De geschiedenis van CNC-frezen laat zien hoe coördinatengestuurde besturing het frezen heeft omgevormd van een handmatige vaardigheid tot een herhaalbare, programmeerbare beweging. Het verhaal van CNC-frezen overlapt met... Geschiedenis van CNC-bewerking, Maar frezen is het beste perspectief, omdat de eerste mijlpalen in numerieke besturing op freesmachines werden gedemonstreerd. Dit artikel beoogt de belangrijkste overgangen in kaart te brengen zonder af te dwalen naar irrelevante onderwerpen uit de geschiedenis van werktuigmachines.
Moderne werkplaatsen beschouwen CNC-frezen vaak als een kant-en-klaar systeem dat "gewoon code uitvoert". CNC-frezen werd echter pas praktisch bruikbaar na het oplossen van een aantal cruciale problemen, waaronder bewegingsbesturing, programmaopslag en bewerkingsworkflows. Een duidelijke tijdlijn helpt lezers om mijlpalen in de ontwikkeling van NC, CNC-controllers en CAD/CAM niet door elkaar te halen.
CNC-frezen: Toepassingsgebied en kernbegrippen
De geschiedenis van CNC-frezen is gemakkelijker te begrijpen als je CNC-frezen opsplitst in verschillende onderdelen., CNC-bewerking, CNC-frezen en numerieke besturing worden als aparte termen beschouwd. Bij CNC-frezen wordt materiaal verwijderd met een roterende meerpuntsfrees, terwijl een besturingseenheid de asbeweging aanstuurt. CNC-bewerking is een breder begrip en omvat doorgaans zowel frezen als draaien onder computerbesturing.
Numerieke besturing (NC) verwijst naar machinebewegingen die worden aangestuurd door numerieke instructies, zonder dat er een computer bij de machine nodig is. Vroege NC-systemen gebruikten geponste media en hardwarelogica om coördinatenstappen te volgen. Computergestuurde numerieke besturing (CNC) voegt een computergestuurde controller toe die programma's opslaat, bewerkt en uitvoert met meer flexibiliteit.
De tijdlijn van CNC-frezen maakt ook gebruik van een aantal terugkerende systeemtermen. De machinebesturingseenheid (MCU) is de controller die een programma interpreteert en de asaandrijvingen aanstuurt. Directe numerieke besturing (DNC) is een systeem voor de werkvloer waarbij een centrale computer programma's naar meerdere machines stuurt. Dit was belangrijk toen computers schaars en duur waren.
Veelvoorkomende misvattingen over CNC-frezen
Mensen hebben vaak een verkeerd beeld van de geschiedenis van CNC-frezen, omdat het woord 'computer' hen doet denken dat er vanaf het begin volledig digitale besturing bestond. Vroege mijlpalen worden vaak beschreven als coördinaatgestuurde bewerking met behulp van ponskaarten of tape, wat niet hetzelfde is als een moderne CNC-controller. Een duidelijke tijdlijn moet erkennen dat bronnen de termen 'NC' en 'CNC' verschillend gebruiken.
Een tweede misvatting beschouwt "de eerste CNC-machine" als één enkel, universeel erkend artefact. Veel bronnen wijzen op vroege, door de lucht- en ruimtevaart gedreven projecten die coördinatenberekeningen en gecontroleerde bewegingen op freesmachines gebruikten. Later wordt een gedemonstreerde NC-freesmachine als een mijlpaal aangehaald. Lezers moeten "eerste" beweringen echter zien als een afkorting voor een reeks vroege prototypes, niet voor één enkel commercieel product.
Een derde misvatting gaat ervan uit dat de overstap naar CNC alleen om precisie draaide. De acceptatie van CNC-frezen hing echter ook af van praktische werkprocessen in de werkplaats, zoals programmaopslag, bewerkingen en herhaalbaarheid van de instellingen. De besturingseenheid en de programmeerworkflow veranderden de manier waarop freeswerk kon worden geoffreerd, gepland en herhaald.
