التكنولوجيا التي ولدت في الصراع ، فأنت لا تعرف تاريخ تطوير تقنية التصنيع باستخدام الحاسب الآلي

في جوهرها ، أداة الآلة هي أداة للآلة لتوجيه مسار الأداة - ليس عن طريق التوجيه اليدوي المباشر ، مثل الأدوات اليدوية وجميع الأدوات البشرية تقريبًا ، حتى اخترع الناس أداة الآلة.

يشير التحكم العددي (NC) إلى استخدام المنطق القابل للبرمجة (البيانات في شكل أحرف أو أرقام أو رموز أو كلمات أو مجموعات) للتحكم تلقائيًا في أدوات التصنيع.قبل ظهورها ، كان المشغلون اليدويون يتحكمون دائمًا في أدوات المعالجة.

يشير التحكم العددي بالكمبيوتر (CNC) إلى إرسال تعليمات مشفرة بدقة إلى المعالج الدقيق في نظام التحكم في أداة المعالجة ، وذلك لتحسين الدقة والاتساق.CNC التي يتحدث عنها الناس اليوم تشير جميعها تقريبًا إلى آلات الطحن المتصلة بأجهزة الكمبيوتر.من الناحية الفنية ، يمكن استخدامه لوصف أي آلة يتحكم فيها الكمبيوتر.

في القرن الماضي ، وضعت العديد من الاختراعات الأساس لتطوير أدوات ماكينات CNC.هنا ، نلقي نظرة على أربعة عناصر أساسية لتطوير تقنية التحكم العددي: أدوات الآلة المبكرة ، والبطاقات المثقوبة ، وآليات المؤازرة وأدوات البرمجة التلقائية (APT).

أدوات الآلة المبكرة

خلال الثورة الصناعية الثانية في بريطانيا ، تمت الإشادة بجيمس وات لإنشاء المحرك البخاري الذي شجع الثورة الصناعية ، لكنه واجه صعوبات في تصنيع دقة أسطوانات المحرك البخاري حتى عام 1775 ، ابتكر جون جونويلكنسون ما يُعرف بأول أداة آلية في العالم لاسطوانات محرك البخار مملة وتم حلها.تم تصميم آلة الحفر هذه أيضًا بواسطة Wilkinson بناءً على مدفعه الأصلي ؛

بطاقة مثقبة

في عام 1725 ، اخترع عامل النسيج الفرنسي باسيلي بوشون طريقة للتحكم في النول باستخدام البيانات المشفرة على الأشرطة الورقية من خلال سلسلة من الثقوب.على الرغم من كونها رائدة ، إلا أن عيب هذه الطريقة واضح أيضًا ، أي أنها لا تزال بحاجة إلى مشغلين.في عام 1805 ، تبنى جوزيف ماري جاكار هذا المفهوم ، ولكن تم تعزيزه وتبسيطه باستخدام بطاقات مثقبة أقوى مرتبة بالتسلسل ، وبالتالي أتمتة العملية.تعتبر هذه البطاقات المثقبة على نطاق واسع أساس الحوسبة الحديثة وتمثل نهاية صناعة الحرف اليدوية المنزلية في النسيج.

ومن المثير للاهتمام ، أن نساج الحرير قد قاوموا أنوال الجاكار في ذلك الوقت ، الذين كانوا قلقين من أن هذه الأتمتة ستحرمهم من وظائفهم وسبل عيشهم.لقد أحرقوا الأنوال التي دخلت حيز الإنتاج بشكل متكرر ؛ومع ذلك ، ثبت أن مقاومتهم غير مجدية ، لأن الصناعة أدركت مزايا النول الآلي.بحلول عام 1812 ، تم استخدام 11000 نول جاكار في فرنسا.

تم تطوير البطاقات المثقوبة في أواخر القرن التاسع عشر ووجدت العديد من الاستخدامات ، من التلغراف إلى البيانو الأوتوماتيكي.على الرغم من أن التحكم الميكانيكي تم تحديده من خلال البطاقات المبكرة ، إلا أن المخترع الأمريكي هيرمان هوليريث ابتكر جدولة بطاقة مثقبة كهروميكانيكية ، والتي غيرت قواعد اللعبة.تم تسجيل براءة اختراع نظامه في عام 1889 ، عندما كان يعمل في مكتب الإحصاء الأمريكي.

أسس هيرمان هوليريث شركة الجدولة في عام 1896 واندمج مع أربع شركات أخرى لتأسيس شركة IBM في عام 1924. في النصف الثاني من القرن العشرين ، تم استخدام البطاقات المثقوبة لأول مرة لإدخال البيانات وتخزين أجهزة الكمبيوتر وآلات التحكم الرقمي.يحتوي التنسيق الأصلي على خمسة صفوف من الثقوب ، بينما تحتوي الإصدارات اللاحقة على ستة أو سبعة أو ثمانية صفوف أو أكثر.

