संघर्ष से जन्मी प्रौद्योगिकी, आप सीएनसी मशीनिंग प्रौद्योगिकी के विकास के इतिहास को नहीं जानते हैं

संक्षेप में, मशीन टूल मशीन के लिए टूल पथ का मार्गदर्शन करने वाला एक उपकरण है - प्रत्यक्ष, मैन्युअल मार्गदर्शन द्वारा नहीं, जैसे मैन्युअल टूल और लगभग सभी मानव उपकरण, जब तक कि लोगों ने मशीन टूल का आविष्कार नहीं किया।

संख्यात्मक नियंत्रण (एनसी) मशीनिंग उपकरणों को स्वचालित रूप से नियंत्रित करने के लिए प्रोग्रामयोग्य तर्क (अक्षरों, संख्याओं, प्रतीकों, शब्दों या संयोजनों के रूप में डेटा) के उपयोग को संदर्भित करता है। इसके प्रकट होने से पहले, प्रसंस्करण उपकरण हमेशा मैन्युअल ऑपरेटरों द्वारा नियंत्रित किए जाते थे।

कंप्यूटर संख्यात्मक नियंत्रण (सीएनसी) मशीनिंग उपकरण नियंत्रण प्रणाली में माइक्रोप्रोसेसर को सटीक रूप से एन्कोडेड निर्देश भेजने को संदर्भित करता है, ताकि सटीकता और स्थिरता में सुधार हो सके। आज लोग जिस सीएनसी के बारे में बात करते हैं वह लगभग सभी कंप्यूटर से जुड़ी मिलिंग मशीनों को संदर्भित करता है। तकनीकी रूप से कहें तो, इसका उपयोग कंप्यूटर द्वारा नियंत्रित किसी भी मशीन का वर्णन करने के लिए किया जा सकता है।

पिछली शताब्दी में, कई आविष्कारों ने सीएनसी मशीन टूल्स के विकास की नींव रखी है। यहां, हम संख्यात्मक नियंत्रण प्रौद्योगिकी के विकास के चार बुनियादी तत्वों को देखते हैं: प्रारंभिक मशीन टूल्स, पंच कार्ड, सर्वो तंत्र और स्वचालित प्रोग्रामिंग टूल (एपीटी) प्रोग्रामिंग भाषा।

प्रारंभिक मशीन टूल्स

ब्रिटेन में दूसरी औद्योगिक क्रांति के दौरान, औद्योगिक क्रांति को संचालित करने वाले भाप इंजन के निर्माण के लिए जेम्स वाट की प्रशंसा की गई, लेकिन उन्हें 1775 तक भाप इंजन सिलेंडर की सटीकता के निर्माण में कठिनाइयों का सामना करना पड़ा, जॉन जॉनविलकिंसन ने वह मशीन बनाई जिसे दुनिया की पहली मशीन टूल के रूप में जाना जाता है। भाप इंजन सिलेंडरों की बोरिंग के लिए समस्या का समाधान किया गया। इस बोरिंग मशीन को भी विल्किंसन ने अपनी मूल तोप के आधार पर डिजाइन किया है;

छिद्र पत्रक

1725 में, एक फ्रांसीसी कपड़ा श्रमिक, बेसिल बाउचॉन ने छेदों की एक श्रृंखला के माध्यम से पेपर टेप पर एन्कोडेड डेटा का उपयोग करके करघे को नियंत्रित करने की एक विधि का आविष्कार किया। हालाँकि यह अभूतपूर्व है, इस पद्धति का नुकसान भी स्पष्ट है, यानी इसमें अभी भी ऑपरेटरों की आवश्यकता है। 1805 में, जोसेफ मैरी जेकक्वार्ड ने इस अवधारणा को अपनाया, लेकिन क्रम में व्यवस्थित मजबूत छिद्रित कार्डों का उपयोग करके इसे मजबूत और सरल बनाया गया, जिससे प्रक्रिया स्वचालित हो गई। इन छिद्रित कार्डों को व्यापक रूप से आधुनिक कंप्यूटिंग का आधार माना जाता है और यह बुनाई में घरेलू हस्तशिल्प उद्योग के अंत का प्रतीक है।

दिलचस्प बात यह है कि उस समय रेशम बुनकरों द्वारा जेकक्वार्ड करघे का विरोध किया गया था, जिन्हें चिंता थी कि यह स्वचालन उन्हें उनकी नौकरियों और आजीविका से वंचित कर देगा। उन्होंने उत्पादन में लगे करघों को बार-बार जलाया; हालाँकि, उनका प्रतिरोध निरर्थक साबित हुआ, क्योंकि उद्योग ने स्वचालित करघों के फायदों को पहचाना। 1812 तक, फ्रांस में 11000 जेकक्वार्ड करघे उपयोग में थे।

