Sechs Erfindungen, die die Geschichte der CNC- Fertigung prägen

Sechs Erfindungen, die die Geschichte der CNC- Fertigung prägen

Alle CNC- Geräte, unabhängig ihrer Größe oder Komplexität, nutzen die selben wenigen technischen Innovationen- einige mehr als hundert Jahre alt. Wenn man die Geschichte dieser Erfindungen verfolgt, können wir den Trends folgen, die zu der Entwicklung der ersten numerisch komtrollierten Maschinen in den späten 1940ern und schlussendlich zu den präzisen mehrachsigen höchstgeschwindigkeits- Bearbeitungszentren, wie wir sie heute jeden Tag für Kleinserienfertigung und schnelle Prototypenentwicklung nutzen, führten.

Lochkarten 1890

Die bescheidenen Datenspeicherkarten werden abgeleitet von kleinen, widerstandsfähigen Platten oder steifen Karten erfunden von Joseph Marie Jacquard im Jahre 1804, um Webstühle zu kontrollieren. In der ursprünglichen Form bestimmten die Löcher wo verschiedene Haken aktiviert werden würden oder nicht aktiviert werden würden, um den Faden für eine gegebene Mege an Textilmustern anzuwenden. Da diese Karten zusammengeschnürrt werden können an einer unbregenzt langen Kette, erlaubt dies die Möglichkeit nachfolgender Muster von unbegrenzter Komplexität.

Aber diese früheren Karten ermitteltn nur mechanische Kontrolle. Es brauchte die Idee von Herman Hollerith, ein Ingenieur am MIT, der damit begann mit kartenlesenden Methodiken und den Apparaten, die es brauchte um jene zu lesen. Er entwickelte sein Lochkarten System welches erfasst das 1890er US Befragung und wurde einer der Gründer der neuen Wissenschaft bezüglich Datenverarbeitung. Später gründete er ein Unternehmen, um seine Maschinen und seine Kartentechnologie zu verkaufen, welches einen Teil der IBM formte. Dies war der Voränger des moderenen Computerdatenspeichers.

Magnetband 1928

Deutsche Erfinder waren um einiges weiter als ihre amerikanischen Gegenüber bezüglich der Entwicklung von Techniken, um magnetische Signale auf einem leitfähigen Medium aufzunehmen. Auch wenn bereits andere die Idee hatten, Fritz Pfleumer patentierte ein magnetisches Band, das ein Oxid nutzt, das mit einem Polymer verbunden ist. Der 2. Weltkrieg motivierte alle Seiten diese Technologie zur Aufnahme, zum Senden und zur Lagerung klassifizierter Daten, zu verbessern.

Example of German magnetophone from WWII

Image Credit: Wikipedia

Wenn die Alliierten schlussendlich 1945 in Deutschland eindrangen, ein Us Soldat, John Mullin, bekam die Aufgabe eine wertvolles deutsches Magnetophon oder Aufnahmegerät zu beschlagnahmen. Nach dem Krieg, Mullin teilte die Wunder des Magnetophons mit dem Singer und Schauspieler Bing Crosby, der in die Technologie investierte, um viele Vorteile, die zur Aufnahme von Bildern und Ton der Goldenen Ära in Hollywood, anzuführen.

Nun haben wir natürlich optische Platten und Blitzspeicher, aber die ersten kommerziell erfolgreichen CNC- Fertigung hingen von magnetischem Band ab, um große Mengen digitaler Informationen schnell genug zu bewegen um die Idee praktisch umsetzbar zu gestalten.

Kugelführungsschreibe 1929

Auch wenn es nicht unbedingt notwendig zur Fertigung einer CNC- Maschine ist, das rezirkulierende Kugelwindgetriebe? Bleibt die verlässlichste und effezienteste Art, um rotatierende Bewegungen in lineare Arbeitswege zu lenken. Sie wurden 1929 in Texas von Rudolph Boehm erfunden und stellen eine sifnifikante Verbesserung zu den einfacheren, aber billigeren, Acme Leistpindeln an manuellen Maschinenwerkzeugen dar.

