Pada hakekatnya mesin perkakas adalah alat bagi mesin untuk memandu jalannya pahat – bukan dengan panduan langsung, manual, 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 permesinan 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 pemesinan, 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 telah meletakkan dasar untuk pengembangan peralatan mesin CNC.Di sini, kita melihat empat elemen dasar pengembangan teknologi kontrol numerik: peralatan mesin awal, kartu punch, mekanisme servo, dan bahasa pemrograman alat pemrograman otomatis (APT).
Peralatan mesin awal
Selama revolusi industri kedua di Inggris, James Watt dipuji karena menciptakan mesin uap yang menggerakkan revolusi industri, tetapi ia mengalami kesulitan dalam membuat akurasi silinder mesin uap hingga tahun 1775, John Johnwilkinson menciptakan apa yang dikenal sebagai alat mesin pertama di dunia. untuk silinder mesin uap membosankan dan diselesaikan.Mesin bor ini juga dirancang oleh Wilkinson berdasarkan meriam aslinya;
Kartu pons
Pada tahun 1725, Basile bouchon, seorang pekerja tekstil Prancis, menemukan metode pengendalian alat tenun dengan menggunakan data yang dikodekan pada pita kertas melalui serangkaian lubang.Meskipun merupakan terobosan, kelemahan dari metode ini juga terlihat jelas, yaitu masih membutuhkan operator.Pada tahun 1805, Joseph Marie jacquard mengadopsi konsep ini, tetapi konsep ini 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 dalam menenun.
Menariknya, alat tenun jacquard ditentang oleh penenun sutra pada waktu itu, yang khawatir bahwa otomatisasi ini akan menghilangkan pekerjaan dan mata pencaharian mereka.Mereka berulang kali membakar alat tenun yang diproduksi;Namun, perlawanan mereka terbukti sia-sia, karena industri mengakui keunggulan alat tenun otomatis.Pada tahun 1812, 11.000 alat tenun jacquard digunakan di Prancis.
Kartu punch dikembangkan pada akhir 1800-an dan menemukan banyak kegunaan, 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 ia 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 kontrol 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 dikendalikan, perangkat lain yang memberikan 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 kalender H. di Inggris pada tahun 1896. Pada tahun 1940, MIT menciptakan laboratorium mekanisme servo khusus, yang berawal dari meningkatnya perhatian Departemen Teknik Elektro terhadap topik ini.Dalam permesinan 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 dari 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 MIT, yang merupakan mesin NC pertama di dunia.Kemudian terus menjadi standar pemrograman alat mesin yang dikendalikan komputer, dan digunakan secara luas pada tahun 1970-an.Kemudian, pengembangan apt disponsori oleh angkatan udara dan akhirnya dibuka untuk sektor sipil.
Douglas T. Ross, kepala grup aplikasi komputer, dikenal sebagai bapak apt.Dia kemudian menciptakan istilah "desain berbantuan komputer" (CAD).
Kelahiran kontrol numerik
Sebelum munculnya peralatan mesin CNC, yang pertama adalah perkembangan peralatan mesin CNC dan peralatan mesin CNC yang pertama.Meskipun ada beberapa perbedaan dalam deskripsi detail sejarah yang berbeda, peralatan mesin CNC pertama tidak hanya merupakan respons terhadap tantangan manufaktur khusus yang dihadapi oleh militer, tetapi juga merupakan perkembangan alami dari sistem kartu punch.
“Kontrol digital menandai awal dari revolusi industri kedua dan datangnya era ilmiah di mana kontrol mesin dan proses industri akan berubah dari draft yang tidak tepat menjadi yang akurat.”- Asosiasi insinyur manufaktur.
Penemu Amerika John T. Parsons (1913 – 2007) secara luas dianggap sebagai bapak kontrol numerik.Dia menyusun dan menerapkan teknologi kontrol numerik dengan bantuan insinyur pesawat Frank L. stulen.Sebagai putra seorang pabrikan di Michigan, Parsons mulai bekerja sebagai perakit di pabrik ayahnya pada usia 14 tahun. Kemudian, ia memiliki dan mengoperasikan sejumlah pabrik di bawah bisnis keluarga perusahaan manufaktur Parsons.
Parsons memiliki paten NC pertama dan terpilih ke dalam Hall of Fame Penemu Nasional untuk karya perintisnya di bidang kontrol numerik.Parsons memiliki total 15 paten, dan 35 lainnya diberikan kepada perusahaannya.Masyarakat insinyur manufaktur mewawancarai Parsons pada tahun 2001 untuk memberi tahu semua orang kisahnya dari sudut pandangnya.
Jadwal NC awal
1942:john T. Parsons disubkontrakkan oleh Sikorsky Aircraft untuk memproduksi baling-baling helikopter.
1944:karena cacat desain balok sayap, salah satu dari 18 bilah pertama yang mereka produksi gagal, 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 membuat alat manufaktur untuk menghasilkan pisau secara akurat, yang merupakan tantangan besar dan kompleks untuk kondisi saat itu.Oleh karena itu, Parsons menyewa insinyur pesawat Frank stulen dan membentuk tim teknik dengan tiga orang lainnya.Stulen berpikir untuk menggunakan kartu punch IBM untuk menentukan tingkat stres pada blade, dan mereka menyewa tujuh mesin IBM untuk proyek tersebut.
Pada tahun 1948, tujuan untuk dengan mudah mengubah urutan gerakan peralatan mesin otomatis dicapai dengan dua cara utama – dibandingkan dengan hanya mengatur urutan gerakan tetap – dan dilakukan dengan dua cara utama: kontrol pelacak dan kontrol digital.Seperti yang bisa kita lihat, yang pertama perlu membuat model fisik objek (atau setidaknya gambar lengkap, seperti telepon PLTA pelacak kabel Cincinnati).Yang kedua bukan untuk melengkapi gambar objek atau bagian, tetapi hanya untuk 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 kartu-a-matic" ke mekanisme servo Laboratorium Institut teknologi Massachusetts.
1952 (Mei): Parsons mengajukan paten untuk "perangkat kontrol motor untuk peralatan mesin pemosisian".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 lebih mengembangkan 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 kontrol otomatis.Dalam 10 tahun berikutnya, MIT menguasai seluruh proyek, karena visi "kontrol jalur kontinu tiga sumbu" dari laboratorium servo menggantikan konsep asli Parsons tentang "posisi pemotongan".Masalah selalu membentuk teknologi, tetapi kisah khusus yang dicatat oleh sejarawan David bangsawan ini telah menjadi tonggak penting dalam sejarah teknologi.
1952:MIT mendemonstrasikan sistem sabuk berlubang 7-rel mereka, yang rumit dan mahal (250 tabung vakum, 175 relai, 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 pengatur otomatis, yang mewakili revolusi ilmiah dan teknologi yang secara efektif akan membentuk masa depan umat manusia” dalam jurnal “kontrol otomatis” Scientific American pada bulan September 1952.
1955:Kontrol Concord (terdiri dari anggota tim asli MIT) membuat 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 eksklusif ke Bendix.IBM, Fujitsu dan general electric semuanya memperoleh sub lisensi 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 mentransfer tenaga kerja dari bengkel pabrik ke orang-orang yang membuat sabuk berlubang.
Waktu posting: 19 Juli-2022