A história das máquinas CNC

Um pilar moderno de fabricação e produção, o controle numérico computadorizado, ou CNC, remonta à década de 1940, quando surgiram as primeiras máquinas de controle numérico, ou NC. No entanto, as máquinas de torneamento apareceram antes disso. De fato, uma máquina usada para substituir técnicas artesanais e aumentar a precisão foi inventada em 1751. Levaria algum tempo até que o conceito assumisse as capacidades de uma moderna empresa de produção CNC.

As técnicas de usinagem que levaram à fabricação CNC marcaram o início da industrialização. A definição atual de usinagem CNC é mais específica. Envolve a inserção de arquivos 3D em um computador, que executa um programa que controla o movimento das ferramentas dentro de um centro de usinagem. O processo é totalmente automatizado, desde o eixo e velocidade de rotação das ferramentas de corte até atingir as dimensões desejadas da peça.

O que é uma máquina CNC?

Uma máquina CNC é um sistema que combina várias ferramentas (incluindo furadeiras, tornos e fresadoras), que são construídas em células a partir das quais a máquina pode selecioná-las e usá-las. Ele é projetado para fabricar peças tridimensionais. As máquinas mais simples se movem em um ou dois eixos. Por outro lado, os sistemas mais avançados apresentam movimento nos eixos X e Y e podem se mover longitudinalmente no eixo Z. Muitos são capazes de movimento rotacional e até mesmo de inversão automática de peças para que o material possa ser cortado em todos os lados sem intervenção manual.

Os primeiros dias do trabalho CNC

Embora a ideia já existisse há algum tempo, o primeiro conceito de controle numérico não foi desenvolvido até 1949. John T. Parsons, um pioneiro da computação, desenvolveu-o como parte de um projeto de pesquisa da Força Aérea realizado no Massachusetts Institute of Technology (MIT). Uma fresadora experimental foi construída no Laboratório de Servomecanismos do instituto, com o objetivo de utilizar eixos motorizados para produzir pás de helicóptero e peles mais rígidas para aeronaves.

A Parsons Corporation em Traverse City, Michigan, começou a trabalhar no primeiro sistema antes mesmo da colaboração do MIT. Parsons foi capaz de usar um multiplicador IBM 602A para calcular as coordenadas do aerofólio. Os pontos de dados foram alimentados em uma broca swiss jig através da alimentação de cartões perfurados no sistema. Informações pré-programadas poderiam ser usadas para produzir peças para helicópteros; este foi o precursor da programação de máquinas CNC.

A ideia foi desenvolvida e, em 1952, Richard Kegg (em colaboração com o MIT) apresentou a Cincinnati Hydro-Tel, uma fresadora de contorno de eixo vertical de 28 polegadas. Sua introdução comercial veio com uma patente para um “Aparelho Controlado por Motor com Máquina-Ferramenta de Posicionamento”. O protótipo inicial, embora fosse operado com fita de papel de oito colunas, um leitor de fita e um sistema de controle eletrônico de tubo a vácuo, tornou-se foco para desenvolvimentos futuros.

As primeiras máquinas CNC nas décadas de 1940 e 1950 usavam fita perfurada, que era então comumente usada em telecomunicações e armazenamento de dados. Essa tecnologia foi substituída por tecnologias de computação analógica. Da década de 1960 até a década de 1970, surgiram as tecnologias digitais, tornando o processo de produção automatizado e mais eficiente.

Parsons foi premiado por seus primeiros trabalhos. Em 1968, ele recebeu o primeiro Prêmio Memorial Joseph Marie Jacquard da Sociedade de Controle Numérico. A Sociedade de Engenheiros de Manufatura concedeu-lhe uma placa honorária em 1975, que nomeou Parsons “O Pai da Segunda Revolução Industrial”.

Evolução da fábrica CNC de hoje

Os fabricantes de sistemas de controle de movimento altamente automatizados usados ​​agora ainda se baseiam nos três componentes principais de seus antecessores. Eles exigem uma função de comando (seja um sistema digital ou analógico, um seguidor de came ou uma alça de aba para ativá-lo); um sistema de acionamento/movimento, como um motor, cilindro, válvula ou embreagem; e um sistema que fornece feedback, como um codificador. Nas primeiras máquinas NC, um nível de controle seria montado em um came. Por sua vez, o motor giraria para operar a máquina, mas, se o cabo de realimentação se rompesse, o fluxo de fluido não poderia ser interrompido.

As máquinas CNC modernas são controladas eletronicamente, portanto, esse cenário é altamente improvável. Os resultados finais são agora mais previsíveis. Além disso, eles podem usar praticamente qualquer tipo de material, incluindo metal, madeira, plástico, fibra de vidro ou espuma.

Além disso, novas formas de usinagem foram desenvolvidas. Usando o mesmo conceito de usinagem CNC, eles incluem usinagem por feixe de elétrons, usinagem por descarga elétrica e usinagem fotoquímica. Estes e outros são frequentemente selecionados dependendo do material utilizado no processo de produção em massa. Também são comuns as máquinas de corte a laser, oxicorte, jato de água e plasma.

Desenvolvendo a prototipagem rápida

A perspectiva da prototipagem rápida mudou ao longo dos anos, mas o conceito foi aplicado desde a primeira fita perfurada, sistemas de controle numérico. Antes disso, todas as peças eram usinadas à mão; até os sistemas de fita perfurada revolucionaram o processo. Hoje em dia, existem muitas opções de prototipagem para escolher dependendo do material usado, economia e complexidade das peças CNC.

As ferramentas e eixos de rotação disponíveis ainda tornam as máquinas CNC atraentes e extremamente úteis. Com o advento da impressão 3D, essas vantagens começaram a mostrar suas limitações. Uma impressora 3D pode produzir peças complexas, incluindo seus componentes internos. Dependendo da aplicação, as escolhas de materiais podem ser limitadas, de modo que os sistemas CNC continuam sendo a escolha preferida, especialmente para o desenvolvimento de protótipos.

A importância da fabricação CNC hoje

O papel dos maquinistas tradicionais está desaparecendo rapidamente. No século 21, a demanda por especialistas em CNC vem crescendo. Organizações como o Institute for Technical Trades oferecem treinamento para equipar os maquinistas com as habilidades necessárias para trabalhar para os empregadores neste campo. Em muitos setores, as perspectivas de emprego são robustas; alguns preveem que os empregos de tecnologia, como a operação de equipamentos CNC, serão responsáveis ​​por 40% dos futuros empregos abertos.1

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Fonte:

1. https://www.instituteoftechnicaltrades.com/blog/history-computer-numerical-control/