動琴和查爾斯·巴貝奇等人開創的機械計算機。從那個世紀開始,這些發展具有與機床控制自動化融合的潛力,但這種融合直到幾十年后才發生。

    示蹤劑控制

    液壓技術在基于凸輪的自動化中的應用導致了使用手寫筆跟蹤模板的跟蹤機器,例如巨大的Pratt&WhitneyKellerMachine,它可以復制幾英尺寬的模板。另一種方法是記錄和回放,在1950年代由通用汽車(GM)開創,它使用存儲系統記錄人類機械師的動作,然后按需回放。即使在今天,類似的系統也很常見,尤其是教學車床,它可以讓新機械師親身體驗這個過程。然而,這些都不是數字可編程的,并且在過程中的某些時候需要經驗豐富的機械師,因為編程是物理的而不是數字的。

    伺服和同步

    完全自動化的一個障礙是加工過程所需的公差,通常為千分之一英寸。盡管將某種控件連接到穿孔卡片等存儲設備很容易,但確保控件以所需的精度移動到正確的位置是另一個問題。工具的移動導致控件上的力發生變化,這意味著線性輸入不會導致工具的線性運動。換句話說,像提花織機這樣的控制裝置不能在機床上工作,因為它的動作不夠強大。被切割金屬用比控制適當抵消的更大的力量反擊它。該領域的關鍵發展是引入了伺服機構,該機構產生強大的受控運動,具有高度準確的測量信息。將兩個伺服器連接在一起產生了同步,遠程伺服器的運動與另一個伺服器的運動精確匹配。使用各種機械或電氣系統,可以讀取同步器的輸出以確保發生正確的運動(換句話說,形成閉環控制系統)。同步器可用于加工控制的xxx個嚴肅建議是由在通用電氣(GE)工作的瑞典移民到美國的ErnstFWAlexanderson提出的。亞歷山大森一直致力于解決扭矩放大問題,該問題允許機械計算機的小輸出驅動非常大的電機,通用電氣將其用作美國海軍艦艇更大的火炮鋪設系統的一部分。與機械加工一樣,火炮鋪設需要非常高的精度——只有幾分之一度——而且炮塔運動過程中的力是非線性的,尤其是當船只在波浪中傾斜時。1931年11月,亞歷山大森向工業工程部建議,可以使用相同的系統來驅動機床的輸入,使其能夠遵循模板的輪廓,而無需像凱勒機這樣的現有工具所需的強烈物理接觸。他說這是一個直接的工程開發問題。然而,從業務發展的角度來看,這個概念已經超前了,直到幾年后,當其他人開創了該領域時,通用電氣才認真對待此事。