Vroege mijlpalen in numerieke besturing
De geschiedenis van CNC-frezen begint met de druk vanuit de lucht- en ruimtevaartindustrie om herhaalbare gebogen vormen te bewerken. Eind jaren veertig leidde de behoefte aan coördinatenberekeningen voor de geometrie van rotorbladen tot de ontwikkeling van numerieke besturing. Geponste media boden een manier om numerieke instructies op te slaan in een formaat dat machines consistent konden lezen.
De samenwerking tussen vroege computerpioniers en experts in werktuigmachines bracht het concept van theorie naar praktijk. Werkzaamheden in samenwerking met de Amerikaanse luchtmacht en het Servomechanisms Laboratory van MIT worden vaak gezien als een keerpunt in de ontwikkeling van een numeriek gestuurd freesplatform. Deze fase is belangrijk omdat de freesmachine het bewijsmateriaal werd voor gesloten-lus bewegingsbesturing en herhaalbare gereedschapspaduitvoering.
Deze vroege systemen waren groot, duur en lastig aan te passen in vergelijking met moderne CNC-machines. Hardwarelogica en ponsbanden maakten revisies traag, waardoor de flexibiliteit voor algemene werkplaatsen beperkt was. Deze beperkingen verklaren waarom de latere overgang naar een "computer op de machine" een praktisch keerpunt was.
Belangrijke tijdlijncontrolepunten
|
Periode / aanwijzing |
mijlpaal in de freesbesturing |
Wat is er veranderd aan de workflows voor CNC-frezen? |
|---|---|---|
|
Eind jaren veertig |
Coördinatenberekening + concepten voor geperforeerde media |
Numerieke gereedschapspaden werden haalbaar voor complexe contouren. |
|
Begin jaren vijftig |
Gedemonstreerde NC-freesplatformen |
De beweging van de as volgde de instructies nauwkeuriger. |
|
Eind jaren vijftig |
Octrooien en commercialiseringsinspanningen |
NC/CNC-concepten begonnen vanuit laboratoria hun weg naar de industrie te vinden. |
|
Eind jaren 60 tot en met de jaren 80 |
Bredere acceptatie en verbeterde gebruiksvriendelijkheid van de controller |
CNC is een realistisch instrument geworden, ook buiten de lucht- en ruimtevaart. |
|
CAD/CAM-tijdperk |
Workflows van ontwerp naar code verminderden handmatige programmering. |
Het werd gemakkelijker om programma's te maken, te herzien en te hergebruiken. |
De tijdlijntabel is opzettelijk voorzichtig met het gebruik van de term "eerste". Beweringen over wat "eerste" is, variëren per definitie, zoals de eerste NC, eerste CNC, eerste prototype of eerste commerciële machine. Verificatie dient te berusten op de specifieke definitie die in de betreffende bron wordt gebruikt.
Overgang van NC naar CNC
De overgang van NC naar CNC is een cruciaal keerpunt in de geschiedenis van CNC-frezen. De architectuur van de besturingseenheid veranderde de manier waarop freesprogramma's werden opgeslagen en aangepast. Vroege NC-besturingen gebruikten vastgelegde logica en externe media, waardoor bewerkingen traag en foutgevoelig waren. CNC-besturingen maakten bewerkingen sneller door programma's in het geheugen op te slaan en wijzigingen tijdens het frezen mogelijk te maken.
De microprocessorgestuurde besturingseenheden droegen bij aan de verspreiding van CNC-frezen door de controllers kleiner te maken en de mogelijkheden te verbeteren. Werkplaatsen konden complexere routines uitvoeren en meer programmalogica verwerken zonder de besturingscircuits opnieuw te hoeven bedraden. Directe numerieke besturing (DNC) bood ook ondersteuning aan werkplaatsen met meerdere machines, toen gecentraliseerde computerberekeningen de enige praktische manier waren om programma's te beheren.
De standaardisatie van programmeertalen maakt ook deel uit van de geschiedenis van CNC-frezen, omdat code een draagbare manier werd om gereedschapsbewegingen te beschrijven. Veel CNC-machines gebruiken CNC-freescode G-code wordt bijvoorbeeld gebruikt voor gecoördineerde bewegingen en snelheden, terwijl M-codes hulpfuncties aansturen zoals koelvloeistof en gereedschapswisselingen. De programmeertalen van controllers variëren, dus controleer de programmeerinstructies altijd aan de hand van de specifieke handleiding van de controller.
