Cách các máy CNC cơ khí truyền thống, cỡ phòng chuyển sang máy để bàn (chẳng hạn như máy phay CNC để bàn Bantam tools và máy phay PCB để bàn công cụ Bantam) là do sự phát triển của máy tính cá nhân, bộ vi điều khiển và các linh kiện thiết bị điện tử khác. Nếu không có những phát triển này, ngày nay các máy công cụ CNC mạnh mẽ và nhỏ gọn sẽ không thể tồn tại được.
Đến năm 1980, sự phát triển của kỹ thuật điều khiển và thời gian biểu cho sự phát triển của hỗ trợ điện tử và máy tính.
Bình minh của máy tính cá nhân
Năm 1977, ba chiếc “máy vi tính” được ra mắt đồng thời – Apple II, pet 2001 và TRS-80 – tháng 1 năm 1980, tạp chí byte thông báo rằng “kỷ nguyên của máy tính cá nhân chế tạo sẵn đã đến”. Sự phát triển của máy tính cá nhân đã được nâng cấp nhanh chóng kể từ đó, khi sự cạnh tranh giữa Apple và IBM giảm dần.
Đến năm 1984, Apple phát hành Macintosh cổ điển, máy tính cá nhân điều khiển bằng chuột được sản xuất hàng loạt đầu tiên có giao diện người dùng đồ họa (GUI). Macintosh đi kèm với macpaint và macwrite (giúp phổ biến các ứng dụng WYSIWYG WYSIWYG). Năm sau, thông qua hợp tác với Adobe, một chương trình đồ họa mới đã được ra mắt, đặt nền tảng cho thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính (CAD) và sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính (CAM).
Phát triển các chương trình CAD và cam
Trung gian giữa máy tính và máy CNC là hai chương trình cơ bản: CAD và cam. Trước khi chúng ta đi sâu vào lịch sử ngắn gọn của cả hai, đây là một cái nhìn tổng quan.
Các chương trình CAD hỗ trợ việc tạo, sửa đổi và chia sẻ kỹ thuật số các đối tượng 2D hoặc 3D. Chương trình cam cho phép bạn chọn công cụ, vật liệu và các điều kiện khác cho hoạt động cắt. Là một kỹ sư, ngay cả khi bạn đã hoàn thành tất cả công việc CAD và biết hình dáng bên ngoài của các bộ phận bạn muốn, máy phay cũng không biết kích thước hoặc hình dạng của dao phay mà bạn muốn sử dụng hoặc chi tiết về kích thước hoặc vật liệu của bạn. kiểu.
Chương trình cam sử dụng mô hình do Kỹ sư tạo bằng CAD để tính toán chuyển động của dao trong vật liệu. Những tính toán chuyển động này, được gọi là đường chạy dao, được chương trình cam tạo ra tự động để đạt được hiệu quả tối đa. Một số chương trình cam hiện đại cũng có thể mô phỏng trên màn hình cách máy sử dụng công cụ bạn chọn để cắt vật liệu. Thay vì cắt đi cắt lại các thử nghiệm trên máy công cụ thực tế, nó có thể tiết kiệm độ mài mòn của dụng cụ, thời gian xử lý và mức tiêu thụ vật liệu.
Nguồn gốc của CAD hiện đại có thể bắt nguồn từ năm 1957. Chương trình có tên Pronto do nhà khoa học máy tính Patrick J. Hanratty phát triển được coi là cha đẻ của cad/cam. Năm 1971, ông cũng phát triển chương trình Adam được sử dụng rộng rãi, đây là một hệ thống thiết kế, vẽ và sản xuất đồ họa tương tác được viết bằng FORTRAN, nhằm mục đích toàn năng đa nền tảng. Đại học California Irvine, nơi ông tiến hành nghiên cứu vào thời điểm đó, cho biết: “Các nhà phân tích trong ngành ước tính rằng 70% tất cả các hệ thống cad/cam Cơ khí 3-D hiện có ngày nay có thể truy nguyên từ mã gốc của Hanratty”.
Khoảng năm 1967, Patrick J. Hanratty đã cống hiến hết mình cho việc thiết kế máy tính mạch tích hợp (CADIC) với sự hỗ trợ của máy tính.
Năm 1960, chương trình tiên phong Sketchpad của Ivan Sutherland được phát triển giữa hai chương trình của Hanratty, đây là chương trình đầu tiên sử dụng giao diện người dùng đồ họa đầy đủ.
