Obrábění pomocí CNC strojů je progresivním oborem, ve kterém mají velké slovo moderní technologie. Firmy, které se na něj zaměřují, se musí neustále učit novým věcem, jinak hrozí, že je konkurence nemilosrdně převálcuje. Není proto divu, že jsme zvyklí dívat se dopředu. Co ale jednou udělat výjimku? Podívejte se s námi na to nejzajímavější z historie CNC obrábění.

1. Průmyslová revoluce (18. – 19. století)

Na sklonku 18. století a především během 19. století zažíval tehdejší vyspělý svět obrovský rozkvět. Do té doby nevídanou rychlostí se rozvíjela výroba, těžba, doprava, zemědělství a vlastně všechny hospodářské sektory. Do tohoto šťastného období, kterému se v dějinách říká průmyslová revoluce, je často datován také vznik metody třískového obrábění, která přinesla základní myšlenku pro moderní teorii CNC obrábění.

V otázce přesného data vzniku technologie obrábění se však odborníci neshodnou. Ba co víc, někteří by jej zařadili dokonce do doby před průmyslovou revolucí. Je pravda, že i v dřívějších dobách bychom našli řemeslníky, kteří princip obrábění v různě rozvinuté podobě při práci využívali. Avšak o vývoji uceleného, slibně se rozvíjejícího odvětví, kdy vznikají sofistikovanější historické obráběcí stroje, můžeme mluvit skutečně až od 19. století.

2. Příchod automatizace (20. století)

Ještě významnější změny se udály ve století následujícím, kdy bylo možné pozorovat, jak se v technologii obrábění pomalu usazují prvky automatizace a řízení výroby. Doposud se totiž metoda třískového obrábění využívala pouze při manuálních výrobních činnostech.

První desetiletí 20. století však postavila pevné základy CNC obrábění, na kterých byly později vybudovány moderní řídící systémy. Historie CNC strojů se dále rozplývá do několika linií, ve kterých se více či méně samostatně vyvíjí dílčí strojní komponenty, výrobní soustavy či různé systémy řízení.

3. Vznik číslicového řízení (40. léta)

Myšlenka číslicového řízení, tedy stroje řízeného programem sestaveným z alfanumerických znaků, tj. z číslic a písmen, se zrodila koncem druhé světové války ve Spojených státech. První NC stroje pak byly vyvíjeny počátkem 50. let.

Jedním z těch, kteří stáli u vzniku NC technologie, byl i zakladatel společnosti FANUC Dr. Seiuemon Inaba, který se svým týmem soustředil zejména na posouvání hranic automatizace. Tým Dr. Inaby zanedlouho představil robota, kterého bylo možné implementovat přímo do obráběcího stroje.

4. První NC stroje (počátek 50. let)

Koncem 40. let se jako pohonné jednotky začaly používat elektricky řízené hydromotory a následně elektricky řízené motory. V polohování našly své uplatnění optické principy; při odměřování se využívalo lineárních či rotačních odměřovacích systémů.

Na vývoj takzvaných NC konzolových frézek se soustředila například firmy Feranti ve Skotsku či Parson v USA. Tyto ještě v podstatě lehce upravené konvenční stroje využívaly princip vakuové lampy – tzv. Record Play Back. U některých NC strojů se později můžeme setkat s využitím magnetického záznamu dat.

5. První systémy řízení NC strojů (50. léta)

Vůbec nejstarším typem řízení CNC strojů je systém stavění souřadnic. Tento typ řízení ze zcela obešel bez mikroprocesorů pro lineární či kruhovou interpolaci. Pohyb nástroje v tomto systému spočívá v tom, že se nejprve rychloposuvem pohybuje po jedné ose, a teprve až dojde do koncové polohy, přesouvá se na druhou osu.

V 50. letech se rozvíjí také systém tzv. pravoúhlého řízení, v rámci něhož se již nástroj přestavovat rovnoběžně se souřadnými osami. Po dokončení obrábění v jedné souřadnici může začít pohyb v druhé souřadnici. Tento typ řízení našel využití zejména u jednoduchých strojů, jako je například vrtačka. Moderní systémy se souvislým řízením dokáží řídit několik os současně – podle počtu se pak dělí na jednoosé, dvouosé, dvou a půl osé, tří osé a čtyřosé.

