Intinya, perkakas mesin adalah alat bagi mesin untuk memandu jalur perkakas – bukan dengan panduan manual secara langsung, seperti perkakas manual dan hampir semua perkakas manusia, hingga manusia menemukan perkakas mesin.
Kontrol numerik (NC) mengacu pada penggunaan logika yang dapat diprogram (data dalam bentuk huruf, angka, simbol, kata atau kombinasi) untuk mengontrol alat pemesinan secara otomatis. Sebelum muncul, alat pengolah selalu dikendalikan oleh operator manual.
Kontrol numerik komputer (CNC) mengacu pada pengiriman instruksi yang dikodekan secara akurat ke mikroprosesor dalam sistem kontrol alat permesinan, untuk meningkatkan akurasi dan konsistensi. CNC yang dibicarakan orang saat ini hampir semuanya mengacu pada mesin penggilingan yang terhubung ke komputer. Secara teknis, ini dapat digunakan untuk menggambarkan mesin apa pun yang dikendalikan oleh komputer.
Pada abad yang lalu, banyak penemuan yang meletakkan dasar bagi pengembangan peralatan mesin CNC. Di sini, kita melihat empat elemen dasar pengembangan teknologi kontrol numerik: peralatan mesin awal, kartu berlubang, mekanisme servo, dan bahasa pemrograman alat pemrograman otomatis (APT).
Peralatan mesin awal
Pada masa revolusi industri kedua di Inggris, James Watt dipuji karena menciptakan mesin uap yang menggerakkan revolusi industri, namun ia mengalami kesulitan dalam pembuatan silinder mesin uap yang akurat hingga tahun 1775, John Johnwilkinson menciptakan apa yang dikenal sebagai peralatan mesin pertama di dunia. untuk silinder mesin uap yang membosankan dan terpecahkan. Mesin bor ini juga dirancang oleh Wilkinson berdasarkan meriam aslinya;
Kartu pons
Pada tahun 1725, Basile bouchon, seorang pekerja tekstil Perancis, menemukan metode pengendalian alat tenun dengan menggunakan data yang dikodekan pada pita kertas melalui serangkaian lubang. Meski merupakan terobosan, namun kelemahan metode ini juga terlihat jelas, yaitu masih membutuhkan operator. Pada tahun 1805, Joseph Marie jacquard mengadopsi konsep ini, namun diperkuat dan disederhanakan dengan menggunakan kartu berlubang yang lebih kuat yang disusun secara berurutan, sehingga mengotomatiskan prosesnya. Kartu berlubang ini secara luas dianggap sebagai dasar komputasi modern dan menandai berakhirnya industri kerajinan rumah tangga dalam bidang tenun.
Menariknya, alat tenun jacquard mendapat penolakan dari para penenun sutra pada saat itu, yang khawatir bahwa otomatisasi ini akan menghilangkan pekerjaan dan mata pencaharian mereka. Mereka berulang kali membakar alat tenun yang digunakan untuk produksi; Namun perlawanan mereka terbukti sia-sia, karena industri menyadari keunggulan alat tenun otomatis. Pada tahun 1812, 11.000 alat tenun jacquard digunakan di Perancis.
Kartu berlubang dikembangkan pada akhir tahun 1800-an dan banyak digunakan, mulai dari telegraf hingga piano otomatis. Meskipun kontrol mekanis ditentukan oleh kartu awal, penemu Amerika Herman Hollerith menciptakan tabulator kartu punch elektromekanis, yang mengubah aturan permainan. Sistemnya dipatenkan pada tahun 1889, ketika dia bekerja untuk Biro Sensus AS.
Herman Hollerith mendirikan perusahaan tabulator pada tahun 1896 dan bergabung dengan empat perusahaan lain untuk mendirikan IBM pada tahun 1924. Pada paruh kedua abad ke-20, kartu berlubang pertama kali digunakan untuk input data dan penyimpanan komputer dan mesin kendali numerik. Format aslinya memiliki lima baris lubang, sedangkan versi berikutnya memiliki enam, tujuh, delapan baris atau lebih.