    帕森斯公司和西科斯基

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    NC的誕生通常歸功于在密歇根州特拉弗斯城的Parsons公司工作的JohnT.Parsons和FrankL.Stulen。由于這一貢獻,他們于1985年共同獲得了國家技術獎章,以xxx化生產具有機器數字控制的汽車和飛機。1942年,前福特Trimotor生產負責人比爾·斯托特告訴帕森斯直升機將成為下一件大事。他打電話給西科斯基飛機公司詢問可能的工作,并很快得到了一份在旋翼槳葉中建造木制縱梁的合同。當時,轉子葉片(旋轉機翼)的制造方式與固定機翼相同,由一根長管狀鋼梁組成,其上設置有縱梁(或更準確地說是肋條),以提供空氣動力學形狀,然后覆蓋有一個緊張的皮膚。轉子的縱梁是根據西科斯基提供的設計建造的,該設計作為定義輪廓的一系列17個點發送給帕森斯。然后帕森斯不得不用法國曲線填充這些點以生成輪廓。構建了一個木制夾具以形成輪廓的外部,形成縱梁的木片被置于夾具內部的壓力下,因此它們形成了適當的曲線。然后在該輪廓內組裝了一系列桁架構件以提供強度。在一家廢棄的家具廠開始生產并提高產量后,其中一個刀片出現故障,并被追查為晶石的問題。至少一些問題似乎源于將縱梁上的金屬環點焊到金屬翼梁上。項圈在施工期間內置在縱梁中,然后滑到翼梁上并焊接在適當的位置。Parsons提出了一種使用粘合劑將縱梁直接連接到翼梁上的新方法,這是以前從未在飛機設計上嘗試過的。這一發展促使帕森斯考慮使用沖壓金屬縱梁代替木材的可能性。這些不僅更堅固,而且更容易制造,因為它們將消除木材上復雜的鋪層、膠水和螺釘緊固。在金屬沖頭中復制它需要用工具鋼制成的金屬切削工具代替木制夾具。考慮到復雜的輪廓,這樣的設備不容易生產。為了尋找想法,帕森斯訪問了賴特菲爾德,拜訪了螺旋槳實驗室旋轉翼分部的負責人弗蘭克·L·斯圖倫。在他們的談話中,Stulen得出的結論是,帕森斯并不真正知道他在說什么。帕森斯意識到斯圖倫已經得出了這個結論,并當場聘用了他。Stulen于1946年4月1日開始工作,并聘請了三名新工程師加入他的行列。Stulen的兄弟在CurtisWrightPropeller工作,并提到他們正在使用打孔卡計算器進行工程計算。Stulen決定采用這種想法對旋翼進行應力計算,這是對直升機旋翼的xxx次詳細的自動計算。當Parsons看到Stulen用穿孔卡片機做什么時,他問Stulen是否可以用它們來生成一個有200個點而不是給定的17個點的輪廓,并用銑削刀具的半徑偏移每個點。如果您在這些點中的每一個進行切割,它將產生相對準確的縱梁切割。這可以切割工具鋼,然后輕松地銼成光滑的模板,用于沖壓金屬縱梁。Stullen制作這樣的程序沒有問題,并用它來生成大型數字表格,這些表格將被帶到機器地板上。在這里,一位操作員將圖表上的數字讀給另外兩位操作員,X軸和Y軸各一位操作員。對于每對數字,操作員會將切割頭移動到指定的位置,然后降低工具進行切割。這被稱為按數字方法,或者更專業地稱為切入定位。它是當今2.5軸加工(兩軸半加工)的勞動密集型原型。

    在NC打卡和xxx次嘗試

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    那時,Parsons構思了一種全自動機床。輪廓上有足夠多的點,不需要手動清理它。但是,通過手動操作,通過使零件與輪廓更接近所節省的時間被移動控件所需的時間所抵消。如果機器的輸入直接連接到讀卡器,則此延遲以及任何相關的手動錯誤將被消除,并且點數可以顯著增加。這樣的機器可以根據命令反復打出完全準確的模板。但當時帕森斯沒有資金來發展他的想法。當帕森斯的一位推銷員訪問賴特機場時,他被告知新成立的美國空軍在使用新型噴氣動力設計時遇到的問題。他問帕森斯是否有什么可以幫助他們的。帕森斯向洛克希德展示了他們對自動化工廠的想法,但他們并不感興趣。他們決定使用5軸模板復印機生產縱梁,從金屬模板切割,并且已經訂購了昂貴的切割機。但正如帕森斯所說:現在想象一下這種情況。洛克希德公司已簽約設計一臺機器來制造這些機翼。這臺機器有五個刀具運動軸,每個軸都使用模板進行跟蹤控制。沒有人使用我制作模板的方法,所以想象一下他們有多大機會用不準確的模板制作出準確的翼型。帕森的擔憂很快就成真了,洛克希德公司聲稱他們可以解決問題的抗議最終還是空洞的。1949年,空軍為帕森斯安排了資金,讓他自己制造機器。與SnyderMachine&ToolCorp的早期合作證明,直接從電機驅動控制裝置的系統未能提供設置機器以實現完美平滑切割所需的精度。由于機械控制沒有以線性方式響應,你不能簡單地用給定的功率驅動它,因為不同的力意味著相同的功率不會總是在控制中產生相同的運動量。不管你包括多少點,大綱仍然是粗略的。Parsons遇到了同樣的問題,該問題阻礙了提花式控制與機械加工的融合。

    xxx臺商用數控機床

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    1952年,在xxx期間對測距儀進行了大量防御工作的Arma公司宣布推出由FWCunningham博士開發的xxx臺商用數控車床。Arma的xxx臺自動車床于1948年制造,并于1950年發布。

