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Numerische Steuerung

1950
  • John T. Parsons
CNC-Maschine mit Bedienfeld in einer automatisierten Fertigungswerkstatt.

Die numerische Steuerung (NC) ist die automatische Steuerung von Bearbeitungswerkzeugen mit Hilfe eines Programms, das aus genau kodierten alphanumerischen Daten besteht. Dieses Programm gibt den Weg des Werkzeugs, die Vorschubgeschwindigkeit, die Drehzahl und andere Betriebsparameter vor. Frühe NC-Systeme verwendeten Lochstreifen als Eingabemedium, was einen bedeutenden technologischen Sprung von der manuellen Steuerung über Handräder oder physische Schablonen bedeutete.

Das Konzept der numerischen Steuerung (NC) entstand in der Zeit nach dem Zweiten Weltkrieg als Lösung für die Herstellung komplexer gebogener Profile für Hubschrauberrotorblätter und Flugzeugkomponenten. John T. Parsons, der für das Unternehmen seiner Familie, die Parsons Corporation, arbeitete, hatte die Idee, mathematische Koordinatendaten zu verwenden, um den Werkzeugweg für eine Fräsmaschine zu definieren. Die Kernidee bestand darin, der Maschine eine Reihe von diskreten Punkten vorzugeben, die eine Oberfläche definieren, und das Steuerungssystem der Maschine das Schneidwerkzeug zwischen diesen Punkten bewegen zu lassen. Dies ersetzte die traditionelle, geschicklichkeitsintensive Methode der Verwendung physischer Schablonen (Nocken und Taster) oder der manuellen Bedienung, die bei komplexen Formen langsam und fehleranfällig war.

1949 ging Parsons eine Partnerschaft mit dem MIT Servomechanisms Laboratory ein, das von der U.S. Air Force finanziert wurde, um dieses Konzept in die Tat umzusetzen. Das Projekt resultierte in der ersten erfolgreichen Demonstration einer NC-Fräsmaschine im Jahr 1952. Dieser Prototyp verwendete eine auf Vakuumröhren basierende Steuerung, die Anweisungen von einem 1 Zoll breiten, 7-spurigen Lochstreifen las. Das Band enthielt kodierte Informationen für die gewünschten Positionen der drei Achsen der Maschine (X, Y, Z). Die Servomotoren, die die Signale von der Steuerung erhielten, bewegten dann den Maschinentisch und den Schneidkopf zu den angegebenen Koordinaten. Die Neuheit war revolutionär: Zum ersten Mal wurden die Bewegungen einer Werkzeugmaschine nicht durch eine physikalische Führung, sondern durch abstrakte, programmierbare Daten gesteuert. Dadurch wurde die Geometrie des Werkstücks von einer physischen Vorlage entkoppelt, was zu einer noch nie dagewesenen Flexibilität, Wiederholbarkeit und Genauigkeit im Fertigungsprozess führte. Damit wurde der Grundstein für alle nachfolgenden automatisierten Bearbeitungen gelegt.

UNESCO Nomenclature: 3301
- Automatisierung

Typ

Abstraktes System

Unterbrechung

Revolutionär

Verwendung

Veraltet

Vorläufersubstanzen

  • die Verwendung von Lochkarten zur Kontrolle der Webmuster beim Jacquard-Webstuhl
  • Selbstspielklaviere (Pianolas) mit gestanzten Papierrollen zur Automatisierung der Musikwiedergabe
  • die Entwicklung von Servomechanismen zur Fernpositionierung und -steuerung
  • Fortschritte in der Booleschen Logik und der digitalen Computertheorie

Anwendungen

  • CNC-Maschinen (Computerized Numerical Control)
  • automatisierte Fertigungsprozesse
  • Robotik und industrielle Automatisierung
  • 3d-Druck (additive Fertigung)
  • automatisierte Inspektionssysteme

Patente:

  • US2820187A

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