CAD image of cutaway of a ball lead screw

Image Credit: Barnes Industries

Das Geniale an der Kugelschraube ist, dass es eine nur sehr niedrige Reibung entstehen lässt und eine äßerst zuverlässige Genaugkeit, wenn es an einer Präzisionsschraubenwelle befestigt wird. Sie sind auch resistent gegen den Drehmoment- Effekt anderer Systeme. Wenn die Achse durch eine Motor-oder Handkugel gedreht wird, wird die Schraube und alles was an ihr befestigt ist sehr schnell durch ihre ganze Länge mitgezogen. Wenn von flexiblen Staubschüllen geschützt, sind sie ebenso notorisch zuverlässig und mit geringem Wartungsaufwand verbunden.

Servomotoren WWII

Es ist unmöglich ein geneues Datum für die Erfindung des Servomotors anzugeben, da diese eigentlich den Höhepunkt vieler voriger Fortschritte in der Batterietechnology, elektrischer Leitfähigkeiten und Rückkopplungssystemen   darstellt. Wie so viele andere Erfindungen war ihre Entwicklung in starker Weise durch die Anfragen im zweiten Weltkrieg angespornt, in diesem Fall wurde es genutzt um Radare zu führen und Platzierungen von Flugabwehrgeschützen.

Image Credit: JVL USA

Servomotors arbeiten, in dem sie Drehbewegungen in lineare Entfernung umwandeln. Sie nutzen Kodierer, die elektrische Signale senden, die genaue Angaben über ihre rotierende Position geben. Wenn dies sich mit einer Schraubenwelle einer CNC- Fertigung paart heißt das, dass im Falle einer Drehung des Servomotors um einen Bruchteil des Grades, die Kugelschraube wird siche eine Achse in exakter linearer Distanz bewegt haben und der Kodierer wird dies als Auslese anzeigen. Dies ist eine essentielle Schnittstelle in der Übersetzung digitaler Informationen in physische Bewegungen. Alle CNC- Fertigungen hängen von solchen Motoren ab, um ihre Position auf jeder Achse kontrollieren zu können.

Automatisch programmierte Werkzeuge 1956

APT war ein Computerprogramm, das von Douglas T.Ross und seinem Team am MIT krediert wurde. Sie mussten einen Weg finden, um frühzeitig numerische gesteuerte (NC) Maschinenwerkzeuge schneller und effizienter zu positionieren, indem man sie mit neu entwickelten Fähigkeiten der Computer verbindet.

Women programming the first Eniac computer

Image Credit: Gadgette

Vorige Modelle von numerisch gesteuerten Werkzeugen nutzten noch immer Lochkarten und Lochbändern um ein Befehl nach dem anderen einzugeben und diese mussten anschließend von Fachkräften übersetzt werden. Aber die Weltraumfahrt und Verteidigungsindustrien waren unruhig, um einen Weg zu finden, anspruchsvolle Teile genauer und in kürzere Zeit herzustellen. Die Regierung finanzierte eine Einsatzgruppe, in Zusammenarbeit mit 14 weiteren Unternehmen die zusammenarbeiteten, um die erste maschinenprogrammierende Sprache zu entwickeln. Dies wurde der Vorläufer von G-Codeund den CAD/CAM Systemen, die wir heute nutzen und war die allererste ANSI standard Entwicklung.

Numerisch gesteuerte Maschine 1952

John T. Parsons ist das erste wirklich numerisch kontrollierte Maschinenwerkzeug zuzuschreiben, in Zusammenarbeit mit MIT und anderen in der Verteidigungsbranche. Er versuchte einen besseren Weg zu finden um verlässliche Rotorblätter für Helikopter und Flügel für Flugzeuge welche bis zu diesem Zeitpunkt mit komplexen Schablonen, die anfällig für Fehler waren. Er war der erste, der den Wert darin sah, mathematische Punktsysteme zu verwenden, um die Bewegungen eines Schneidkopfes im Weltall.

1959 Milwaukee-Matic tool changer

Image Credit: CNC Cookbook

Seine Erfindungen machten Gebrauch von den früheren Entwicklungen der Lochkarten, des Servomotors, des Kugelgewindetriebes, des magnetischen Bandes und einer festen Programmiersprache. All diese sind nun zusammengekommen, um die Basis des modernen CNC Drehens und Fräsens, des 3D Drucks und anderen automatischen Herstellungsformen zu schaffen.

Wir nutzen diese Werkzeuge jeden Tag in unserer Arbeit und können uns ein Leben ohne sie nicht mehr vorstellen. Selbstverständlich verwenden wir immer die beste und modernste Technologie wenn sie uns kontaktieren, um ein kostenfreies Angebot für Ihre nächste großartige Erfindung zu erhalten.

 

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