Prima di vedere i punti più importanti dell’evoluzione del CNC e della sua applicazione alle macchine utensili, andiamo a vedere alcune prime definizioni. Con il termine macchine utensili si identificano tutte quelle macchine che vanno a trasformare la dimensione e la forma di un oggetto, mediante l’asportazione selettiva di materiale. Mentre per CN si intende la logica di programmazione per automatizzare il controllo dell’utensile della macchina.
Inizialmente le macchine erano controllate direttamente dagli operatori e potevano svolgere un numero limitato di lavorazioni. Poi, Con l’invenzione dei computer, anche i macchinari industriali sono stati integrati con questo tipo di tecnologie acquisendo maggiore automazione nella lavorazione. Questo ha reso la produzione più veloce e con un maggiore controllo sulla qualità.
Le prime grandi innovazioni
Il processo di evoluzione delle macchine utensili parte in Inghilterra durante la seconda rivoluzione industriale e procede nei secoli attraverso innovazioni successive, fino ad arrivare ai moderni sistemi di CNC. Per comprendere come si è arrivati all’introduzione del controllo numerico nella produzione meccanica, ci si deve soffermare su 4 rivoluzioni tecnologiche, le quali possono essere considerate delle vere pietre miliari:
- La prima macchina utensile;
- Le schede forate;
- I servomeccanismi;
- Automatically Programmed Tool.
La prima macchina utensile
La prima macchina utensile venne realizzata durante seconda rivoluzione industriale, in Inghilterra. In quel periodo il motore a vapore era il vero traino dell’economia. Tuttavia il suo inventore, James Watt, aveva da subito riscontrato difficoltà nella produzione. Infatti non riusciva ad ottenere un adeguata precisione per alcuni cilindri dei suoi motori. Così, nel 1775, John Wilkinson, trovò la soluzione al problema realizzando la prima macchina utensile per la barenatura circolare.
Le schede forate
Le prime tracce del CNC invece risalgono al 1725, quando Joseph Marie Jacquard rielaborò l’idea delle schede forate. Queste erano state create per la prima un tessitore francese, Basile Bouchon che pensò infatti di controllare i telai utilizzando dei fori impressi su dei nastri di carta per registrare e trasmettere le informazioni.
Questo metodo, seppur molto ingegnoso, presentava due problemi: la carta era troppo fragile ed era inoltre necessaria la continua presenza di un operatore. Così Jacquard trovò una soluzione utilizzando un materiale più resistente per fare le schede e le legò assieme, riducendo la necessità di controllo.
Circa cinque decenni dopo, Hermann Hollerith diede un ulteriore contributo realizzando un tabulatore elettromeccanico di schede perforate. Questi due invenzioni sono state le basi per lo sviluppo dei moderni sistemi di memorizzazione dei dati dei computer.
I servomeccanismi
Un passo in più verso l’automatizzazione si ebbe con l’introduzione del primo servomeccanismo elettronico. Un servomeccanismo è un dispositivo che, mediante la rilevazione dei feedback di errore, è in grado di correggere la performance di un processo. Questo meccanismo trovò subito ambia applicazione nelle macchine utensili in quanto permetteva di rispettare le tolleranze richieste durante un processo di lavorazione automatica.
Automatically Programmed Tool
Nacque all’interno di un laboratorio di ricerca del Massachusetts Institute of Technology (MIT) l’ultima grande idea che rese possibile l’alba del CN. Fu li infatti che venne pensato e scritto il linguaggio di programmazione chiamato Automatically Programmed Tool (APT).
Questo sistema era basato sulla definizione geometrica del pezzo da lavorare, sulla definizione dei movimenti dell’utensile necessari per la lavorazione e sul calcolo automatico della posizione dell’utensile. Determinando questi fattori, per la prima volta era possibile compiere una vera e propria programmazione del lavoro di una macchina utensile.
La nascita del controllo numerico
Il padre universalmente riconosciuto del NC è John T. Parsons. Fu lui infatti che, lavorando nella ditta di famiglia, lo ha concepito e ideato insieme all’ingegnere aereospaziale Frank L. Stulen. I due, durante gli studi per la costruzione delle pale per i rotori degli elicotteri, furono i primi a utilizzare i metodi informatici per risolvere i problemi di lavorazione.
Tuttavia fu solo dopo che i servocomandi sviluppati dal MIT vennero pilotati anche dai computer si realizzò il vero “controllo numerico”. Gli sviluppi iniziali di Parsons e Stulen riguardavano solo i calcoli e non il controllo: i risultati dei calcoli venivano forniti a operatori umani che giravano le ruote della macchina utensile per generare i percorsi desiderati
Fu comunque Parsons ad intuire subito il potenziale del collegamento dei computer ai motori delle macchine. Così, il 14 gennaio 1958 ricevette un brevetto per un apparecchio controllato da motore per il posizionamento di una macchina utensile.
La prima parte della storia del CNC si conclude. A breve pubblicheremo la seconda ed ultima parte di questo excursus storico. Nel frattempo altri nostri articoli o prova a dare un’occhiata alle nostre macchine.