آلية المؤازرة

آلية المؤازرة هي جهاز أوتوماتيكي يستخدم ردود الفعل الاستقرائية للخطأ لتصحيح أداء الآلة أو الآلية.في بعض الحالات ، تسمح المؤازرة بالتحكم في الأجهزة عالية الطاقة بواسطة أجهزة ذات طاقة أقل بكثير.تتكون آلية المؤازرة من جهاز يتم التحكم فيه ، وجهاز آخر يعطي الأوامر ، وأداة للكشف عن الأخطاء ، ومضخم إشارة الخطأ وجهاز (محرك مؤازر) يصحح الأخطاء.تُستخدم أنظمة المؤازرة عادةً للتحكم في المتغيرات مثل الموضع والسرعة ، والأكثر شيوعًا هي الأنظمة الكهربائية أو الهوائية أو الهيدروليكية.

تم إنشاء أول آلية مؤازرة كهربائية بواسطة H. Calendar في بريطانيا عام 1896. بحلول عام 1940 ، أنشأ معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مختبرًا خاصًا لآلية المؤازرة ، والذي نشأ من الاهتمام المتزايد من قسم الهندسة الكهربائية بهذا الموضوع.في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ، يعد نظام المؤازرة مهمًا جدًا لتحقيق دقة التسامح التي تتطلبها عملية التصنيع الآلي.

أداة البرمجة التلقائية (APT)

ولدت أداة البرمجة التلقائية (APT) في مختبر آلية المؤازرة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في عام 1956. وهي إنجاز إبداعي لمجموعة تطبيقات الكمبيوتر.إنها لغة برمجة عالية المستوى سهلة الاستخدام ، تُستخدم خصيصًا لإنشاء تعليمات لأدوات ماكينات CNC.كان الإصدار الأصلي أقدم من FORTRAN ، ولكن تمت إعادة كتابة الإصدارات اللاحقة باستخدام Fortran.

Apt هي لغة تم إنشاؤها للعمل مع أول آلة NC في MIT ، وهي أول آلة NC في العالم.ثم استمرت في أن تصبح معيار برمجة الأدوات الآلية التي يتحكم فيها الكمبيوتر ، واستخدمت على نطاق واسع في السبعينيات.في وقت لاحق ، تم تطوير apt برعاية سلاح الجو وتم افتتاحه في النهاية للقطاع المدني.

يُعرف دوجلاس تي روس ، رئيس مجموعة تطبيقات الكمبيوتر ، بأنه والد apt.وقد صاغ فيما بعد مصطلح "التصميم بمساعدة الكمبيوتر" (CAD).

ولادة التحكم العددي

قبل ظهور أدوات ماكينات CNC ، كان الأول هو تطوير أدوات ماكينات CNC وأول أدوات ماكينات CNC.على الرغم من وجود بعض الاختلافات في الأوصاف المختلفة للتفاصيل التاريخية ، فإن أول أداة آلة CNC ليست فقط استجابة لتحديات التصنيع المحددة التي يواجهها الجيش ، ولكنها أيضًا تطور طبيعي لنظام البطاقات المثقوبة.

"يمثل التحكم الرقمي بداية الثورة الصناعية الثانية ووصول العصر العلمي الذي سيتغير فيه التحكم في الآلات والعمليات الصناعية من المسودات غير الدقيقة إلى المسودات الدقيقة."- نقابة المهندسين الصناعيين.

يعتبر المخترع الأمريكي جون تي بارسونز (1913-2007) على نطاق واسع أب التحكم العددي.ابتكر ونفذ تكنولوجيا التحكم العددي بمساعدة مهندس الطائرات فرانك ل. ستولن.بصفته نجلًا لمصنع في ميشيغان ، بدأ بارسونز العمل كمجمع في مصنع والده في سن 14 عامًا. لاحقًا ، امتلك ويدير عددًا من مصانع التصنيع التابعة لشركة بارسونز التجارية العائلية.

حصلت بارسونز على أول براءة اختراع في NC وتم اختيارها في قاعة الشهرة الوطنية للمخترعين لعملها الرائد في مجال التحكم العددي.بارسونز لديه ما مجموعه 15 براءة اختراع ، وتم منح 35 أخرى لشركته.أجرى مجتمع مهندسي التصنيع مقابلة مع بارسونز في عام 2001 لإعلام الجميع بقصته من وجهة نظره.

الجدول الزمني المبكر NC

1942:تم التعاقد من الباطن مع جون تي بارسونز من قبل شركة سيكورسكي للطائرات لتصنيع شفرات دوارة لطائرات الهليكوبتر.

1944:بسبب عيب في تصميم شعاع الجناح ، فشلت إحدى الشفرات الثمانية عشر الأولى التي صنعوها ، مما أدى إلى وفاة الطيار.فكرة بارسونز هي لكمة شفرة الدوار بالمعدن لجعلها أقوى واستبدال الغراء والبراغي لربط التجميع.

