Cómo hacer una ametralladora programable
Aunque la industria artesanal del taller está relativamente atrasada, ha formado y creado mucho personal técnico. Aunque no son expertos en fabricar máquinas, pueden fabricar diversas herramientas manuales, como cuchillos, sierras, agujas, taladros, conos, amoladoras, ejes, manguitos, engranajes, armazones de camas, etc. De hecho, la máquina se ensambla a partir de estas piezas.
Cuando se trata de mandrinadoras, primero tenemos que hablar de Leonardo da Vinci. Esta figura legendaria pudo haber sido el diseñador de las primeras máquinas perforadoras para trabajar metales. Diseñó máquinas perforadoras accionadas hidráulicamente o a pedal, en las que la herramienta perforadora giraba cerca de la pieza de trabajo mientras ésta estaba asegurada a una plataforma móvil impulsada por una grúa. En 1540, otro artista pintó un cuadro de "Fuegos artificiales" y un cuadro idéntico de una máquina perforadora. En aquella época, las mandrinadoras se utilizaban especialmente para el acabado de piezas huecas.
En el siglo XVII, debido a las necesidades militares, la industria de fabricación de cañones se desarrolló muy rápidamente. Cómo fabricar cañones de armas se convirtió en un problema importante que la gente necesitaba resolver con urgencia.
La primera verdadera máquina perforadora del mundo fue inventada por Wilkinson en 1775. De hecho, para ser precisos, la taladradora de Wilkinson es una taladradora que puede mecanizar cañones con precisión. Es una barra perforadora cilíndrica hueca con ambos extremos montados sobre cojinetes.
Wilkinson nació en Estados Unidos en 1728. A la edad de 20 años, se mudó a Staffordshire y construyó el primer alto horno para fabricar hierro en Bilston. Como resultado, Wilkinson se hizo conocido como el "Maestro herrero de Staffordshire". En 1775, Wilkinson, de 47 años, trabajó duro en la fábrica de su padre y finalmente construyó esta nueva máquina que podía perforar cañones de armas con una precisión poco común. Curiosamente, después de la muerte de Wilkinson en 1808, fue enterrado en un ataúd de hierro fundido de su propio diseño.
Pero el invento de Wilkinson no solicitó protección de patente y la gente lo copió e instaló. En 1802, Watt también habló sobre el invento de Wilkinson en su libro y lo replicó en Soho Iron Works. Más tarde, cuando Watt fabricó los cilindros y pistones de su máquina de vapor, también utilizó la máquina mágica de Wilkinson. Resulta que para el pistón las dimensiones se pueden medir cortando el exterior, pero para el cilindro no es tan sencillo y requiere una taladradora. En ese momento, la rueda hidráulica de Watt hizo girar el cilindro de metal, lo que provocó que la herramienta fijada centralmente avanzara y cortara el interior del cilindro. El error resultante para un cilindro de 75 pulgadas de diámetro es menor que el grosor de una moneda, que está muy avanzada en el lugar correcto.
En las décadas siguientes, se realizaron muchas mejoras en la máquina mandrinadora de Wilkinson. En 1885, Hutton de Inglaterra construyó una máquina perforadora con elevación de mesa, que se convirtió en el prototipo de las máquinas perforadoras modernas.
El nacimiento del torno
Ya en el antiguo Egipto, el hombre había inventado la tecnología de tornear madera con herramientas cuando la madera giraba alrededor de su eje central. Inicialmente, la gente usaba dos tocones de árboles como soportes para levantar la madera que se iba a voltear, usaban la elasticidad de las ramas para enrollar la cuerda alrededor de la madera, tiraban de la cuerda para voltear la madera y usaban herramientas para voltear la madera. .
Este antiguo método evolucionó gradualmente hasta convertirse en el "carro del arco". La cuerda se enrolla alrededor de la polea dos o tres veces. La cuerda se apoya en una varilla elástica doblada en forma de arco y se empuja. tira hacia adelante y hacia atrás para hacer que el objeto que se está procesando gire.
En la Edad Media, alguien diseñó una "cama de bicicleta" que utilizaba pedales para hacer girar el cigüeñal, accionar el volante y luego transmitirlo al eje principal para que girara. A mediados del siglo XVI, un diseñador francés llamado Besson diseñó un torno que podía utilizar varillas roscadas para apretar tornillos. Es una pena que este torno no sea popular.