Điều đáng chú ý là AutoCAD, được Autodesk ra mắt vào năm 1982, là chương trình CAD 2D đầu tiên dành riêng cho máy tính cá nhân thay vì máy tính lớn. Đến năm 1994, AutoCAD R13 đã làm cho chương trình tương thích với thiết kế 3D. Năm 1995, SolidWorks được phát hành với mục đích rõ ràng là giúp thiết kế CAD dễ dàng hơn cho nhiều đối tượng hơn, và sau đó Autodesk Inventor được ra mắt vào năm 1999, trở nên trực quan hơn.
Vào giữa những năm 1980, bản demo AutoCAD đồ họa có khả năng mở rộng phổ biến đã hiển thị hệ mặt trời của chúng ta trong phạm vi 1:1 km. Bạn thậm chí có thể phóng to mặt trăng và đọc tấm biển trên tàu đổ bộ mặt trăng Apollo.
Không thể nói về sự phát triển của máy CNC mà không tri ân những người sáng tạo phần mềm, những người đã cam kết giảm ngưỡng đầu vào của thiết kế kỹ thuật số và làm cho nó có thể áp dụng được cho mọi cấp độ kỹ năng. Hiện tại, Autodesk Fusion 360 đang dẫn đầu. (so với các phần mềm tương tự như Mastercam, UGNX và PowerMILL, phần mềm cad/cam mạnh mẽ này chưa được mở ở Trung Quốc.) nó là “công cụ 3D CAD, cam và CAE đầu tiên thuộc loại này, có thể kết nối toàn bộ quá trình phát triển sản phẩm của bạn xử lý sang nền tảng dựa trên đám mây phù hợp với PC, MAC và thiết bị di động.” Sản phẩm phần mềm mạnh mẽ này miễn phí cho sinh viên, nhà giáo dục, người khởi nghiệp có trình độ và người nghiệp dư.
Máy công cụ CNC nhỏ gọn đời đầu
Là một trong những người tiên phong và là tổ tiên của máy công cụ CNC nhỏ gọn, Ted Hall, người sáng lập công cụ shopbot, từng là giáo sư Khoa học thần kinh tại Đại học Duke. Trong thời gian rảnh rỗi, anh ấy thích làm những chiếc thuyền bằng ván ép. Anh ấy đã tìm kiếm một công cụ dễ dàng để cắt ván ép, nhưng ngay cả giá sử dụng máy phay CNC vào thời điểm đó cũng vượt quá 50.000 USD. Năm 1994, ông đã cho một nhóm người xem chiếc máy nghiền nhỏ gọn do ông thiết kế trong xưởng của mình, từ đó bắt đầu hành trình của công ty.
Từ nhà máy đến máy tính để bàn: MTM snap
Năm 2001, Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã thành lập một trung tâm nguyên tử và bit mới, là Phòng thí nghiệm chị em của Phòng thí nghiệm Truyền thông MIT, và do Giáo sư có tầm nhìn xa trông rộng Neil Gershenfeld đứng đầu. Gershenfeld được coi là một trong những người sáng lập ra khái niệm Fab Lab (Phòng thí nghiệm sản xuất). Với sự hỗ trợ của giải thưởng nghiên cứu công nghệ thông tin trị giá 13,75 triệu đô la Mỹ từ Quỹ Khoa học Quốc gia, Trung tâm bit và nguyên tử (CBA) bắt đầu tìm kiếm sự trợ giúp để tạo ra một mạng lưới studio nhỏ nhằm cung cấp cho công chúng các công cụ sản xuất kỹ thuật số cá nhân.
Trước đó, vào năm 1998, Gershenfeld đã mở một khóa học mang tên “cách chế tạo (gần như) mọi thứ” tại Viện công nghệ Massachusetts để giới thiệu cho sinh viên kỹ thuật về các loại máy sản xuất công nghiệp đắt tiền, nhưng khóa học của ông đã thu hút sinh viên từ nhiều nền tảng khác nhau, bao gồm nghệ thuật, thiết kế. và kiến trúc. Điều này đã trở thành nền tảng của cuộc cách mạng sản xuất kỹ thuật số cá nhân.
Một trong những dự án ra đời từ CBA là máy sản xuất (MTM), tập trung vào phát triển các nguyên mẫu nhanh chóng có thể được sử dụng trong các phòng thí nghiệm của nhà máy sản xuất tấm bán dẫn. Một trong những máy ra đời trong dự án này là máy phay CNC để bàn MTM snap do các sinh viên Jonathan Ward, Nadyaeek và David Mellis chế tạo vào năm 2011. Sử dụng nhựa HDPE snap chịu lực cao (cắt từ thớt nhà bếp) trên shopbot CNC lớn Máy phay, chiếc máy phay 3 trục này chạy trên bộ vi điều khiển Arduino giá rẻ và có thể phay chính xác mọi thứ từ PCB đến xốp và gỗ. Đồng thời, nó được cài đặt trên máy tính để bàn, di động và giá cả phải chăng.
