थोडक्यात, मशिन टूल हे टूल मार्गाचे मार्गदर्शन करण्यासाठी मशीनसाठी एक साधन आहे – प्रत्यक्ष, मॅन्युअल मार्गदर्शनाद्वारे नाही, जसे की मॅन्युअल टूल्स आणि जवळजवळ सर्व मानवी साधने, जोपर्यंत लोकांनी मशीन टूलचा शोध लावला नाही.
संख्यात्मक नियंत्रण (NC) म्हणजे मशीनिंग टूल्स स्वयंचलितपणे नियंत्रित करण्यासाठी प्रोग्रामेबल लॉजिक (अक्षरे, संख्या, चिन्हे, शब्द किंवा संयोजनांच्या स्वरूपात डेटा) वापरणे.ते दिसण्यापूर्वी, प्रक्रिया साधने नेहमी मॅन्युअल ऑपरेटरद्वारे नियंत्रित केली जातात.
संगणक संख्यात्मक नियंत्रण (CNC) म्हणजे अचूकता आणि सुसंगतता सुधारण्यासाठी, मशीनिंग टूल कंट्रोल सिस्टममधील मायक्रोप्रोसेसरला अचूकपणे एन्कोड केलेल्या सूचना पाठवणे.आज लोक ज्या CNC बद्दल बोलतात ते जवळजवळ सर्व कॉम्प्युटरशी जोडलेल्या मिलिंग मशीनचा संदर्भ घेतात.तांत्रिकदृष्ट्या, संगणकाद्वारे नियंत्रित कोणत्याही मशीनचे वर्णन करण्यासाठी याचा वापर केला जाऊ शकतो.
गेल्या शतकात, अनेक शोधांनी सीएनसी मशीन टूल्सच्या विकासासाठी पाया घातला आहे.येथे, आम्ही संख्यात्मक नियंत्रण तंत्रज्ञानाच्या विकासाचे चार मूलभूत घटक पाहू: प्रारंभिक मशीन टूल्स, पंच कार्ड, सर्वो यंत्रणा आणि स्वयंचलित प्रोग्रामिंग टूल्स (एपीटी) प्रोग्रामिंग भाषा.
प्रारंभिक मशीन टूल्स
ब्रिटनमधील दुसऱ्या औद्योगिक क्रांतीदरम्यान, जेम्स वॅटची औद्योगिक क्रांती घडवून आणणारे वाफेचे इंजिन तयार केल्याबद्दल प्रशंसा करण्यात आली, परंतु 1775 पर्यंत स्टीम इंजिन सिलिंडरच्या अचूकतेच्या निर्मितीमध्ये त्यांना अडचणी आल्या, जॉन जॉनविल्किन्सन यांनी जगातील पहिले मशीन टूल म्हणून ओळखले जाणारे वाफेचे इंजिन तयार केले. कंटाळवाणा स्टीम इंजिन सिलेंडरसाठी आणि निराकरण केले गेले.हे कंटाळवाणे यंत्र देखील विल्किन्सनने त्याच्या मूळ तोफेच्या आधारे तयार केले आहे;
पंच कार्ड
1725 मध्ये, बेसिल बोचॉन या फ्रेंच कापड कामगाराने छिद्रांच्या मालिकेद्वारे कागदाच्या टेपवर एन्कोड केलेला डेटा वापरून यंत्रमाग नियंत्रित करण्याची पद्धत शोधून काढली.जरी ते ग्राउंडब्रेकिंग असले तरी, या पद्धतीचा तोटा देखील स्पष्ट आहे, म्हणजेच, त्यास अद्याप ऑपरेटरची आवश्यकता आहे.1805 मध्ये, जोसेफ मेरी जॅकवार्डने ही संकल्पना स्वीकारली, परंतु क्रमाने मांडलेल्या मजबूत पंच कार्ड्सचा वापर करून ती अधिक बळकट आणि सरलीकृत केली गेली, ज्यामुळे प्रक्रिया स्वयंचलित झाली.ही पंच केलेली कार्डे आधुनिक संगणनाचा आधार मानली जातात आणि विणकामातील गृह हस्तकला उद्योगाचा अंत दर्शवितात.