NC versus CNC in de praktijk
|
Beslissingsdimensie |
Numerieke besturing (NC) bij het frezen |
Computergestuurde numerieke besturing (CNC) bij het frezen |
|---|---|---|
|
Programmaopslag |
Externe media zoals geperforeerde tape |
Digitaal opgeslagen in het geheugen van de controller. |
|
Werkstroom bewerken |
Fysieke bewerkingen zijn traag en foutgevoelig. |
Bewerken op de computer is praktisch. |
|
Capaciteitsgroei |
Nieuwe functies vereisen hardwarewijzigingen. |
Nieuwe functies toegevoegd via software-updates |
|
Schaalbaarheid van de winkel |
Het is moeilijk om programma's te verspreiden. |
Het hergebruik en de distributie van programma's is een normale workflow. |
Deze vergelijking vermijdt beweringen over "beter" zonder context. De betere keuze in een bepaalde periode hing af van de kosten, de beschikbaarheid en de te produceren onderdelen. Het praktische punt is dat CNC-controllers de frictie in programmabeheer verminderden, wat de bredere acceptatie bevorderde.
Machine-evolutie en -integratie
De geschiedenis van CNC-frezen omvat de evolutie van machines, waarbij de ascapaciteit en automatisering het aantal benodigde instellingen voor een werkstuk veranderden. Drie-assig frezen was decennialang de standaard en werd gebruikt voor een breed scala aan prismatische onderdelen. Extra roterende assen verminderden het opnieuw opspannen en maakten toegang tot complexere oppervlakken mogelijk in minder instellingen.
Automatisering is belangrijk in de geschiedenis van CNC-frezen omdat het de economische aspecten van onbeheerde bewerkingen en repetitief werk heeft veranderd. Automatische gereedschapswisseling verminderde de niet-bewerkingstijd en maakte programma's met gemengde kenmerken praktischer. Gepalletiseerde workflows en herhaalbare opspaninrichtingen verminderden de variatie in insteltijden tussen batches.
Integratiefuncties hebben ook de moderne verwachtingen voor CNC-frezen gevormd. Metingen tijdens het proces kunnen de instellingscontrole en gereedschapsafstelling ondersteunen, maar de resultaten zijn afhankelijk van kalibratie en training. Connectiviteit en het verzamelen van werkplaatsgegevens kunnen het inzicht in het gebruik verbeteren, maar de resultaten hangen af van hoe een bedrijf de gegevens gebruikt om knelpunten te vinden en op te lossen.
Adoptiepatronen en impact
CNC-frezen De toepassing ervan verspreidde zich buiten de lucht- en ruimtevaart, omdat steeds meer industrieën behoefte hadden aan herhaalbare nauwkeurigheid, snellere iteratie en complexe geometrie. De lucht- en ruimtevaart bleef een belangrijke drijfveer, omdat herhaalbaarheid en traceerbare procescontrole essentieel zijn voor de onderdelen. Ook de automobiel- en industriële machinebouw profiteerden van de herhaalbare bewerking van mallen, matrijzen en productieonderdelen.
De medische en elektronica-industrie stimuleerden ook de vraag naar CNC-frezen, omdat kleine onderdelen en complexe behuizingen vaak flexibele freesmogelijkheden vereisen. Prototypecycli werden korter doordat programma's snel konden worden herzien, vooral omdat CAD-naar-code-workflows de last van handmatige berekeningen verminderden. De belangrijkste drijfveer voor de acceptatie was niet één enkele maatstaf, maar de combinatie van herhaalbaarheid, programmeerbaarheid en procesdocumentatie.
Verklaringen gaan vaak over "wanneer CNC populair werd", maar populariteit hangt af van de definitie. Sommige bronnen spreken van een vroege acceptatie in de late jaren 60, terwijl andere de nadruk leggen op latere groei toen CNC betaalbaarder en gebruiksvriendelijker werd. Een veilige interpretatie is dat de adoptie zich over meerdere decennia heeft uitgestrekt, en niet over één enkel jaar.