6. První obráběcí centrum (60. léta)

I první frézovací centrum vzniklo za oceánem. V roce 1960 ho vybudovala americká firma Kearney & Trecker, která již měla k dispozici tranzistorové NC systémy. Zatím se jednalo o obráběcí centrum na nerotační součásti. První soustružnické centrum s rotačními nástroji představila v 70. letech firma Herbert. Koncem 60. let již v USA dokázali propojit NC systémy pomocí integrovaných obvodů a využít při tom parabolické či splineové interpolace. Také vznikaly první výrobní linky s NC stroji.

Počátkem 60. let uvádí na trh své první číslicové řízení pro ovládání obráběcího stroje německá společnost Siemens. Toto číslicové řízení (NC-Numerical Control) založené na tzv. relé (zařízení, které slouží ke spínání signálu), později dostává název Sinumerik. Během 60. let se na automatizaci strojů začíná soustředit další německá firma HEIDENHEIN, která se od poloviny 70. let stává významným výrobcem řízení a pohonů pro obráběcí stroje.

7. První počítačové číslicové řízení (70. léta)

V 70. letech se do NC strojů začíná aplikovat t kuličkové, valivé a hydrostatické vedení. Americká firma Westinghouse doplnila NC systémy o paměť a funkce umožňující editaci programů. Firma Kearney & Trecker přichází s prvním Flexible Manufacturing System – pružným výrobním systémem.

Od NC zbýval malý, avšak významný krok k CNC. Ten učinila společnost FANUC, která v roce 1972 založila první obráběcí centrum CNC FANUC ROBODRILL, založené na technologii po počítačového číslicového řízení.

V Japonsku se pak firma FANUC soustředila na vývoj průmyslových robotů, které byly následně instalovány v tamních závodech firmy – poprvé v roce 1974. Evropa se instalace prvního obráběcího centra CNC a ROBODRILLu dočkala v roce 1973 a prvního robota o deset let později.

8. Zdokonalování CNC systémů (80. léta)

Rozvoj počítačové techniky se ve vývoji CNC obrábění dále významně promítal. V 80. letech již byly řídící systémy opatřeny multiprocesorovými mikropočítačovými strukturami na bázi CNC/PLC. a frézovací a soustružnická centra se v technologii třískového obrábění významně prosazovala. Do strojů se začínají aplikovat speciální senzory pro rozpoznání a sledování pohybu objektů. V roce 1984 uvádí firma HEIDENHEIN číslicové souvislé řízení s grafickou simulací obrábění obrobku.

V roce 1983 byla v USA založena společnost Hass Automation, která se dnes řadí k největším výrobcům obráběcích strojů. Své první obráběcí centrum VF-1, které se prodává dodnes, uvedla na trh o pouhé 4 roky později. K úspěchu firmě dopomohlo vyvinutí první plně automaticky programovatelné kleštinové děličky na světě. Kleštinová dělička Hass 5C našla uplatnění při výrobě plně programovatelných otočných stolů, otočných děliček a dalšího příslušenství pro obráběcí stroje.

9. První CNC systém s bezpečnostními funkcemi (90. léta)

90. léta se nesla ve znamení zpřesňování výroby, ale také rostoucí otevřenosti a pružnosti CNC systémů. Rostoucí odlišnost používaných dílů ostatně učinila používání pružných výrobních systémů nezbytným.

V roce 1996 uvedla firma Siemens na trh dosud nevídaný produkt Sinumerik – první CNC systém se zabudovanými bezpečnostními funkcemi. Rok na to představila nástroje ShopMill a ShopTurn, které umožnily sestavovat programy pro výrobu obrobků za použití grafického uživatelského rozhraní. HEIDENHEIN v polovině 90. let přichází se synchronně-sériovým rozhraním EnDat pro absolutní snímače polohy.

    10.    Nová generace obráběcích center (21. století)

Ani dnes CNC vývojáři neusínají na vavřínech. Pozornost soustřeďují zejména na synchronizaci Hardware a Software, integraci CAD/CAM systémů do CNC, efektivnější řízení pomocí externích počítačových stanic či rozvoj v oblasti umělé inteligence. Například Siemens zavedl v roce 2005 Sinumerik Solution Line, díky kterému je možné propojit všechna uživatelská rozhraní pomocí průmyslového Ethernetu – Profinet.

Kde zjistím více?

Pokud byste se rádi dozvěděli více o historii CNC programování, doporučujeme vám knihu „CNC Handbook“, jejíž autory jsou Hans B. Kief a Helmut A. Roschiwal, která tématu věnuje několik kapitol. Na přehled zajímavých knih o CNC obrábění včetně učebnic CNC obrábění se můžete v našem článku 10 knih o CNC, které musíte přečíst.

A už jste viděli těchto 9 fascinujících videí z CNC obrábění?