विशेष म्हणजे, जॅकवर्ड लूमचा त्यावेळी रेशीम विणकरांनी विरोध केला होता, ज्यांना या ऑटोमेशनमुळे त्यांच्या नोकऱ्या आणि उपजीविका हिरावून घेण्याची भीती होती.त्यांनी उत्पादनासाठी ठेवलेले यंत्रमाग वारंवार जाळले;तथापि, त्यांचा प्रतिकार व्यर्थ ठरला, कारण उद्योगाने स्वयंचलित लूमचे फायदे ओळखले.1812 पर्यंत, फ्रान्समध्ये 11000 जॅकवर्ड लूम वापरात होते.
1800 च्या उत्तरार्धात पंच केलेले कार्ड विकसित झाले आणि टेलिग्राफपासून स्वयंचलित पियानोपर्यंत अनेक उपयोग आढळले.जरी यांत्रिक नियंत्रणाचा निर्णय सुरुवातीच्या कार्ड्सद्वारे केला गेला असला तरी, अमेरिकन शोधक हर्मन हॉलरिथने इलेक्ट्रोमेकॅनिकल पंच कार्ड टॅब्युलेटर तयार केले, ज्याने खेळाचे नियम बदलले.1889 मध्ये जेव्हा तो यूएस सेन्सस ब्युरोसाठी काम करत होता तेव्हा त्याच्या प्रणालीचे पेटंट घेण्यात आले.
हर्मन होलेरिथ यांनी 1896 मध्ये टॅब्युलेटर कंपनीची स्थापना केली आणि 1924 मध्ये आयबीएमची स्थापना करण्यासाठी इतर चार कंपन्यांमध्ये विलीन केले. 20 व्या शतकाच्या उत्तरार्धात, संगणक आणि संख्यात्मक नियंत्रण मशीनच्या डेटा इनपुट आणि स्टोरेजसाठी पंच कार्ड्सचा प्रथम वापर केला गेला.मूळ फॉरमॅटमध्ये छिद्रांच्या पाच पंक्ती आहेत, तर त्यानंतरच्या आवृत्त्यांमध्ये सहा, सात, आठ किंवा अधिक पंक्ती आहेत.
सर्वो यंत्रणा
सर्वो मेकॅनिझम हे एक स्वयंचलित उपकरण आहे, जे मशीन किंवा यंत्रणेचे कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी त्रुटी प्रेरक अभिप्राय वापरते.काही प्रकरणांमध्ये, सर्वो उच्च-पॉवर उपकरणांना कमी शक्ती असलेल्या उपकरणांद्वारे नियंत्रित करण्याची परवानगी देते.सर्वो मेकॅनिझम हे नियंत्रित उपकरण, आदेश देणारे दुसरे उपकरण, त्रुटी शोधण्याचे साधन, त्रुटी सिग्नल अॅम्प्लिफायर आणि त्रुटी सुधारणारे उपकरण (सर्वो मोटर) बनलेले असते.सर्वो सिस्टीम सामान्यतः स्थिती आणि गती यासारख्या चल नियंत्रित करण्यासाठी वापरल्या जातात आणि सर्वात सामान्य म्हणजे इलेक्ट्रिक, वायवीय किंवा हायड्रॉलिक.
प्रथम इलेक्ट्रिक सर्वो मेकॅनिझमची स्थापना ब्रिटनमध्ये एच. कॅलेंडरने 1896 मध्ये केली होती. 1940 पर्यंत, एमआयटीने एक विशेष सर्वो मेकॅनिझम प्रयोगशाळा तयार केली, जी या विषयाकडे विद्युत अभियांत्रिकी विभागाच्या वाढत्या लक्षामुळे उद्भवली.सीएनसी मशीनिंगमध्ये, स्वयंचलित मशीनिंग प्रक्रियेद्वारे आवश्यक सहिष्णुता अचूकता प्राप्त करण्यासाठी सर्वो प्रणाली खूप महत्वाची आहे.