En el siglo XVIII, alguien diseñó un cigüeñal con un pedal y una biela que podía almacenar la energía cinética de rotación en el torno en el volante. Se desarrolló desde la rotación directa de la pieza de trabajo hasta la rotación de la caja del husillo. La caja del husillo es una especie de mandril que sujeta la pieza de trabajo.
En la historia de la invención del torno, el que más llama la atención es un inglés llamado Maudslay, porque inventó en 1797 el histórico torno portaherramientas, que tenía un husillo de precisión y un Engranajes intercambiables ajustables.
Moseley nació en 1771. A los 18 años era la mano derecha del inventor Brammer. Se dice que Brammer trabajaba en el campo. A los 16 años, debido a un accidente que le dejó incapacitado el tobillo derecho, tuvo que pasarse a la carpintería para personas con movilidad reducida. Su primer invento fue el inodoro en 1778. Maudslay comenzó a ayudar a Brammer a diseñar prensas hidráulicas y otra maquinaria hasta que dejó Brammer a la edad de 26 años después de que Brammer rechazara bruscamente la solicitud de Moritz de aumentar su salario a más de 30 chelines por semana.
El año en que Maudslay dejó Brammer, construyó el primer torno de roscar, un torno totalmente metálico con un portaherramientas y un contrapunto que se movía a lo largo de dos carriles guía paralelos. La superficie guía del riel guía es triangular. Cuando el husillo gira, el tornillo se acciona para mover el portaherramientas lateralmente. Este es el mecanismo principal de un torno moderno y se puede utilizar para girar tornillos metálicos de precisión de cualquier paso.
Tres años después, Maudslay construyó en su taller un torno más perfecto, con engranajes intercambiables. Pronto se desarrollaron tornos más grandes, lo que contribuyó en gran medida a la invención de la máquina de vapor y otras maquinarias.
En el siglo XIX, debido a la invención del acero para herramientas de alta velocidad y la aplicación de motores eléctricos, los tornos se mejoraron continuamente y finalmente alcanzaron el nivel moderno de alta velocidad y alta precisión.
Cepilladoras y fresadoras
En el proceso de invención, muchas cosas suelen ser complementarias y entrelazadas: para fabricar una máquina de vapor, se necesita una máquina perforadora después de la invención de; la máquina de vapor, a partir de las exigencias técnicas También llamada cepilladora de pórtico. Se puede decir que fue la invención de la máquina de vapor lo que condujo al diseño y desarrollo de "máquinas de trabajo", desde mandrinadoras hasta tornos y cepilladoras de pórtico. De hecho, una cepilladora es un "avión" que se utiliza para cepillar metal.
Desde principios del siglo XIX, muchos técnicos comenzaron a estudiar el procesamiento de superficies planas de los asientos de válvulas de las máquinas de vapor, entre ellos Richard Robert, Richard Platt, James Fox y Joseph Clement. Fabricaron cepilladoras de forma independiente en 25 años a partir de 1814. Este tipo de cepilladora fija el objeto a procesar en una plataforma alternativa y la cepilladora corta un lado del objeto a procesar. Sin embargo, este tipo de cepilladora no tiene dispositivo de avance y está en proceso de transformación de "herramienta" a "máquina". En 1839, un inglés llamado Bodmore finalmente diseñó una cepilladora para grifos con un dispositivo de alimentación de cuchillas.
Otro inglés, Nasmyth, pasó 40 años desde 1831 inventando y fabricando una cepilladora para procesar aviones pequeños. Puede fijar el objeto a procesar en la cama y mover la herramienta hacia adelante y hacia atrás.
Desde entonces, debido a la mejora de las herramientas y la aparición de los motores, las cepilladoras de pórtico se han desarrollado hacia el corte de alta velocidad y alta precisión, por un lado, y hacia el corte a gran escala. por otro lado.
En el siglo XIX, los británicos inventaron máquinas perforadoras y cepilladoras para satisfacer las necesidades de la revolución industrial como las máquinas de vapor, mientras que los estadounidenses se dedicaron a la invención de fresadoras para poder producir armas en masa. Una fresadora es una máquina con fresas de diferentes formas que puede cortar piezas con formas especiales, como ranuras en espiral, formas de dientes, etc.
