CNC编程演进简史:从蒸汽机到智能制造
制造领域鲜有工艺比CNC加工更通用。CNC——计算机数控——通过计算机自动化加工。减材制造中,金属块按程序指令切削成型,高精度、无操作员、零人为误差。
计算机导向加工显著优于非数字化加工。但计算机数控源自何处?创新技术在300年飞跃,让我们梳理CNC简史。
从头说起。瓦特与宝顿1760-70年代造蒸汽机,需锤打铁致活塞漏气。直到1775年威尔金森发明镗床——公认第一台机床,刀具两端支撑贯穿缸体,加工出50英寸直径缸体,让蒸汽机高效运转——推动工业革命。
1775年威尔金森造首台机床,助蒸汽机高效运转,推动工业革命。
回溯更早。1725年法国,巴舒龙用穿孔纸带控制织布机。虽突破仍需操作员,直到1805年雅卡尔用坚固穿孔卡片序列实现自动化,工人仍需手工“编码”打孔。织机“读取”卡片“选择”线钩通过——二进制雏形。
穿孔卡片19世纪广用于电报、自动钢琴。霍列瑞斯用于机电统计,1896年创立制表机公司,即今IBM。
至此有机器有计算机,需融合。1896年英国卡伦德创造伺服机构:自动修正机器性能的装置,含被控装置、指令装置、误差检测器、误差修正器。CNC中伺服对达成公差至关重要。
伺服机构虽现,仍近50年才用于航空。1942年帕森斯用数控(NC)造直升机旋翼叶片;1946年聘工程师斯图伦完善工艺。斯图伦用IBM穿孔卡片(仍手工打孔)精确测定叶片应力。1949年美空军雇佣帕森斯造精密机翼。
下一跃迁1956年MIT开发APT(自动编程工具)语言,配合NC机床。项目负责人道格拉斯·罗斯后来创造“计算机辅助设计(CAD)”概念;1957年GE科学家汉拉蒂编写PRONTO语言,被誉为“CAD之父”,后续CAD程序沿用。
工程师用CAD设计复杂零件,数据直传CNC机床生产。
60年代计算机小型化,计算机与NC融合终成CNC。70年代经济增速放缓,CNC成高性价比方案。Apple II、Macintosh等个人电脑将算力下放给大众、机加工师,实用性大增。
今日CNC持续突破极限。单一功能设备成历史。曾只能铣或车,今多任务复合加工、六轴联动已成现实(未来技术将让此言显过时)。
数控机床