स्वयंचलित प्रोग्रामिंग टूल (APT)
ऑटोमॅटिक प्रोग्रामिंग टूल (एपीटी) चा जन्म 1956 मध्ये मॅसॅच्युसेट्स इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीच्या सर्वो मेकॅनिझम प्रयोगशाळेत झाला. ही संगणक अनुप्रयोग समूहाची एक सर्जनशील उपलब्धी आहे.ही वापरण्यास सोपी उच्च-स्तरीय प्रोग्रामिंग भाषा आहे, जी विशेषतः CNC मशीन टूल्ससाठी सूचना तयार करण्यासाठी वापरली जाते.मूळ आवृत्ती फोरट्रान पेक्षा पूर्वीची होती, परंतु नंतरच्या आवृत्त्या फोरट्रानने पुन्हा लिहिल्या गेल्या.
Apt ही MIT च्या पहिल्या NC मशीनसोबत काम करण्यासाठी तयार केलेली भाषा आहे, जी जगातील पहिली NC मशीन आहे.नंतर ते संगणक-नियंत्रित मशीन टूल प्रोग्रामिंगचे मानक बनत राहिले आणि 1970 च्या दशकात मोठ्या प्रमाणावर वापरले गेले.नंतर, ऍप्टचा विकास हवाई दलाने प्रायोजित केला आणि अखेरीस नागरी क्षेत्रासाठी खुला केला गेला.
डग्लस टी. रॉस, संगणक अनुप्रयोग गटाचे प्रमुख, हे ऍप्टचे जनक म्हणून ओळखले जातात.त्यांनी नंतर "संगणक एडेड डिझाइन" (CAD) ही संज्ञा तयार केली.
संख्यात्मक नियंत्रणाचा जन्म
सीएनसी मशीन टूल्सचा उदय होण्यापूर्वी, प्रथम सीएनसी मशीन टूल्स आणि प्रथम सीएनसी मशीन टूल्सचा विकास आहे.ऐतिहासिक तपशिलांच्या विविध वर्णनांमध्ये काही फरक असले तरी, पहिले CNC मशीन टूल हे केवळ लष्करासमोरील विशिष्ट उत्पादन आव्हानांना प्रतिसाद देत नाही तर पंच कार्ड प्रणालीचा नैसर्गिक विकास देखील आहे.
"डिजिटल नियंत्रण दुसर्‍या औद्योगिक क्रांतीची सुरुवात आणि वैज्ञानिक युगाचे आगमन दर्शवते ज्यामध्ये मशीन आणि औद्योगिक प्रक्रियांचे नियंत्रण अशुद्ध मसुद्यातून अचूक मसुद्यात बदलले जाईल."- मॅन्युफॅक्चरिंग इंजिनीअर्सची संघटना.
अमेरिकन शोधक जॉन टी. पार्सन्स (1913 - 2007) यांना संख्यात्मक नियंत्रणाचे जनक मानले जाते.त्यांनी विमान अभियंता फ्रँक एल स्टुलेन यांच्या मदतीने संख्यात्मक नियंत्रण तंत्रज्ञानाची संकल्पना केली आणि त्याची अंमलबजावणी केली.मिशिगनमधील एका उत्पादकाचा मुलगा या नात्याने, पार्सन्सने वयाच्या 14 व्या वर्षी त्याच्या वडिलांच्या कारखान्यात असेंबलर म्हणून काम करण्यास सुरुवात केली. नंतर, त्यांनी पार्सन्स मॅन्युफॅक्चरिंग कंपनीच्या कौटुंबिक व्यवसायाच्या अंतर्गत अनेक उत्पादन प्रकल्पांची मालकी घेतली आणि चालवली.