Ya en 1664, alguien construyó una máquina que cortaba girando un cortador circular, lo que puede considerarse como la primera fresadora. Por supuesto, fue el estadounidense Whitney quien realmente estableció el estatus de las fresadoras en la fabricación mecánica.
En 1818, Whitney construyó la primera fresadora ordinaria del mundo, pero la patente de la fresadora la "ganó" el británico Bodmore en 1839.
En 1862, Brown de los Estados Unidos fabricó la primera fresadora universal del mundo, lo que supuso una iniciativa que hizo época al proporcionar una placa de indexación universal y una fresa integrada. La mesa de trabajo de la fresadora universal puede girar un cierto ángulo en dirección horizontal y está equipada con accesorios como un cabezal de fresado vertical. Al mismo tiempo, Brown también diseñó una fresa de forma que no se deformaría después del rectificado, y luego fabricó una amoladora para rectificar fresas, llevando la fresadora a su nivel actual.
Amoladoras y Taladros
El rectificado es una tecnología ancestral conocida por la humanidad desde la antigüedad. Esta técnica se utilizaba en el Paleolítico para rectificar herramientas de piedra. Posteriormente, el uso de herramientas metálicas impulsó el desarrollo de la tecnología de rectificado. Sin embargo, diseñar una rectificadora digna de ese nombre sigue siendo algo moderno. Incluso a principios del siglo XIX, la gente todavía molía piedras de afilar naturales girándolas y poniéndolas en contacto con el objeto en el que se estaba trabajando.
En 1864, Estados Unidos fabricó la primera amoladora del mundo, un dispositivo que instalaba una muela en el carro de un torno para permitirle cambiar automáticamente de velocidad. Doce años después, Brown en los Estados Unidos inventó un molinillo universal que se parecía mucho a un molinillo moderno.
También ha aumentado la demanda de piedras de moler artificiales. ¿Cómo desarrollar una piedra de amolar que sea más resistente al desgaste que la piedra de amolar natural? En 1892, el estadounidense Acheson produjo con éxito carburo de silicio hecho de coque y arena, una piedra de amolar artificial que ahora se llama abrasivo C. Dos años más tarde, la producción de prueba del abrasivo A con alúmina como componente principal tuvo éxito, lo que hizo que las máquinas rectificadoras se utilizaran más ampliamente.
Más tarde, gracias a la mejora de los rodamientos y los carriles guía, las rectificadoras se volvieron cada vez más precisas y se desarrollaron en una dirección profesional: rectificadoras de interiores, rectificadoras de superficies, rectificadoras de rodillos, rectificadoras de engranajes, etc. Aparecieron rectificadoras universales, etc.
Al igual que la tecnología de rectificado, la tecnología de perforación también tiene una larga historia. Los arqueólogos han descubierto que en el año 4000 a. C. los humanos inventaron un dispositivo para cavar agujeros. Los antiguos colocaban una viga sobre dos pilares, luego colgaban de la viga un punzón giratorio, luego envolvían una cuerda de arco alrededor del punzón y lo hacían girar, de modo que se podían perforar agujeros en madera y piedra. Pronto, la gente también diseñó una herramienta de perforación llamada "polea" que también usaba una cuerda elástica para girar el punzón.
Hacia 1850, el alemán Martini fabricó por primera vez una broca helicoidal para perforar agujeros metálicos. En la Exposición Internacional celebrada en Londres, Inglaterra, en 1862, Whitworth, un inglés, exhibió una máquina perforadora eléctrica para la estructura de un gabinete de hierro fundido, que se convirtió en el prototipo de la máquina perforadora moderna.
Más tarde, aparecieron una tras otra varias máquinas perforadoras, incluidas perforadoras radiales, perforadoras con mecanismos de avance automático y perforadoras multiejes que pueden perforar múltiples agujeros al mismo tiempo. Gracias a las mejoras en los materiales de las herramientas y las brocas, así como al uso de motores eléctricos, finalmente se crearon equipos de perforación grandes y de alto rendimiento.
El torno en evolución
Desde finales del siglo XIX hasta principios del XX, un único torno evolucionó gradualmente hasta convertirse en una fresadora, una cepilladora, una amoladora, una taladradora. máquina, etc Estas importantes máquinas herramienta se han finalizado básicamente, creando así las condiciones para las máquinas herramienta de precisión y la mecanización y semiautomatización de la producción a principios del siglo XX.