    帕森斯公司和麻省理工學院

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    這不是一個不可能解決的問題,但需要某種反饋系統,如selsyn,以直接測量控件實際轉動了多遠。面對構建這樣一個系統的艱巨任務,Parsons于1949年春天求助于GordonS.Brown在MIT的伺服機構實驗室,該實驗室在機械計算和反饋系統方面處于世界xxx地位。在xxx期間,該實驗室建造了許多復雜的電機驅動設備,例如波音B-29超級堡壘的機動炮塔系統和SCR-584雷達的自動跟蹤系統。他們自然適合將技術轉移到帕森斯的自動數字機器原型中。麻省理工學院團隊由威廉·皮斯領導,詹姆斯·麥克多諾協助。他們很快得出結論,帕森斯的設計可以xxx改進;如果機器不是簡單地在A點和B點切割,而是在點之間平滑移動,那么它不僅可以進行完美平滑的切割,而且可以用更少的點進行切割——銑床可以直接切割線而不是定義大量切割點來模擬一條線。Parsons、麻省理工學院和空軍之間達成了一項三方協議,該項目于1949年7月至1950年6月正式運行。合同要求建造兩臺Card-a-matic銑床、一臺原型機和一臺生產型銑床系統。兩者都將交給Parsons連接到他們的一個工廠,以便開發一個可交付的用于切割縱梁的系統。相反,麻省理工學院在1950年購買了自己多余的辛辛那提銑床公司Hydro-Tel磨機,并直接與空軍簽訂了一份新合同,使帕森斯無法進一步發展。帕森斯后來評論說,他從來沒有想過像麻省理工學院這樣有名望的人會故意繼續并接管我的項目。盡管該開發已交給麻省理工學院,但帕森斯于1952年5月5日申請了用于定位機床的電機控制裝置的專利,從而引發了麻省理工學院于1952年8月14日提交的數控伺服系統申請。帕森斯獲得了美國專利2,820,1871958年1月14日,公司將獨家許可出售給Bendix。IBM、富士通和通用電氣在已經開始開發自己的設備后都獲得了分許可。

    麻省理工的機器

    麻省理工學院在各種手輪輸入上安裝了齒輪,并用與電機相連的滾子鏈驅動它們,機器的三個軸(X、Y和Z)各有一個。相關的控制器由五個冰箱大小的機柜組成,這些機柜加起來幾乎和它們所連接的工廠一樣大。其中三個機柜包含電機控制器,每個電機一個控制器,另外兩個是數字讀取系統。與Parsons最初的穿孔卡片設計不同,麻省理工學院的設計使用標準的7軌穿孔帶作為輸入。其中三個軌道用于控制機器的不同軸,而其他四個則編碼各種控制信息。磁帶在一個機柜中讀取,該機柜還裝有六個基于繼電器硬件寄存器,每個軸兩個。對于每次讀取操作,先前讀取的點被復制到起點寄存器中,而新讀取的點被復制到終點寄存器中。磁帶被連續讀取,寄存器中的數字隨著控制軌道中遇到的每個孔而遞增,直到遇到停止指令,一行四個孔。最后一個柜子裝有一個時鐘,它通過寄存器發送脈沖,比較它們,并生成在點之間插值的輸出脈沖。例如,如果這些點相距很遠,則輸出將在每個時鐘周期都有脈沖,而相距很近的點只會在多個時鐘周期后產生脈沖。脈沖被發送到電機控制器中的求和寄存器中,每次接收到的脈沖數都會增加。求和寄存器連接到數模轉換器,隨著寄存器中的計數增加,該轉換器增加了電機的功率,從而使控件移動得更快。寄存器由連接到電機和磨機本身的編碼器遞減,這將使每旋轉一度的計數減少一。一旦到達第二個點,計數器將保持為零,時鐘的脈沖將停止,電機將停止轉動。控制器每旋轉1度,切割頭就會移動0.0005英寸。程序員可以通過選擇靠近的點來控制切割的速度以進行慢速運動,或者選擇較遠的點以進行快速運動。該系統于1952年9月公開展示,出現在當月的《科學美國人》上。麻省理工學院的系統在任何技術上都取得了巨大的成功,它可以以極高的精度快速進行任何復雜的切割,而這種切割是手工無法輕易復制的。然而,該系統非常復雜,包括250個真空管、175個繼電器和眾多移動部件,降低了其在生產環境中的可靠性。它也很貴。提交給空軍的總賬單為360,000.14美元(2005年為2,641,727.63美元)。在1952年到1956年間,該系統被用于為多家航空公司進行多項一次性設計,以研究其潛在的經濟影響。