पार्सन्सकडे पहिले NC पेटंट आहे आणि संख्यात्मक नियंत्रणाच्या क्षेत्रातील अग्रगण्य कार्यासाठी नॅशनल इन्व्हेंटर्स हॉल ऑफ फेममध्ये त्यांची निवड झाली.पार्सन्सकडे एकूण 15 पेटंट आहेत आणि आणखी 35 त्याच्या एंटरप्राइझला मंजूर आहेत.सोसायटी ऑफ मॅन्युफॅक्चरिंग इंजिनियर्सने 2001 मध्ये पार्सन्सची मुलाखत घेतली जेणेकरून प्रत्येकाला त्याची कथा त्यांच्या दृष्टीकोनातून कळू शकेल.
लवकर NC वेळापत्रक
१९४२:जॉन टी. पार्सन्सला हेलिकॉप्टर रोटर ब्लेड तयार करण्यासाठी सिकोर्स्की एअरक्राफ्टने उपकंत्राट दिले होते.
१९४४:विंग बीमच्या डिझाईनमधील दोषामुळे, त्यांनी तयार केलेल्या पहिल्या 18 ब्लेडपैकी एक निकामी झाला, परिणामी पायलटचा मृत्यू झाला.रोटर ब्लेडला मजबूत करण्यासाठी धातूने पंच करणे आणि असेंबली बांधण्यासाठी गोंद आणि स्क्रू बदलणे ही पार्सन्सची कल्पना आहे.
१९४६:लोकांना ब्लेडचे अचूक उत्पादन करण्यासाठी एक उत्पादन साधन तयार करायचे होते, जे त्यावेळच्या परिस्थितीसाठी एक मोठे आणि जटिल आव्हान होते.म्हणून, पार्सन्सने विमान अभियंता फ्रँक स्टुलेनला कामावर घेतले आणि इतर तीन लोकांसह एक अभियांत्रिकी संघ तयार केला.स्टुलेन यांनी ब्लेडवरील ताण पातळी निश्चित करण्यासाठी IBM पंच कार्ड वापरण्याचा विचार केला आणि त्यांनी प्रकल्पासाठी सात IBM मशीन भाड्याने घेतल्या.
1948 मध्ये, स्वयंचलित मशीन टूल्सचा मोशन सीक्वेन्स सहज बदलण्याचे उद्दिष्ट दोन मुख्य मार्गांनी साध्य केले गेले - फक्त एक निश्चित गती क्रम सेट करण्याच्या तुलनेत - आणि ते दोन मुख्य मार्गांनी केले जात आहे: ट्रेसर नियंत्रण आणि डिजिटल नियंत्रण.जसे आपण पाहू शकतो, प्रथम वस्तूचे भौतिक मॉडेल (किंवा किमान संपूर्ण रेखाचित्र, जसे की सिनसिनाटी केबल ट्रेसर हायड्रोपॉवर फोन) तयार करणे आवश्यक आहे.दुसरे म्हणजे वस्तू किंवा भागाची प्रतिमा पूर्ण करणे नव्हे, तर केवळ त्याचे अमूर्तीकरण करणे: गणितीय मॉडेल्स आणि मशीन सूचना.
१९४९:यूएस हवाई दलाला अल्ट्रा प्रिसिजन विंग स्ट्रक्चरची मदत आवश्यक आहे.पार्सन्सने त्याचे CNC मशीन विकले आणि ते प्रत्यक्षात आणण्यासाठी $200000 किमतीचा करार जिंकला.
१९४९:पार्सन्स आणि स्टुलेन मशीन्स विकसित करण्यासाठी स्नायडर मशीन आणि टूल कॉर्पोरेशन सोबत काम करत आहेत आणि त्यांना मशीन्स अचूकपणे काम करण्यासाठी सर्वो मोटर्सची आवश्यकता असल्याचे लक्षात आले.पार्सन्सने मॅसॅच्युसेट्स इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीच्या सर्वो मेकॅनिझम प्रयोगशाळेत “कार्ड-ए-मॅटिक मिलिंग मशीन” च्या सर्वो सिस्टमचा उपकंत्राट केला.
1952 (मे): पार्सन्सने "पॉझिशनिंग मशीन टूल्ससाठी मोटर कंट्रोल डिव्हाइस" साठी पेटंटसाठी अर्ज केला.त्यांनी 1958 मध्ये पेटंट मंजूर केले.