पंच्ड कार्ड 1800 के दशक के अंत में विकसित हुए और टेलीग्राफ से लेकर स्वचालित पियानो तक कई उपयोग पाए गए। हालाँकि यांत्रिक नियंत्रण प्रारंभिक कार्डों द्वारा तय किया गया था, अमेरिकी आविष्कारक हरमन होलेरिथ ने एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल पंच कार्ड टेबुलेटर बनाया, जिसने खेल के नियमों को बदल दिया। उनकी प्रणाली का पेटेंट 1889 में हुआ था, जब वे अमेरिकी जनगणना ब्यूरो के लिए काम कर रहे थे।

हरमन होलेरिथ ने 1896 में टेबुलेटर कंपनी की स्थापना की और 1924 में आईबीएम की स्थापना के लिए चार अन्य कंपनियों के साथ विलय किया। 20 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में, कंप्यूटर और संख्यात्मक नियंत्रण मशीनों के डेटा इनपुट और भंडारण के लिए पहली बार पंच कार्ड का उपयोग किया गया था। मूल प्रारूप में छेदों की पाँच पंक्तियाँ हैं, जबकि बाद के संस्करणों में छह, सात, आठ या अधिक पंक्तियाँ हैं।

सर्वो तंत्र

सर्वो तंत्र एक स्वचालित उपकरण है, जो मशीन या तंत्र के प्रदर्शन को सही करने के लिए त्रुटि प्रेरक प्रतिक्रिया का उपयोग करता है। कुछ मामलों में, सर्वो उच्च-शक्ति वाले उपकरणों को बहुत कम शक्ति वाले उपकरणों द्वारा नियंत्रित करने की अनुमति देता है। सर्वो तंत्र एक नियंत्रित डिवाइस, एक अन्य डिवाइस जो कमांड देता है, एक त्रुटि पता लगाने वाला उपकरण, एक त्रुटि सिग्नल एम्पलीफायर और एक डिवाइस (सर्वो मोटर) से बना है जो त्रुटियों को ठीक करता है। सर्वो सिस्टम का उपयोग आमतौर पर स्थिति और गति जैसे चर को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, और सबसे आम इलेक्ट्रिक, वायवीय या हाइड्रोलिक हैं।

पहला इलेक्ट्रिक सर्वो तंत्र 1896 में ब्रिटेन में एच. कैलेंडर द्वारा स्थापित किया गया था। 1940 तक, एमआईटी ने एक विशेष सर्वो तंत्र प्रयोगशाला बनाई, जिसकी उत्पत्ति इस विषय पर इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग विभाग के बढ़ते ध्यान से हुई थी। सीएनसी मशीनिंग में, स्वचालित मशीनिंग प्रक्रिया के लिए आवश्यक सहनशीलता सटीकता प्राप्त करने के लिए सर्वो प्रणाली बहुत महत्वपूर्ण है।

स्वचालित प्रोग्रामिंग टूल (एपीटी)

स्वचालित प्रोग्रामिंग टूल (एपीटी) का जन्म 1956 में मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी की सर्वो तंत्र प्रयोगशाला में हुआ था। यह कंप्यूटर अनुप्रयोग समूह की एक रचनात्मक उपलब्धि है। यह उपयोग में आसान उच्च स्तरीय प्रोग्रामिंग भाषा है, जिसका उपयोग विशेष रूप से सीएनसी मशीन टूल्स के लिए निर्देश उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। मूल संस्करण फोरट्रान से पहले का था, लेकिन बाद के संस्करणों को फोरट्रान के साथ फिर से लिखा गया।

Apt MIT की पहली NC मशीन के साथ काम करने के लिए बनाई गई एक भाषा है, जो दुनिया की पहली NC मशीन है। फिर यह कंप्यूटर-नियंत्रित मशीन टूल प्रोग्रामिंग का मानक बन गया और 1970 के दशक में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया गया। बाद में, एप्ट का विकास वायु सेना द्वारा प्रायोजित किया गया और अंततः इसे नागरिक क्षेत्र के लिए खोल दिया गया।

कंप्यूटर अनुप्रयोग समूह के प्रमुख डगलस टी. रॉस को एपीटी के जनक के रूप में जाना जाता है। बाद में उन्होंने "कंप्यूटर एडेड डिज़ाइन" (CAD) शब्द गढ़ा।