Vào thời điểm đó, mặc dù một số nhà sản xuất máy phay CNC như shopbot và epilog đang cố gắng tung ra các phiên bản máy phay để bàn nhỏ hơn và rẻ hơn nhưng chúng vẫn khá đắt.
MTM snap trông giống như một món đồ chơi nhưng nó đã thay đổi hoàn toàn máy phay để bàn.
Với tinh thần của một Fab Lab thực sự, nhóm chụp nhanh MTM thậm chí còn chia sẻ danh mục vật liệu của họ để bạn có thể tự làm nó.
Ngay sau khi tạo ra MTM snap, thành viên nhóm Jonathan Ward đã làm việc với các kỹ sư Mike Estee và nhà khoa học vật liệu và xanh của Forrest, Danielle applestone để thực hiện một dự án do DARPA tài trợ có tên là cố vấn (thử nghiệm sản xuất và quảng bá) để “phục vụ thế kỷ 21”.
Nhóm làm việc tại phòng thí nghiệm khác ở San Francisco, kết hợp lại và kiểm tra lại thiết kế của máy công cụ chụp nhanh MTM, với mục tiêu chế tạo một máy phay CNC để bàn với giá cả hợp lý, độ chính xác và dễ sử dụng. Họ đặt tên cho nó là othermill, tiền thân của máy phay PCB để bàn công cụ Bantam.
Sự phát triển của ba thế hệ cối xay khác
Vào tháng 5 năm 2013, nhóm Other Machine Co. đã triển khai thành công hoạt động huy động vốn từ cộng đồng. Một tháng sau, vào tháng 6, shopbot tools đã phát động một chiến dịch (cũng thành công) cho một máy CNC di động có tên là handibot, được thiết kế để sử dụng trực tiếp trên trang web làm việc. Chất lượng chính của hai máy này là phần mềm đi kèm – otherplan và fabmo – được thiết kế để lần lượt trở thành các chương trình WYSIWYG trực quan và dễ sử dụng, để nhiều đối tượng có thể sử dụng xử lý CNC. Rõ ràng, như sự hỗ trợ của hai dự án này đã chứng minh, cộng đồng đã sẵn sàng cho kiểu đổi mới này.
Tay cầm màu vàng sáng mang tính biểu tượng của Handibot thể hiện tính di động của nó.
Xu hướng liên tục từ nhà máy đến máy tính để bàn
Kể từ khi chiếc máy đầu tiên được đưa vào sử dụng thương mại vào năm 2013, phong trào sản xuất máy tính để bàn kỹ thuật số đã được nâng cấp. Máy phay CNC hiện nay bao gồm tất cả các loại máy CNC từ nhà máy đến máy tính để bàn, từ máy uốn dây đến máy dệt kim, máy tạo hình chân không, máy cắt tia nước, máy cắt laser, v.v.
Các loại máy công cụ CNC được chuyển từ xưởng sản xuất sang máy tính để bàn ngày càng phát triển.
Mục tiêu phát triển của phòng thí nghiệm Fab, ban đầu được thành lập tại MIT, là phổ biến các máy sản xuất kỹ thuật số mạnh mẽ nhưng đắt tiền, trang bị cho những bộ óc thông minh các công cụ và đưa ý tưởng của họ vào thế giới vật chất. Chỉ những người có kinh nghiệm mới có thể có được những chuyên gia trong quá khứ bằng những công cụ này. Giờ đây, cuộc cách mạng sản xuất máy tính để bàn đang thúc đẩy hơn nữa phương pháp tiếp cận này, từ phòng thí nghiệm Fab đến xưởng cá nhân, bằng cách giảm đáng kể chi phí trong khi vẫn duy trì độ chính xác chuyên nghiệp.
Khi quỹ đạo này tiếp tục, sẽ có những bước phát triển mới thú vị trong việc tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) vào sản xuất máy tính để bàn và thiết kế kỹ thuật số. Vẫn còn phải xem những phát triển này tiếp tục ảnh hưởng như thế nào đến hoạt động sản xuất và đổi mới, nhưng chúng ta đã đi được một chặng đường dài so với kỷ nguyên của những chiếc máy tính cỡ căn phòng và các công cụ sản xuất mạnh mẽ hoàn toàn gắn liền với các tổ chức và công ty lớn. Quyền lực bây giờ nằm trong tay chúng ta.
Thời gian đăng: 19-07-2022