१९५२ (ऑगस्ट):प्रतिसादात, MIT ने "न्यूमेरिकल कंट्रोल सर्वो सिस्टम" साठी पेटंटसाठी अर्ज केला.
दुसऱ्या महायुद्धानंतर, यूएस एअर फोर्सने पार्सन्ससोबत अनेक करारांवर स्वाक्षरी केली ज्यामुळे त्याचे संस्थापक जॉन पार्सन्स यांनी बनवलेले एनसी मशीनिंग इनोव्हेशन अधिक विकसित केले.पार्सन्स यांना एमआयटीच्या सर्वो मेकॅनिझम प्रयोगशाळेत केल्या जात असलेल्या प्रयोगांमध्ये रस होता आणि त्यांनी एमआयटीने स्वयंचलित नियंत्रणामध्ये कौशल्य प्रदान करण्यासाठी 1949 मध्ये एक प्रकल्प उपकंत्राटदार बनण्याचा प्रस्ताव दिला.पुढील 10 वर्षांमध्ये, MIT ने संपूर्ण प्रकल्पावर नियंत्रण मिळवले, कारण सर्वो प्रयोगशाळेच्या “थ्री-एक्सिस कंटिन्यू पाथ कंट्रोल” च्या दृष्टीने पार्सन्सच्या “कट इन कटिंग पोझिशनिंग” या मूळ संकल्पनेची जागा घेतली.समस्या नेहमीच तंत्रज्ञानाला आकार देतात, परंतु इतिहासकार डेव्हिड नोबल यांनी नोंदवलेली ही विशेष कथा तंत्रज्ञानाच्या इतिहासातील एक महत्त्वाचा टप्पा ठरली आहे.
१९५२:एमआयटीने त्यांच्या 7-रेल्वे छिद्रित पट्टा प्रणालीचे प्रात्यक्षिक केले, जी जटिल आणि महाग आहे (250 व्हॅक्यूम ट्यूब, 175 रिले, पाच रेफ्रिजरेटर आकाराच्या कॅबिनेटमध्ये).
1952 मध्ये एमआयटीचे मूळ सीएनसी मिलिंग मशीन हायड्रो टेल होते, एक सुधारित 3-अक्ष सिनसिनाटी मिलिंग मशीन कंपनी.
सप्टेंबर 1952 मध्ये सायंटिफिक अमेरिकनच्या "स्वयंचलित नियंत्रण" जर्नलमध्ये "स्वयंनियमन यंत्र, जे वैज्ञानिक आणि तांत्रिक क्रांतीचे प्रतिनिधित्व करते जे मानवजातीच्या भविष्याला प्रभावीपणे आकार देईल" बद्दल सात लेख आहेत.
१९५५:कॉनकॉर्ड कंट्रोल्स (एमआयटीच्या मूळ टीमच्या सदस्यांनी बनलेले) न्यूमरिकार्ड तयार केले, ज्याने एमआयटी एनसी मशीनवरील छिद्रित टेपची जागा GE द्वारे विकसित केलेल्या टेप रीडरने घेतली.
टेप स्टोरेज
१९५८:पार्सन्सने यूएस पेटंट 2820187 मिळवले आणि बेंडिक्सला विशेष परवाना विकला.IBM, Fujitsu आणि जनरल इलेक्ट्रिक या सर्वांनी स्वतःची मशीन विकसित करण्यास सुरुवात केल्यानंतर उप परवाने मिळवले.
१९५८:एमआयटीने एनसी इकॉनॉमिक्सवर एक अहवाल प्रकाशित केला, ज्याने निष्कर्ष काढला की सध्याच्या एनसी मशीनने खरोखर वेळ वाचवला नाही, परंतु फॅक्टरी वर्कशॉपमधून छिद्रित पट्टे बनवणाऱ्या लोकांकडे श्रमशक्ती हस्तांतरित केली.
पोस्ट वेळ: जुलै-19-2022