संख्यात्मक नियंत्रण का जन्म

सीएनसी मशीन टूल्स के उद्भव से पहले, पहला सीएनसी मशीन टूल्स और पहला सीएनसी मशीन टूल्स का विकास है। यद्यपि ऐतिहासिक विवरणों के विभिन्न विवरणों में कुछ अंतर हैं, पहला सीएनसी मशीन उपकरण न केवल सेना द्वारा सामना की जाने वाली विशिष्ट विनिर्माण चुनौतियों का जवाब है, बल्कि पंच कार्ड प्रणाली का एक प्राकृतिक विकास भी है।

"डिजिटल नियंत्रण दूसरी औद्योगिक क्रांति की शुरुआत और वैज्ञानिक युग के आगमन का प्रतीक है जिसमें मशीनों और औद्योगिक प्रक्रियाओं का नियंत्रण गलत ड्राफ्ट से सटीक में बदल जाएगा।" - विनिर्माण इंजीनियरों का संघ।

अमेरिकी आविष्कारक जॉन टी. पार्सन्स (1913-2007) को व्यापक रूप से संख्यात्मक नियंत्रण का जनक माना जाता है। उन्होंने विमान इंजीनियर फ्रैंक एल. स्टुलेन की मदद से संख्यात्मक नियंत्रण तकनीक की कल्पना की और उसे लागू किया। मिशिगन में एक निर्माता के बेटे के रूप में, पार्सन्स ने 14 साल की उम्र में अपने पिता की फैक्ट्री में असेंबलर के रूप में काम करना शुरू किया। बाद में, उन्होंने पारिवारिक व्यवसाय पार्सन्स मैन्युफैक्चरिंग कंपनी के तहत कई विनिर्माण संयंत्रों का स्वामित्व और संचालन किया।

पार्सन्स के पास पहला एनसी पेटेंट है और उसे संख्यात्मक नियंत्रण के क्षेत्र में अग्रणी काम के लिए नेशनल इन्वेंटर्स हॉल ऑफ फेम में चुना गया था। पार्सन्स के पास कुल 15 पेटेंट हैं, और अन्य 35 उसके उद्यम को दिए गए हैं। सोसाइटी ऑफ मैन्युफैक्चरिंग इंजीनियर्स ने 2001 में पार्सन्स का साक्षात्कार लिया ताकि सभी को उनके नजरिए से उनकी कहानी बताई जा सके।

प्रारंभिक एनसी अनुसूची

1942:जॉन टी. पार्सन्स को सिकोरस्की एयरक्राफ्ट द्वारा हेलीकॉप्टर रोटर ब्लेड बनाने के लिए उपठेका दिया गया था।

1944:विंग बीम के डिज़ाइन दोष के कारण, उनके द्वारा निर्मित पहले 18 ब्लेडों में से एक विफल हो गया, जिसके परिणामस्वरूप पायलट की मृत्यु हो गई। पार्सन्स का विचार यह है कि रोटर ब्लेड को मजबूत बनाने के लिए उसे धातु से छेदा जाए और असेंबली को जकड़ने के लिए गोंद और स्क्रू को बदला जाए।

1946:लोग सटीक रूप से ब्लेड बनाने के लिए एक विनिर्माण उपकरण बनाना चाहते थे, जो उस समय की परिस्थितियों के लिए एक बड़ी और जटिल चुनौती थी। इसलिए, पार्सन्स ने विमान इंजीनियर फ्रैंक स्टुलेन को काम पर रखा और तीन अन्य लोगों के साथ एक इंजीनियरिंग टीम बनाई। स्टुलेन ने ब्लेड पर तनाव के स्तर को निर्धारित करने के लिए आईबीएम पंच कार्ड का उपयोग करने के बारे में सोचा और उन्होंने इस परियोजना के लिए सात आईबीएम मशीनें किराए पर लीं।

1948 में, स्वचालित मशीन टूल्स के गति अनुक्रम को आसानी से बदलने का लक्ष्य दो मुख्य तरीकों से हासिल किया गया था - केवल एक निश्चित गति अनुक्रम सेट करने की तुलना में - और इसे दो मुख्य तरीकों से पूरा किया जा रहा है: ट्रेसर नियंत्रण और डिजिटल नियंत्रण। जैसा कि हम देख सकते हैं, पहले व्यक्ति को वस्तु का एक भौतिक मॉडल (या कम से कम एक पूर्ण ड्राइंग, जैसे कि सिनसिनाटी केबल ट्रेसर हाइड्रोपावर फोन) बनाने की आवश्यकता है। दूसरा, वस्तु या भाग की छवि को पूरा करना नहीं है, बल्कि केवल उसका सार निकालना है: गणितीय मॉडल और मशीन निर्देश।