    NC的擴散

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    空軍數控和銑床項目于1953年正式結束,但在Giddings和Lewis機床公司和其他地點繼續開發。1955年,MIT團隊中的許多人離開成立了ConcordControls,這是一家由Giddings支持的商業NC公司,生產Numericord控制器。Numericord與麻省理工學院的設計相似,但用通用電氣正在開發的磁帶閱讀器取代了穿孔帶。磁帶包含許多不同相位的信號,這些信號直接編碼了各種控制的角度。磁帶在控制器中以恒定速度播放,控制器將其一半的selsyn設置為編碼角度,而遠程端連接到機器控制器。設計仍然在紙帶上編碼,但是磁帶被轉移到讀/寫器上,然后將它們轉換成磁性形式。然后可以在地板上的任何機器上使用磁帶,從而xxx降低了控制器的復雜性。NumericordNC5專為生產用于飛機剝皮機的高精度模具而開發,于1955年在G&L位于威斯康星州豐杜拉克的工廠投入使用。MonarchMachineTool還從1952年開始開發了數控車床。他們在1955年芝加哥機床展(今天的IMTS的前身)上展示了他們的機器,以及其他一些帶有穿孔卡片或紙帶機器的供應商要么是完全開發的,要么是原型形式的。其中包括Kearney和Trecker的Milwaukee-MaticII,它可以在數控下改變其切削工具,這是現代機器的一個共同特征。波音公司的一份報告指出,數控已經證明它可以降低成本、縮短交貨時間、提高質量、減少工具并提高生產力。”盡管有這些發展,以及少數用戶的熱烈評論,但NC的使用速度相對較慢。正如帕森斯后來指出的:NC概念對制造商來說是如此陌生,并且如此緩慢地流行起來,以至于美國陸軍自己最終不得不制造120臺NC機器并將它們出租給各個制造商以開始普及其使用。1958年,麻省理工學院發表了關于北卡羅來納州經濟學的報告。他們得出的結論是,這些工具與人工操作員相比具有競爭力,但只是將時間從加工轉移到了膠帶的制作上。在《生產力量》中,來寶聲稱這是空軍關注的重點。將流程從高度工會化的工廠車間轉移到非工會化的白領設計辦公室。1950年代初期的文化背景,第二次紅色恐慌,普遍擔心轟炸機缺口和國內顛覆,闡明了這種解釋。人們強烈擔心西方會在國防生產競賽中輸給xxx,而工團主義權力是走向失敗的途徑,要么變得過于軟弱(產量減少,除了首次嘗試NC所顯示的經濟效率低下之外,創建磁帶所需的時間和精力也帶來了生產錯誤的可能性。這將成為1958年空軍合同的動機,例如自動編程工具項目和報告,然后是后來的項目,計算機輔助設計:Douglas(Doug)T.Ross的1960年目標聲明。

    數值控制機到貨

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    實驗部件的許多命令都是手動編程的,以產生用作輸入的打孔帶。在麻省理工學院的實時計算機Whirlwind的開發過程中,JohnRunyon編寫了許多子程序來在計算機控制下制作這些磁帶。用戶可以輸入點和速度列表,程序會計算所需的點并自動生成打孔帶。在一個實例中,該過程將生成指令列表和銑削零件所需的時間從8小時減少到15分鐘。1956年6月,美國空軍提出了一項為數控生產通用編程語言的建議。DougRoss被任命為該項目的領導者,并被任命為麻省理工學院另一個新成立的研究部門的負責人。從9月開始,Ross和Pople概述了一種基于點和線的機器控制語言,并在幾年內將其發展為APT編程語言。1957年,飛機工業協會(AIA)和賴特-帕特森空軍基地的空軍物資司令部與麻省理工學院合作,將這項工作標準化并生產出完全由計算機控制的NC系統。1959年2月25日,聯合團隊舉行了新聞發布會,展示了結果,其中包括在新聞資料袋中分發的3D加工鋁制煙灰缸。1959年,他們還描述了自1957年以來在波音公司的60英尺磨機上使用APT。與此同時,PatrickHanratty在GE進行了類似的開發,這是他們與G&L在Numericord上合作的一部分。他的語言PRONTO在1958年發布時擊敗了APT進入商業用途。Hanratty隨后繼續開發用于支票處理的MICR磁性墨水字符,然后轉到通用汽車公司開發開創性的DAC-1CAD系統。APT很快擴展到包括2D-APT-II中的真實曲線。隨著它進入公共領域,麻省理工學院在轉向CAD實驗時減少了對NC的關注。APT的開發在圣地亞哥的AIA和1962年被伊利諾伊理工學院接手。使APT成為國際標準的工作始于1963年在USASIX3.4.7下,但任何NC機床制造商都可以自由添加自己的一次性添加物(如PRONTO),因此直到1968年才完成標準化,當時有25個可選基本系統的插件。正如APT在1960年代初發布一??樣,第二代低成本晶體管計算機正在進入市場,能夠在生產環境中處理大量信息。這降低了NC機器的編程成本,到1960年代中期,APT運行占大型航空公司所有計算機時間的三分之一。

