Histoire du développement des machines-outils à commande numérique

Les machines-outils à commande numérique sont des machines-outils automatisées équipées d'un système de contrôle des programmes.

Ce système de contrôle peut traiter systématiquement et régulièrement des programmes comportant des codes de contrôle ou d'autres instructions symboliques, convertir les instructions du programme en représentations de codes numériques, puis introduire les nombres codés dans le dispositif de commande numérique par le biais de supports d'information.

Après une série d'opérations, le dispositif de commande numérique envoie divers signaux de commande, tels que la commande de la machine-outil pour traiter la forme et la taille conformément aux exigences du dessin.

En termes simples, une machine-outil à commande numérique est essentiellement une machine-outil qui utilise des informations basées sur un code numérique (instructions de programme) pour contrôler l'outil de coupe et effectuer un traitement automatique selon un programme de travail, une vitesse de mouvement et une trajectoire de fonctionnement donnés.

Au cours des 20 dernières années, le développement continu de la science et de la technologie, l'essor et la maturité croissante des technologies de fabrication avancées ont entraîné des exigences plus élevées pour les machines-outils à commande numérique.

Dans de nombreux pays industrialisés, dans les 10 à 15 ans qui ont suivi la Seconde Guerre mondiale, la production principale était encore constituée de machines-outils dépassées, car elles étaient tout à fait capables de répondre aux exigences d'utilisation. Cependant, avec l'intensification de la concurrence, la modernisation des machines-outils doit de toute urgence tenir compte de la pression des coûts et des changements de comportement des consommateurs.

En 1946, les docteurs John W. Mauchly et J. Presper Eckert ont fourni à l'armée américaine l'ENIAC, le premier ordinateur numérique électronique au monde, jetant ainsi les bases du traitement électronique des données.

Entre 1949 et 1952, John Parsons, du Massachusetts Institute of Technology, a été engagé par l'armée de l'air américaine pour développer un système de contrôle des machines-outils. Ce système permet de contrôler directement la position de la broche par le biais d'une sortie informatique, tout en générant automatiquement des enregistrements de données de fabrication pertinentes. John Parsons a proposé quatre points comme caractéristiques essentielles d'un tel système de contrôle :

1) Enregistrer la position calculée de la trajectoire dans la carte perforée.

2) Lecture automatique de la position de la machine à partir de la carte perforée.

3) Afficher en temps réel la position actuelle de la carte en cours de lecture et effectuer le calcul de la valeur intermédiaire.

4) Le servomoteur peut contrôler le mouvement de l'arbre.

L'utilisation de ces machines et équipements permet de fournir des composants plus complexes à l'industrie aéronautique. Auparavant, ces composants complexes n'étaient décrits avec précision qu'à l'aide d'une petite quantité de données mathématiques, ce qui rendait la fabrication manuelle très difficile. Le protocole de connexion entre les ordinateurs et les machines CNC a été établi au début du développement de l'industrie.

En 1952, la première machine-outil à commande numérique dotée d'une broche verticale fournie par la Cincinnati Hydrotel Company a été utilisée au Massachusetts Institute of Technology. Sa partie commande était réalisée par des tubes électroniques, qui permettaient un mouvement simultané sur trois axes (interpolation linéaire 3D) et pouvaient stocker des données à l'aide d'une bande à code binaire.

En 1954, Bendix a acheté le brevet de Parsons et a fabriqué la première machine-outil à commande numérique produite de manière industrielle. Le système de commande numérique de cette machine-outil à commande numérique utilisait également des tubes électroniques pour le contrôle.

En 1957, le département de l'armée de l'air américaine a fabriqué la première fraiseuse CNC dans son propre atelier.

En 1958, le premier langage de programmation symbolique APT a été développé sur l'ordinateur 704 d'IBM.

En 1960, un système de commande numérique utilisant la technologie des transistors a remplacé un système reposant sur des relais et des tubes à vide.

Depuis les années 1970, les marchés mondiaux sont devenus des marchés d'acheteurs, ce qui signifie que le taux de remplacement des produits s'est accéléré alors que leur durée de vie est de plus en plus courte.

En raison de cette tendance, la production de masse a commencé à s'orienter vers la production de faibles volumes.

Les lignes de production de produits de masse inchangés ont été remplacées par des machines-outils CNC automatisées et flexibles, et la fabrication par lots automatisée et par convoyeur a remplacé la fabrication par lots solides. Cependant, en raison de la complexité croissante des produits, les machines-outils modernes dépendent de plus en plus des systèmes de CAO qui nécessitent des données cohérentes pour une programmation rapide des commandes numériques.

En 2003, lors de l'exposition EMO qui s'est tenue à Milan, l'entreprise suisse Mikron a présenté pour la première fois le concept de machine-outil intelligente.

En 2006, lors de la 26e exposition internationale de Chicago sur les technologies de fabrication des machines-outils qui s'est tenue aux États-Unis, la société japonaise Mazak a présenté une machine-outil à commande numérique dotée de "quatre intelligences" sous le nom de "machine-outil intelligente".