1949:अमेरिकी वायुसेना को अल्ट्रा प्रिसिजन विंग स्ट्रक्चर की मदद की जरूरत है। पार्सन्स ने अपनी सीएनसी मशीन बेच दी और इसे वास्तविकता बनाने के लिए $200000 का अनुबंध जीता।

1949:पार्सन्स और स्टुलेन मशीनें विकसित करने के लिए स्नाइडर मशीन एंड टूल कॉर्प के साथ काम कर रहे हैं और उन्हें एहसास हुआ कि मशीनों को सटीक रूप से काम करने के लिए उन्हें सर्वो मोटर्स की आवश्यकता है। पार्सन्स ने मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी की सर्वो तंत्र प्रयोगशाला को "कार्ड-ए-मैटिक मिलिंग मशीन" की सर्वो प्रणाली का उपठेका दिया।

1952 (मई): पार्सन्स ने "मशीन टूल्स की पोजिशनिंग के लिए मोटर कंट्रोल डिवाइस" के पेटेंट के लिए आवेदन किया। उन्होंने 1958 में पेटेंट प्रदान किया।

1952 (अगस्त):जवाब में, एमआईटी ने "संख्यात्मक नियंत्रण सर्वो प्रणाली" के लिए पेटेंट के लिए आवेदन किया।

द्वितीय विश्व युद्ध के बाद, अमेरिकी वायु सेना ने अपने संस्थापक जॉन पार्सन्स द्वारा बनाए गए एनसी मशीनिंग नवाचार को और विकसित करने के लिए पार्सन्स के साथ कई अनुबंधों पर हस्ताक्षर किए। पार्सन्स एमआईटी की सर्वो तंत्र प्रयोगशाला में किए जा रहे प्रयोगों में रुचि रखते थे और उन्होंने प्रस्तावित किया कि एमआईटी स्वचालित नियंत्रण में विशेषज्ञता प्रदान करने के लिए 1949 में एक परियोजना उपठेकेदार बन जाए। अगले 10 वर्षों में, एमआईटी ने पूरे प्रोजेक्ट पर नियंत्रण हासिल कर लिया, क्योंकि सर्वो प्रयोगशाला के "तीन-अक्ष निरंतर पथ नियंत्रण" की दृष्टि ने पार्सन्स की "कटिंग पोजिशनिंग में कटौती" की मूल अवधारणा को बदल दिया। समस्याएँ हमेशा प्रौद्योगिकी को आकार देती हैं, लेकिन इतिहासकार डेविड नोबल द्वारा दर्ज की गई यह विशेष कहानी प्रौद्योगिकी के इतिहास में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर बन गई है।

1952:एमआईटी ने अपने 7-रेल छिद्रित बेल्ट सिस्टम का प्रदर्शन किया, जो जटिल और महंगा है (250 वैक्यूम ट्यूब, 175 रिले, पांच रेफ्रिजरेटर आकार के कैबिनेट में)।

1952 में एमआईटी की मूल सीएनसी मिलिंग मशीन हाइड्रो टेल थी, जो एक संशोधित 3-अक्ष सिनसिनाटी मिलिंग मशीन कंपनी थी।

सितंबर, 1952 में साइंटिफिक अमेरिकन के जर्नल "ऑटोमैटिक कंट्रोल" में "स्वचालित नियंत्रण मशीन, जो एक वैज्ञानिक और तकनीकी क्रांति का प्रतिनिधित्व करती है जो मानव जाति के भविष्य को प्रभावी ढंग से आकार देगी" के बारे में सात लेख हैं।

1955:कॉनकॉर्ड नियंत्रण (एमआईटी की मूल टीम के सदस्यों से बना) ने संख्यात्मक कार्ड बनाया, जिसने एमआईटी एनसी मशीनों पर छिद्रित टेप को जीई द्वारा विकसित किए जा रहे टेप रीडर से बदल दिया।
टेप भंडारण
1958:पार्सन्स ने यूएस पेटेंट 2820187 प्राप्त किया और विशेष लाइसेंस बेंडिक्स को बेच दिया। आईबीएम, फुजित्सु और जनरल इलेक्ट्रिक सभी ने अपनी मशीनें विकसित करने के बाद उप लाइसेंस प्राप्त किए।

1958:एमआईटी ने एनसी अर्थशास्त्र पर एक रिपोर्ट प्रकाशित की, जिसमें निष्कर्ष निकाला गया कि वर्तमान एनसी मशीन वास्तव में समय नहीं बचाती है, बल्कि कारखाने की कार्यशाला से श्रम शक्ति को छिद्रित बेल्ट बनाने वाले लोगों में स्थानांतरित कर देती है।