    CADCAM遇上CNC

    1953年,伺服機構實驗室正在開發他們的xxx臺磨機,麻省理工學院的機械工程系取消了本科生學習繪圖課程的要求。以前教授這些課程的教師被合并到設計部門,在那里開始了關于計算機化設計的非正式討論。與此同時,電子系統實驗室,新命名的伺服機構實驗室,一直在討論未來設計是否會從紙質圖表開始。1959年1月,電子系統實驗室和機械工程系設計部的人員召開了一次非正式會議。隨后在4月和5月舉行了正式會議,從而產生了計算機輔助設計項目。1959年12月,空軍向ESL簽發了一份為期一年的合同,金額為223,000美元,為該項目提供資金,其中20,800美元專門用于104小時的計算機時間,每小時200美元。事實證明,這對于他們在1959年制定的雄心勃勃的計劃來說太少了,這可是一筆巨款。當時剛畢業的工程師每月可能賺500到600美元。為了增強空軍的承諾,羅斯重演了APT開發模式的成功。最終運行了五年的AED合作計劃有外部公司員工,從公司借調經驗豐富的設計人員。有些人一次搬到麻省理工學院半年到14或18個月。羅斯后來估計這個價值接近600萬美元,用于支持AED開發工作、系統研究和編譯器。AED是一項獨立于機器的軟件工程工作,是ALGOL60的擴展,該標準是研究計算機科學家發布算法的標準。開發在IBM709和TX-0上同時開始,后來使項目能夠在不同的站點運行。工程計算和系統開發系統AED于1965年3月向公共領域發布。系統研究,編譯器。AED是一項獨立于機器的軟件工程工作,是ALGOL60的擴展,該標準是研究計算機科學家發布算法的標準。開發在IBM709和TX-0上同時開始,后來使項目能夠在不同的站點運行。工程計算和系統開發系統AED于1965年3月向公共領域發布。系統研究,編譯器。AED是一項獨立于機器的軟件工程工作,是ALGOL60的擴展,該標準是研究計算機科學家發布算法的標準。在IBM709和TX-0上同時開始開發,后來使項目能夠在不同的站點運行。工程計算和系統開發系統AED于1965年3月向公共領域發布。1959年,通用汽車開始了一個實驗項目,將通用汽車各個設計部門生成的許多設計草圖數字化、存儲和打印。當基本概念證明它可以工作時,他們與IBM啟動了DAC-1(計算機增強設計)項目,以開發生產版本。DAC項目的一部分是將紙質圖表直接轉換為3D模型,然后將其轉換為APT命令并在銑床上進行切割。1963年11月,行李箱蓋的設計首次從2D紙質草圖轉移到3D粘土原型。除了最初的草圖外,設計到生產的循環已經關閉。與此同時,麻省理工學院的異地林肯實驗室正在建造計算機以測試新的晶體管設計。最終目標本質上是一個晶體管旋風,稱為TX-2,但為了測試各種電路設計,首先構建了一個稱為TX-0的較小版本。當TX-2開始建造時,TX-0中的時間被釋放出來,這導致了許多涉及交互式輸入和使用機器的CRT顯示圖形的實驗。這些概念的進一步發展導致了IvanSutherland在TX-2上的開創性Sketchpad程序。Sutherland在完成Sketchpad工作后搬到了猶他大學,但它激發了其他麻省理工學院的畢業生嘗試xxx個真正的CAD系統。它是電子制圖機(EDM),出售給ControlData并被稱為Digigraphics,洛克希德公司用它為C-5Galaxy制造生產零件,這是端到端CAD/CNC生產系統的xxx個示例。到1970年,有各種各樣的CAD公司,包括Intergraph、Applicon、Computervision、Auto-trolTechnology、UGSCorp.等,以及CDC和IBM等大型供應商。