Conclusie
De geschiedenis van CNC-frezen is een praktische kaart van hoe numerieke besturing, computerberekeningen en CAD/CAM-workflows samenkwamen om de moderne freesmogelijkheden te creëren. Het belangrijkste verhaal is niet dat "machines nauwkeurig werden", maar dat "frezen programmeerbaar, herhaalbaar en gemakkelijker aan te passen werd". Lezers die NC, CNC en CAD/CAM als afzonderlijke mijlpalen beschouwen, zullen minder fouten maken in de tijdlijn en beweringen over "eerste" beter interpreteren. Voor lezers die bronnen naast elkaar willen vergelijken, is het raadzaam om verder te lezen. CNC-frezen online Kan u helpen definities en tijdlijnen te controleren zonder afhankelijk te zijn van één enkele "eerste" bewering.
Bij Yonglihao Machinery gebruiken we dagelijks CNC-frezen voorR prototype en productiewerk, dus we beschouwen de geschiedenis ervan als een logische keten voor de operator, niet als nostalgie. We raden aan de geschiedenis te gebruiken als checklist voor aannames: besturingsarchitectuur, codeworkflow, instelstrategie en verificatiemethode. Wanneer een beslissing afhangt van de CNC-capaciteit, is de veiligste aanpak om de limieten van de controller te controleren voordat het plan definitief wordt gemaakt.
Veelgestelde vragen
Wanneer werd CNC-frezen uitgevonden?
De eerste mijlpalen in CNC-frezen worden doorgaans beschreven als die van begin jaren 50, waarbij demonstraties in verband met MIT vaak rond 1952 worden aangehaald. De onderliggende numerieke besturingsconcepten zouden ook al eind jaren 40 zijn ontstaan. De term "uitgevonden" moet worden geverifieerd aan de hand van de definitie, zoals concept, prototype of commercieel systeem.
Wie heeft CNC-frezen uitgevonden?
Veel bronnen schrijven de fundamentele concepten van numerieke besturing, die relevant zijn voor de lucht- en ruimtevaart, toe aan John T. Parsons. Andere bronnen benadrukken de rol van MIT-onderzoekers die gestuurde freesplatformen demonstreerden en verder ontwikkelden. Een nauwkeurig antwoord vereist een onderscheid tussen de "oorsprong van het concept" en het "gedemonstreerde machinesysteem".“
Wat bestond er vóór CNC-frezen?
Numerieke besturingssystemen (NC) bestonden al vóór CNC, waarbij gebruik werd gemaakt van gestanste materialen en hardwarelogica zonder computerbesturing. Handmatig frezen en eerdere werktuigmachines bestonden ook al lang vóór NC, maar die machines voerden geen coördinatenprogramma's uit. Een duidelijk antwoord zou een onderscheid moeten maken tussen handmatige gereedschappen en numeriek gestuurde gereedschappen.
Wat is het verschil tussen NC en CNC?
NC-frezen volgt numerieke instructies, maar mist doorgaans de flexibele, computergestuurde workflow voor programmaopslag en -bewerking van CNC. CNC-frezen maakt gebruik van een computergestuurde controller die programma's digitaal opslaat en revisies vereenvoudigt. Het praktische verschil zit hem in hoe snel een bedrijf programma's kan aanpassen en hergebruiken.
Welke programmeertaal gebruiken CNC-freesmachines?
Veel CNC-freesmachines gebruiken G-code voor asbewegingen en M-code voor hulpbewerkingen, maar de codevarianten verschillen per besturingseenheid. Het is het veiligst om programmaregels te controleren aan de hand van de specifieke documentatie van de besturingseenheid. CAD/CAM-systemen genereren vaak code, maar de nabewerkingsinstellingen moeten nog steeds worden gecontroleerd.
Wanneer werd CNC-frezen op grote schaal gebruikt?
De acceptatie van CNC-frezen nam in de loop der decennia toe naarmate de besturingseenheden verbeterden en de kosten daalden. Veel verklaringen wijzen op een bredere acceptatie vanaf eind jaren 60 tot en met de jaren 80, met een latere versnelling naarmate de gebruiksvriendelijkheid verbeterde. De meest verdedigbare benadering is om "populair" te beschouwen als een overgang die zich over meerdere decennia uitstrekte, in plaats van een gebeurtenis in één enkel jaar.
