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La storia dello sviluppo della macchina CNC
In questo articolo potrai scoprire la storia delle macchine utensili CNC e come si sono evolute nel corso del tempo.
1、Introduzione alle macchine utensili CNC
Le macchine utensili CNC possono essere utilizzate in molti modi diversi. Quando il pezzo da lavorare cambia, è sufficiente modificare le istruzioni del programma di input. La velocità di lavorazione è superiore a quella della maggior parte delle macchine utensili automatiche ed è in grado di lavorare con precisione profili complessi. È quindi ideale per la lavorazione di lotti piccoli e medi, per apportare modifiche frequenti e per soddisfare esigenze di alta precisione. Per i pezzi con forme complesse, è possibile ottenere buoni risultati economici.
Con il progressivo miglioramento della tecnologia di controllo numerico, vengono prodotti sempre più tipi di macchine utensili che utilizzano sistemi di controllo numerico. Tra queste figurano torni, fresatrici, alesatrici, trapani, rettificatrici, macchine per la lavorazione degli ingranaggi e macchine per l’elettroerosione. Esistono inoltre macchine come i centri di lavoro, i centri di tornitura, ecc., in grado di cambiare utensile automaticamente ed eseguire più operazioni con un unico serraggio.
2 Panoramica delle fasi di sviluppo delle macchine utensili CNC
All’inizio, la velocità dei computer non era molto elevata. Ciò non influiva in modo significativo sui computer scientifici o sull’elaborazione dei dati, ma impediva il controllo in tempo reale delle macchine utensili. È stato quindi necessario ricorrere a circuiti logici digitali per “costruire” un computer speciale destinato alle macchine utensili, da utilizzare come sistema di controllo numerico. Questo sistema è denominato controllo numerico collegato all’hardware, o semplicemente controllo numerico. Con l’evoluzione dei componenti, questa fase ha attraversato tre generazioni. La prima generazione era costituita dai tubi elettronici, apparsi nel 1952. La seconda generazione era costituita dai transistor, apparsi nel 1959, mentre la terza generazione era costituita dai circuiti integrati su piccola scala, apparsi nel 1965.
Nel 1946 fu creato il computer elettronico più avanzato al mondo. Ciò dimostra che l’uomo ha realizzato strumenti in grado di aiutare e, talvolta, di svolgere il lavoro della mente. Rispetto agli strumenti realizzati dalle società agricole e industriali, questo non è altro che un modo per facilitare il lavoro fisico. Rispetto ad altre cose, si tratta di un grande cambiamento, che ha posto le basi affinché le persone possano entrare a far parte della società dell’informazione in futuro.
Sei anni dopo, nel 1952, la tecnologia informatica fu integrata nelle macchine utensili. Ciò portò alla creazione delle macchine utensili "front-end" negli Stati Uniti. Da allora, le macchine utensili tradizionali hanno subito miglioramenti significativi. Il sistema CNC è stato costantemente perfezionato nel corso di quasi 50 anni, attraverso due fasi e sei generazioni.
3 La storia dello sviluppo del controllo numerico generale
Nel 1948, l’Aeronautica Militare degli Stati Uniti chiese alla Parsons Corporation di sviluppare attrezzature di lavorazione per campioni di profili di pale di elica aeronautiche. A causa delle forme complesse e variegate dei modelli e della necessità di un’elevata precisione, era difficile adattare le normali attrezzature di lavorazione, pertanto furono proposte macchine utensili a controllo numerico. Con l’aiuto dell’Ufficio di Ricerca sui Meccanismi Servoassistiti del Massachusetts Institute of Technology, nel 1949 l’azienda avviò la ricerca sulle macchine utensili CNC. Nel 1952, una grande fresatrice verticale a copia fu trasformata nella prima fresatrice CNC a tre coordinate al mondo. La produzione vera e propria avrebbe avuto inizio immediatamente.
A quel tempo, i dispositivi a controllo numerico utilizzavano componenti a valvole elettroniche, ingombranti e costosi. Venivano impiegati solo per la lavorazione di pezzi con superfici complesse in pochi settori con esigenze specifiche, come l’industria aeronautica. Nel 1959 furono introdotti i componenti a transistor e i circuiti stampati, consentendo ai dispositivi a controllo numerico di affermarsi su larga scala. Dopo il 1960, si assistette a un rapido sviluppo di trapani e fresatrici CNC relativamente semplici ed economiche, dotate di controllo lineare. Ciò rese le macchine utensili CNC sempre più diffuse in diversi settori dell’industria meccanica nel corso del tempo.
Nel 1965 fu introdotto il dispositivo di controllo numerico a circuito integrato di terza generazione. Questo dispositivo è di dimensioni ridotte, consuma poca energia ed è più affidabile. Inoltre, contribuisce a ridurre i prezzi, favorendo la crescita dei modelli e della produzione delle macchine utensili CNC. Alla fine degli anni '60 fu introdotto un sistema di controllo numerico diretto (DNC) in grado di controllare direttamente più macchine utensili. Questo sistema era anche denominato sistema di controllo di gruppo. Contemporaneamente, un sistema di controllo numerico computerizzato (CNC), gestito da un piccolo computer, fece sì che il dispositivo di controllo numerico assumesse la posizione precedente. I minicomputer costituirono una parte importante della quarta generazione.