    CNC的普及

    在1960年代,隨著有用的小型計算機的廣泛引入,計算機周期的價格急劇下降。最終,使用計算機程序處理電機控制和反饋變得比使用專用伺服系統更便宜。小型計算機專用于單個工廠,將整個過程放在一個小盒子里。PDP-8和DataGeneralNova計算機在這些角色中很常見。1970年代微處理器的引入進一步降低了實施成本,如今幾乎所有CNC機床都使用某種形式的微處理器來處理所有操作。低成本數控機床的引入徹底改變了制造業。曲線與直線一樣容易切割,復雜的3-D結構相對容易制作,并且需要人工操作的加工步驟數量已xxx減少。隨著CNC加工制造過程自動化程度的提高,在一致性和質量方面取得了相當大的改進,而不會給操作員帶來任何壓力。CNC自動化降低了錯誤發生的頻率,并為CNC操作員提供了執行額外任務的時間。CNC自動化還允許在制造過程中保持零件的方式具有更大的靈活性,以及??更換機器以生產不同的組件所需的時間。此外,隨著CNC操作員的需求越來越大,在1970年代初期,西方經濟體陷入經濟增長緩慢和就業成本上升的泥潭,數控機床開始變得更具吸引力。美國主要供應商對適用于低成本數控系統的機器的需求反應遲緩,德國人進入了這一空白。1979年,德國機器(如西門子Sinumerik)的銷量首次超過美國設計。這個周期很快重演,到1980年,日本占據了xxx地位,美國的銷售額一直在下降。辛辛那提米拉克龍曾在1971年在完全由美國公司組成的前十名排行榜上排名xxx,到1987年,辛辛那提米拉克龍在日本公司占主導地位的排行榜上排名第八。許多研究人員評論說,當1970年代初的經濟衰退導致對低成本數控系統的需求大幅增加時,美國對高端應用的關注使他們處于沒有競爭力的境地。與專注于高利潤航空市場的美國公司不同,德國和日本制造商從一開始就瞄準了利潤較低的細分市場,并且能夠更容易地進入低成本市場。此外,大型日本公司建立了自己的子公司或加強了他們的機器部門來生產他們需要的機器。這被視為一項國家努力,并在很大程度上受到日本國際貿易和工業部MITI的鼓勵。在發展的早期,MITI為技術知識的轉讓提供了重點資源。從國防部門的歷史角度來看,美國的國家努力集中在集成制造上。在1980年代后期,隨著所謂的機床危機得到承認,這種情況演變成一系列旨在擴大向國內工具制造商轉讓專有技術的計劃。例如,空軍贊助了1989年下一代控制器計劃。這個過程從1990年代一直持續到現在,得到了DARPA孵化器和無數研究資助。例如,空軍贊助了1989年下一代控制器計劃。這個過程從1990年代一直持續到現在,得到了DARPA孵化器和無數研究資助。例如,空軍贊助了1989年下一代控制器計劃。這個過程從1990年代一直持續到現在,得到了DARPA孵化器和無數研究資助。隨著計算和網絡的發展,直接數控(DNC)也在發展。它與網絡較少的NC和CNC變體長期共存的原因是,個別公司傾向于堅持任何有利可圖的方式,而他們嘗試替代方案的時間和金錢是有限的。這就解釋了為什么即使在最先進的技術進步的情況下,機床模型和磁帶存儲介質仍以祖父的方式存在。