En los primeros 20 años del siglo XX, la gente se centraba principalmente en fresadoras, rectificadoras y líneas de montaje. Debido a los requisitos de producción de automóviles, aviones y sus motores, existe una necesidad urgente de fresadoras y rectificadoras automatizadas de precisión al procesar una gran cantidad de piezas con formas complejas, alta precisión y alta suavidad. Debido a la aparición de fresas de hojas multihelicoidales, la dificultad de desarrollar fresadoras debido a la baja vibración y la baja suavidad producidas por las fresas de una sola hoja se ha resuelto básicamente, lo que convierte a las fresadoras en un equipo importante para procesar piezas complejas.
Ford, conocido como el "Padre del Automóvil", propuso que los automóviles deberían ser "ligeros, fuertes, fiables y baratos". Para lograr este objetivo es necesario desarrollar máquinas rectificadoras eficientes. Por ello, el estadounidense Norton utilizó esmeril y jade en 1900 para fabricar una muela abrasiva de gran diámetro y ancho, así como una amoladora de gran resistencia y firmeza. Con el desarrollo de las rectificadoras, la tecnología de fabricación mecánica ha entrado en una nueva etapa de precisión.
En los 30 años posteriores a 1920, la tecnología de fabricación de maquinaria entró en un período semiautomático y los componentes hidráulicos y eléctricos se utilizaron gradualmente en máquinas herramienta y otra maquinaria. Durante 1938, los sistemas hidráulicos y los controles electromagnéticos no sólo facilitaron la invención de nuevas fresadoras, sino también su uso en máquinas herramienta como las cepilladoras. Después de la década de 1930, el sistema de interruptor de marcha y válvula solenoide casi se utilizó para el control automático de varias máquinas herramienta.
Después de la Segunda Guerra Mundial, debido a la aparición de las máquinas herramienta CNC y de control de grupo y líneas automáticas, el desarrollo de las máquinas herramienta comenzó a entrar en la era de la automatización. Las máquinas herramienta CNC son un nuevo tipo de máquina herramienta después de la invención de las computadoras electrónicas. Utilizan el principio del control digital para almacenar programas de procesamiento, requisitos y operandos y caracteres de cambio de herramientas como información, y controlan la máquina herramienta de acuerdo con las instrucciones emitidas. por el mismo.
La solución de máquina herramienta CNC fue propuesta a la Fuerza Aérea de EE. UU. por Parsons en los Estados Unidos cuando estaba desarrollando una máquina de procesamiento de palas para inspeccionar perfiles de palas de hélices de aviones. Con la participación y asistencia del MIT, finalmente lo logró en 1949. En 1951, fabricaron oficialmente el primer prototipo de una máquina herramienta CNC de tubo de vacío, resolviendo con éxito el problema de automatización del procesamiento de piezas complejas en múltiples variedades y lotes pequeños. Más tarde, el principio CNC se extendió desde las fresadoras hasta las fresadoras y mandrinadoras, taladradoras y tornos, por un lado, y pasó de los tubos de electrones a los transistores y los circuitos integrados, por el otro.
De 1970 a 1974 se produjeron tres avances tecnológicos debido a la aplicación generalizada de pequeños ordenadores en el control de máquinas herramienta. La primera vez fue un controlador digital directo, que permitía a una pequeña computadora electrónica controlar múltiples máquinas herramienta al mismo tiempo, lo que resultó en un "control de grupo"; la segunda vez fue un diseño asistido por computadora, utilizando un lápiz óptico para diseñar y modificar el; programa de cálculo de diseño; la tercera vez, basado en Las condiciones de procesamiento reales y los cambios inesperados cambian automáticamente la cantidad de procesamiento y la velocidad de corte, y han surgido máquinas herramienta con sistemas de control adaptativos.
En 1968, la británica Moline Machinery Company desarrolló la primera línea automática compuesta por máquinas herramienta CNC. Pronto, General Electric Company de Estados Unidos propuso que "el requisito previo para la automatización de fábricas es el control numérico del procesamiento de piezas y el control programático del proceso de producción".
Como resultado, a mediados de la década de 1970 aparecieron talleres automatizados y comenzó la construcción de fábricas automatizadas.
Después de más de 100 años de altibajos, la familia de máquinas herramienta se ha vuelto cada vez más madura y se ha convertido en una verdadera "máquina herramienta" en el campo de la mecánica.