Nel 1974 fu realizzato un dispositivo di controllo numerico per microcomputer (in breve MNC) utilizzando un microprocessore e una memoria a semiconduttori. Si tratta della quinta generazione di sistemi di controllo numerico. Rispetto alla terza generazione, la quinta ha raddoppiato le funzioni del dispositivo di controllo numerico, riducendone al contempo le dimensioni a 1/20 di quelle originali, abbassandone il prezzo di 3/4 e rendendolo molto più affidabile.
4 tavole a controllo numerico computerizzato
Nel 1970, il settore dei piccoli computer era ormai consolidato e la produzione era diventata di massa, pertanto questi dispositivi furono posti al centro del sistema di controllo numerico e ebbe inizio l’era del controllo numerico computerizzato. Nel 1971, la società statunitense INTEL Corporation fu la prima al mondo a combinare le due parti più importanti di un computer — l’unità aritmetica e il controllore — su un unico chip utilizzando la tecnologia dei circuiti integrati su larga scala. Questo chip fu denominato microprocessore, ed era la prima volta che due delle parti più importanti di un computer si trovavano sullo stesso chip. CPU è l'acronimo di “central processing unit” (unità centrale di elaborazione).”
Il microprocessore fu introdotto nel sistema di controllo numerico già nel 1974. Ciò è dovuto al fatto che le prestazioni di quel piccolo computer erano troppo elevate e che il controllo di una macchina utensile non risultava così conveniente ed efficiente dal punto di vista economico come l’utilizzo di un microprocessore. A quel punto si dovette risolvere il problema della struttura della piccola macchina. Poiché il microprocessore è la parte più importante di un computer e può essere impiegato per molteplici scopi, si parla di controllo numerico computerizzato.
Nel 1990 il PC, ovvero il personal computer, aveva raggiunto un livello di prestazioni molto elevato. Ciò significava che era in grado di soddisfare i requisiti necessari per diventare il componente centrale di un sistema di controllo numerico. Da allora, anche il sistema di controllo numerico ha raggiunto un livello tale da funzionare come un normale PC.
Lo sviluppo del controllo numerico computerizzato ha attraversato tre generazioni. La quarta
La quarta generazione fu rappresentata dal minicomputer, apparso nel 1970. La quinta generazione fu rappresentata dal microprocessore, apparso nel 1974, mentre la sesta generazione fu rappresentata dal PC, apparso nel 1990. Inoltre, va ricordato che, sebbene altri paesi abbiano già cambiato il nome in “controllo numerico computerizzato” (o CNC), nel nostro paese si continua a chiamarlo “controllo numerico” (o NC). Parliamo continuamente di «controllo numerico», ma ciò che intendiamo in realtà è «computer a controllo numerico».”
A metà del XX secolo, con il progresso della tecnologia elettronica, fecero la loro comparsa l’elaborazione automatizzata delle informazioni, l’elaborazione dei dati e i computer elettronici. Questi sviluppi introdussero nuove idee nella tecnologia dell’automazione, come l’uso di segnali digitali per controllare il movimento e l’elaborazione delle macchine utensili. Ciò contribuì a rendere le macchine utensili più automatizzate e a favorirne lo sviluppo.
5 Conclusione
Successivamente, le macchine utensili CNC a controllo puntuale hanno registrato una rapida diffusione dopo il 1960. Ciò è dovuto al fatto che un sistema di controllo numerico a controllo puntuale è molto più facile da utilizzare rispetto a un sistema di controllo numerico a controllo di contorno. Le fresatrici, le punzonatrici e le alesatrici a coordinate CNC hanno subito notevoli cambiamenti proprio per questo motivo. Le statistiche indicano che, delle circa 6.000 macchine utensili CNC effettivamente in uso nel 1966, 85% erano macchine a controllo puntuale. Alcuni paesi con industrie ben sviluppate, come la Germania e il Giappone, hanno a loro volta sviluppato, prodotto e utilizzato macchine utensili CNC.
Con il rapido sviluppo della microelettronica, dei computer e del software, le macchine utensili CNC tendono ad essere dotate di sistemi di controllo più compatti e con un numero maggiore di funzioni. Inoltre, tendono ad essere più affidabili e il sistema CNC stesso è solitamente in grado di eseguire la programmazione automatica.
In futuro, ci saranno più tipi di macchine utensili CNC per la lavorazione centralizzata multiprocesso. La lavorazione laser e altre tecnologie saranno impiegate sulle macchine utensili per il taglio, il che aumenterà il numero di processi concentrati multipli. Le macchine utensili CNC diventeranno inoltre più automatizzate. Sono state migliorate e dispongono di maggiori funzioni di monitoraggio. Ciò ne facilita l’utilizzo come unità di produzione flessibile all’interno di un sistema di produzione flessibile altamente automatizzato.