Mekanisme servo
Mekanisme servo adalah perangkat otomatis yang menggunakan umpan balik induktif kesalahan untuk memperbaiki kinerja mesin atau mekanisme. Dalam beberapa kasus, servo memungkinkan perangkat berdaya tinggi dikendalikan oleh perangkat dengan daya jauh lebih rendah. Mekanisme servo terdiri dari perangkat yang dikontrol, perangkat lain yang memberi perintah, instrumen pendeteksi kesalahan, penguat sinyal kesalahan, dan perangkat (motor servo) yang mengoreksi kesalahan. Sistem servo biasanya digunakan untuk mengontrol variabel seperti posisi dan kecepatan, dan yang paling umum adalah listrik, pneumatik, atau hidrolik.
Mekanisme servo listrik pertama didirikan oleh H. Calendar di Inggris pada tahun 1896. Pada tahun 1940, MIT menciptakan laboratorium khusus mekanisme servo, yang berawal dari meningkatnya perhatian Departemen Teknik Elektro terhadap topik ini. Dalam pemesinan CNC, sistem servo sangat penting untuk mencapai akurasi toleransi yang dibutuhkan oleh proses pemesinan otomatis.
Alat pemrograman otomatis (APT)
Alat pemrograman otomatis (APT) lahir di laboratorium mekanisme servo Institut Teknologi Massachusetts pada tahun 1956. Ini adalah pencapaian kreatif kelompok aplikasi komputer. Ini adalah bahasa pemrograman tingkat tinggi yang mudah digunakan, yang khusus digunakan untuk menghasilkan instruksi untuk peralatan mesin CNC. Versi aslinya lebih awal dari FORTRAN, tetapi versi yang lebih baru ditulis ulang dengan Fortran.
Apt adalah bahasa yang dibuat untuk bekerja dengan mesin NC pertama milik MIT, yang merupakan mesin NC pertama di dunia. Kemudian terus menjadi standar pemrograman peralatan mesin yang dikendalikan komputer, dan digunakan secara luas pada tahun 1970an. Belakangan, pembangunan apt disponsori oleh angkatan udara dan akhirnya dibuka untuk sektor sipil.
Douglas T. Ross, kepala kelompok aplikasi komputer, dikenal sebagai bapak apt. Dia kemudian menciptakan istilah “desain berbantuan komputer” (CAD).
Lahirnya kontrol numerik
Sebelum munculnya peralatan mesin CNC, yang pertama adalah perkembangan peralatan mesin CNC dan peralatan mesin CNC yang pertama. Meskipun terdapat beberapa perbedaan dalam deskripsi detail sejarah yang berbeda, peralatan mesin CNC pertama tidak hanya merupakan respons terhadap tantangan manufaktur spesifik yang dihadapi oleh militer, tetapi juga merupakan pengembangan alami dari sistem kartu berlubang.
“Pengendalian digital menandai dimulainya revolusi industri kedua dan tibanya era ilmiah di mana pengendalian mesin dan proses industri akan berubah dari rancangan yang tidak tepat menjadi rancangan yang akurat.” – Asosiasi insinyur manufaktur.
Penemu Amerika John T. Parsons (1913 – 2007) secara luas dianggap sebagai bapak kendali numerik. Dia menyusun dan menerapkan teknologi kontrol numerik dengan bantuan insinyur pesawat Frank L. stulen. Sebagai putra seorang produsen di Michigan, Parsons mulai bekerja sebagai perakit di pabrik ayahnya pada usia 14 tahun. Kemudian, ia memiliki dan mengoperasikan sejumlah pabrik di bawah perusahaan manufaktur bisnis keluarga Parsons.
Parsons memiliki paten NC pertama dan terpilih ke dalam National Inventors Hall of fame atas karya perintisnya di bidang kontrol numerik. Parsons memiliki total 15 paten, dan 35 paten lainnya diberikan kepada perusahaannya. Perkumpulan insinyur manufaktur mewawancarai Parsons pada tahun 2001 agar semua orang mengetahui kisahnya dari sudut pandangnya.
Jadwal awal NC
1942:John T. Parsons disubkontrakkan oleh Sikorsky Aircraft untuk memproduksi baling-baling helikopter.
1944:karena cacat desain pada balok sayap, salah satu dari 18 bilah pertama yang mereka produksi gagal, yang mengakibatkan kematian pilot. Ide Parsons adalah meninju bilah rotor dengan logam agar lebih kuat dan mengganti lem dan sekrup untuk mengencangkan rakitan.