1946:أراد الأشخاص إنشاء أداة تصنيع لإنتاج الشفرات بدقة ، وهو ما كان يمثل تحديًا كبيرًا ومعقدًا للظروف في ذلك الوقت.لذلك ، استأجر بارسونز مهندس الطائرات فرانك سرقن وشكل فريقًا هندسيًا مع ثلاثة أشخاص آخرين.فكر ستولن في استخدام بطاقات آي بي إم المثقبة لتحديد مستوى الضغط على الشفرة ، وقاموا باستئجار سبع أجهزة آي بي إم للمشروع.

في عام 1948 ، تم تحقيق الهدف المتمثل في تغيير تسلسل الحركة بسهولة لأدوات الآلة الأوتوماتيكية بطريقتين رئيسيتين - مقارنة فقط بتعيين تسلسل حركة ثابتة - ويتم تنفيذه بطريقتين رئيسيتين: التحكم في التتبع والتحكم الرقمي.كما نرى ، يحتاج الشخص الأول إلى عمل نموذج مادي للكائن (أو على الأقل رسم كامل ، مثل هاتف Cincinnati cable tracer hydropower phone).والثاني ليس إكمال صورة الشيء أو الجزء ، ولكن فقط لتجريده: النماذج الرياضية وتعليمات الآلة.

1949:يحتاج سلاح الجو الأمريكي إلى مساعدة هيكل الجناح فائق الدقة.باع بارسونز آلة CNC الخاصة به وفاز بعقد قيمته 200000 دولار لجعلها حقيقة واقعة.

1949:يعمل Parsons and Stulen مع Snyder machine & tool Corp. لتطوير الآلات وأدركوا أنهم بحاجة إلى محركات مؤازرة لجعل الآلات تعمل بدقة.تعاقد بارسونز من الباطن مع نظام المؤازرة الخاص بـ "آلة الطحن بالبطاقة" لمختبر آلية المؤازرة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

1952 (مايو): تقدم بارسونز بطلب للحصول على براءة اختراع لـ "جهاز التحكم في المحرك لتحديد موضع الأدوات الآلية".منح براءة الاختراع عام 1958.

1952 (أغسطس):رداً على ذلك ، تقدم معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) بطلب للحصول على براءة اختراع لـ "نظام التحكم العددي المؤازر".

بعد الحرب العالمية الثانية ، وقعت القوات الجوية الأمريكية عدة عقود مع بارسونز لمواصلة تطوير ابتكار تصنيع الآلات في نورث كارولاينا الذي صنعه مؤسسها جون بارسونز.كان بارسونز مهتمًا بالتجارب التي يتم إجراؤها في مختبر آلية المؤازرة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا واقترح أن يصبح معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مقاولًا من الباطن للمشروع في عام 1949 لتوفير الخبرة في التحكم الآلي.في السنوات العشر التالية ، سيطر معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على المشروع بأكمله ، لأن رؤية "التحكم في المسار المستمر بثلاثة محاور" لمختبر مؤازر حلت محل مفهوم بارسونز الأصلي المتمثل في "القطع في موضع القطع".دائمًا ما تشكل المشكلات التكنولوجيا ، لكن هذه القصة الخاصة التي سجلها المؤرخ ديفيد نوبل أصبحت معلمًا هامًا في تاريخ التكنولوجيا.

1952:أظهر معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا نظام الحزام المثقوب المكون من 7 قضبان ، وهو معقد ومكلف (250 أنبوبًا مفرغًا ، 175 مرحلًا ، في خمس خزائن بحجم الثلاجة).

كانت آلة الطحن CNC الأصلية التابعة لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في عام 1952 هي Hydro Tel ، وهي شركة ماكينات طحن Cincinnati معدلة ذات 3 محاور.

هناك سبع مقالات حول "آلة التنظيم الذاتي ، والتي تمثل ثورة علمية وتكنولوجية ستشكل بفعالية مستقبل البشرية" في مجلة "التحكم الآلي" في Scientific American في سبتمبر 1952.

1955:ضوابط كونكورد (المكونة من أعضاء الفريق الأصلي لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) أنشأت بطاقة رقمية ، والتي استبدلت الشريط المثقوب على أجهزة MIT NC بقارئ الشريط الذي طورته GE.
تخزين الشريط
1958:حصل بارسونز على براءة الاختراع الأمريكية 2820187 وباع الترخيص الحصري لبنديكس.حصلت كل من IBM و Fujitsu و General Electric على تراخيص فرعية بعد أن بدأوا في تطوير أجهزتهم الخاصة.

1958:نشر معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تقريرًا عن اقتصاديات NC ، والذي خلص إلى أن آلة NC الحالية لم توفر الوقت حقًا ، ولكنها نقلت القوى العاملة من ورشة المصنع إلى الأشخاص الذين صنعوا أحزمة مثقوبة.