    數值控制史

    DIY、愛好和個人CNC

    小型CNC的最新發展很大程度上得益于1989年美國政府商務部下屬的國家標準與技術研究院(NIST)的增強型機器控制器項目。EMC[LinuxCNC]是一個在Linux操作系統下運行并在基于PC的硬件上運行的公共領域程序。NIST項目結束后,開發繼續進行,導致LinuxCNC獲得了GNU通用公共許可證和較??小的GNU通用公共許可證(GPL和LGPL)的許可。原始EMC軟件的衍生還導致了一些專有的低成本PC程序,特別是TurboCNC和Mach3,以及基于專有硬件的嵌入式系統。這些基于PC的控制程序的可用性導致了DIYCNC的發展,允許愛好者使用開源硬件設計構建自己的。相同的基本架構使Sherline和Taig等制造商能夠為業余愛好者生產交鑰輕型臺式銑床。由ArtFenerty編寫的基于PC的軟件和Mach3支持信息的易用性,讓任何有時間和技術專長的人都可以制作用于家庭和原型使用的復雜零件。Fenerty被認為是基于Windows的PCCNC加工的主要創始人。最終,自制架構完全商業化,并用于制造適用于商業和工業應用的大型機械。這類設備被稱為個人CNC。與個人計算機的發展平行,個人CNC起源于EMC和基于PC的控制,但已經發展到在許多情況下可以取代大型傳統設備的地步。與個人計算機一樣,個人CNC的特點是設備的尺寸、功能和原始銷售價格使其對個人有用,并且旨在由最終用戶直接操作,通常無需接受CNC技術方面的專業培訓。

    今天

    編輯

    由于機床具有較長的使用壽命,因此在當前的CNC設備上仍然可以找到磁帶閱讀器。也使用其他將CNC程序傳輸到機床的方法,例如軟盤或直接連接便攜式計算機。打孔聚酯薄膜膠帶更堅固。軟盤、USB閃存驅動器和局域網在一定程度上取代了磁帶,尤其是在高度集成的大型環境中。CNC的普及導致需要新的CNC標準,這些標準不受許可或特定設計概念的阻礙,例如APT的專有擴展。一時間,許多不同的標準激增,通常基于繪圖儀支持的矢量圖形標記語言。一個這樣的標準已經變得非常普遍,G代碼最初用于GerberScientific繪圖儀,然后適用于CNC。文件格式變得如此廣泛使用,以至于它已包含在EIA標準中。反過來,雖然G代碼是當今CNC機器使用的主要語言,但人們正在推動用STEP-NC取代它,STEP-NC是一種專門為CNC設計的系統,而不是從現有的繪圖儀標準發展而來的。雖然G代碼是最常見的編程方法,但一些機床/控制制造商也發明了自己專有的對話式編程方法,試圖使簡單零件的編程變得更容易,并使機器上的設置和修改更容易(如Mazak的Mazatrol、Okuma的IGF、Hurco)。這些都取得了不同程度的成功。CNC解釋器的最新進展是支持邏輯命令,稱為參數編程(也稱為宏編程)。參數程序包括設備命令以及類似于BASIC的控制語言。程序員可以制作if/then/else語句、循環、子程序調用、執行各種算術和操作變量,以在一個程序中創建很大程度的自由度。可以使用邏輯和簡單的數學對不同尺寸的整個產品線進行編程,以創建和縮放整個范圍的零件,或者創建可以縮放到客戶要求的任何尺寸的庫存零件。大約從2006年開始,人們提出并推行這一想法,以促進信息技術世界其他地方的幾種趨勢與CNC和DNC的融合,這些趨勢尚未對CNC和DNC產生太大影響。這些趨勢之一是更大的數據收集(更多傳感器)、更大和更自動化的數據交換(通過構建新的、開放的行業標準XML模式)和數據挖掘的結合,以產生更高水平的商業智能和工作流自動化制造業。另一個趨勢是廣泛發布的API以及上述開放數據標準的出現,以鼓勵用戶生成的應用程序和混搭生態系統,這些應用程序和混搭可以是開放的也可以是商業的——換句話說,采用從Web開發智能手機應用程序開發開始的應用程序市場的新IT文化,并將其傳播到CNC、DNC和其他與CNC/DNC聯網的工廠自動化系統。MTConnect是將這些想法成功實施的xxx努力。

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    詞條目錄
    1. 數值控制史
    2. 早期的自動化形式
    3. 凸輪
    4. 示蹤劑控制
    5. 伺服和同步
    6. 帕森斯公司和西科斯基
    7. 在NC打卡和第一次嘗試
    8. 第一臺商用數控機床
    9. 帕森斯公司和麻省理工學院
    10. 麻省理工的機器
    11. NC的擴散
    12. 數值控制機到貨
    13. CADCAM遇上CNC
    14. CNC的普及
    15. DIY、愛好和個人CNC
    16. 今天

    輕觸這里

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