1946:orang ingin menciptakan alat manufaktur yang dapat menghasilkan bilah secara akurat, yang merupakan tantangan besar dan kompleks untuk kondisi pada saat itu. Oleh karena itu, Parsons mempekerjakan insinyur pesawat terbang Frank Stulen dan membentuk tim teknik bersama tiga orang lainnya. Stulen berpikir untuk menggunakan kartu punch IBM untuk menentukan tingkat tekanan pada bilahnya, dan mereka menyewa tujuh mesin IBM untuk proyek tersebut.
Pada tahun 1948, tujuan mengubah urutan gerak peralatan mesin otomatis dengan mudah dicapai dengan dua cara utama – dibandingkan dengan hanya mengatur urutan gerak tetap – dan dilakukan dengan dua cara utama: kendali pelacak dan kendali digital. Seperti yang bisa kita lihat, yang pertama perlu membuat model fisik objek (atau setidaknya gambar lengkap, seperti telepon pembangkit listrik tenaga air pelacak kabel Cincinnati). Yang kedua bukanlah melengkapi gambaran suatu objek atau bagian, tetapi hanya mengabstraksikannya: model matematika dan instruksi mesin.
1949:angkatan udara AS membutuhkan bantuan struktur sayap ultra presisi. Parsons menjual mesin CNC-nya dan memenangkan kontrak senilai $200.000 untuk mewujudkannya.
1949:Parsons dan stulen telah bekerja dengan Snyder machine & tool Corp. untuk mengembangkan mesin dan menyadari bahwa mereka membutuhkan motor servo untuk membuat mesin bekerja secara akurat. Parsons mensubkontrakkan sistem servo “mesin penggilingan card-a-matic” ke laboratorium mekanisme servo di Institut Teknologi Massachusetts.
1952 (Mei): Parsons mengajukan paten untuk “perangkat kontrol motor untuk peralatan mesin penentuan posisi”. Dia memberikan paten pada tahun 1958.
1952 (Agustus):sebagai tanggapan, MIT mengajukan paten untuk “sistem servo kontrol numerik”.
Setelah Perang Dunia II, Angkatan Udara AS menandatangani beberapa kontrak dengan Parsons untuk mengembangkan lebih lanjut inovasi permesinan NC yang dibuat oleh pendirinya John Parsons. Parsons tertarik dengan eksperimen yang dilakukan di Laboratorium mekanisme servo MIT dan mengusulkan agar MIT menjadi subkontraktor proyek pada tahun 1949 untuk memberikan keahlian dalam pengendalian otomatis. Dalam 10 tahun berikutnya, MIT menguasai keseluruhan proyek, karena visi “kontrol jalur kontinu tiga sumbu” dari laboratorium servo menggantikan konsep awal Parsons tentang “posisi pemotongan”. Masalah selalu membentuk teknologi, namun kisah khusus yang dicatat oleh sejarawan David Noble ini telah menjadi tonggak penting dalam sejarah teknologi.
1952:MIT mendemonstrasikan sistem sabuk berlubang 7 rel, yang rumit dan mahal (250 tabung vakum, 175 relay, dalam lima lemari berukuran lemari es).
Mesin penggilingan CNC asli MIT pada tahun 1952 adalah hydro Tel, sebuah perusahaan mesin penggilingan Cincinnati 3-sumbu yang dimodifikasi.
Ada tujuh artikel tentang “mesin yang dapat mengatur dirinya sendiri, yang mewakili revolusi ilmu pengetahuan dan teknologi yang secara efektif akan membentuk masa depan umat manusia” di jurnal “kontrol otomatis” Scientific American pada bulan September 1952.
1955:Kontrol Concord (terdiri dari anggota tim asli MIT) menciptakan kartu numerik, yang menggantikan pita berlubang pada mesin MIT NC dengan pembaca pita yang dikembangkan oleh GE.
Penyimpanan kaset
1958:Parsons memperoleh paten AS 2820187 dan menjual lisensi eksklusifnya kepada Bendix. IBM, Fujitsu dan general electric semuanya memperoleh sublisensi setelah mereka mulai mengembangkan mesin mereka sendiri.
1958:MIT menerbitkan laporan tentang ekonomi NC, yang menyimpulkan bahwa mesin NC saat ini tidak benar-benar menghemat waktu, tetapi mengalihkan tenaga kerja dari bengkel pabrik ke orang-orang yang membuat sabuk berlubang.
Waktu posting: 19 Juli-2022