La historia del desarrollo de los tornos
El desarrollo de los tornos se puede dividir aproximadamente en cuatro etapas, la etapa de prototipo, la etapa de estructura básica, la etapa de potencia independiente y la etapa CNC. que se discutirá a continuación.
Introdujo el proceso expositivo.
El nacimiento del torno no fue inventado, sino que evolucionó paulatinamente. Hace ya 4.000 años, se registró que alguien utilizó el sencillo principio de tensar un arco para completar el trabajo de perforación. Esta es la máquina herramienta más antigua registrada. Incluso ahora, todavía es posible encontrar taladros manuales accionados por humanos. Posteriormente surgieron los tornos, que se utilizaban para tornear y taladrar madera. De ahí proviene el nombre de torno en inglés (Lath significa tabla de madera). Después de cientos de años de evolución, los tornos han avanzado muy lentamente. Las camas de madera, lentas y de bajo torque, no eran adecuadas para el corte de metales, excepto para carpintería, hasta la Revolución Industrial. Este período puede denominarse período embrionario del torno.
La Revolución Industrial que comenzó en el siglo XVIII marcó el fin de una sociedad agrícola dominada por artesanos, y fue reemplazada por una sociedad industrial que enfatizaba la producción en masa. Dado que se utilizan ampliamente diversos productos metálicos, los tornos se han convertido en equipos clave para cumplir con los requisitos de procesamiento de piezas metálicas. A principios del siglo XVIII, la cama se hacía de metal y su estructura se volvió más resistente y más adecuada para el corte de metales. Sin embargo, debido a su estructura simple, sólo se puede utilizar para torneado y procesamiento en espiral. Hasta el siglo XIX, los tornos estaban formados íntegramente por piezas de hierro. Junto con la introducción de mecanismos de transmisión como tornillos, finalmente se desarrolló un torno con funciones básicas. Sin embargo, dado que la energía sólo puede ser impulsada por mano de obra, fuerza animal o energía hidráulica, todavía no puede satisfacer la demanda y sólo se puede considerar que acaba de completar la construcción del marco básico.
Watt inventó la máquina de vapor, que permitía al torno generar electricidad mediante vapor y hacer que el torno girara. En este momento, la potencia del torno se concentra en un lugar y luego se distribuye a los tornos de toda la fábrica mediante transmisión por correa y engranajes. A principios del siglo XX, finalmente se desarrolló un torno ordinario con una fuente de energía independiente (ver Figura 3), lo que también llevó al torno a un nuevo campo. Durante este período, gracias a la producción en masa de los automóviles Ford, muchas piezas de automóviles se procesaban con tornos. Para garantizar un suministro adecuado de piezas, los proveedores deben comprar tornos en grandes cantidades para satisfacer la demanda. Incluso hoy en día, el desarrollo de los tornos sigue viéndose afectado por el auge y la caída de la industria del automóvil.
A mediados del siglo XX se inventaron los ordenadores, que pronto se aplicaron a las máquinas herramienta. Los tornos CNC han ido reemplazando gradualmente a los tornos tradicionales y se han convertido en la herramienta más poderosa en las fábricas, duplicando la eficiencia de la producción y mejorando en gran medida la precisión del mecanizado de las piezas. Con el avance y la madurez del software y hardware de las computadoras, se han superado muchas tecnologías que antes se consideraban imposibles de procesar, y la proporción de máquinas herramienta CNC se ha convertido en un símbolo importante de la modernización nacional.
Desde una perspectiva histórica, además de la revolución industrial del siglo XVIII y el auge de la industria del automóvil en el siglo XX, el desarrollo de los tornos se benefició principalmente del avance de las herramientas de corte. Las herramientas de corte utilizadas al principio eran acero al carbono, la velocidad de corte solo podía limitarse a menos de 20 m/min y la precisión del mecanizado no era buena. Los cuchillos posteriores estaban todos hechos de acero aleado y hoy en día siguen siendo cuchillos de cerámica. La velocidad de corte ha aumentado a más de 1000 m/min, por lo que la velocidad del torno es cada vez mayor, la velocidad de alimentación es cada vez más rápida y la precisión del procesamiento también ha aumentado significativamente en 0,001 mm desde 1 mm hace cien años. Además de la mejora de las herramientas y la tecnología, la cooperación del CNC también es el mayor contribuyente al rápido progreso.