James
Watt e sua máquina
A revolução
industrial pode ser dita que se iniciou com o escocês James Watt
(projetando a máquina a vapor), deste modo ele também criou a
necessidade pela indústria de máquinas ferramentas. Pois ficou
bastante óbvio que sem uma máquina ferramenta que usinasse cilindros
com razoável precisão ele não poderia construir motores, porque
não havia meios de usinar cilindros nos seus primeiros empenhos.
O primeiro
cilindro foi de fato feito com muita dificuldade como se faz hoje
a funilaria de automóveis e com um funileiro muito bom, pois,
a concordância da forma do cilindro e do pistão é extremamente
importante para se conseguir o funcionamento do sistema. Porem
mesmo assim o vazamento era tal que o vapor escapava e fazia a
máquina extremamente ineficiente.Felizmente em tempo Watt se reuniu
com o John Wilkinson (mestre ferreiro nascido na Inglaterra no
inicio de 1700), que possuía a habilidade de produzir os tais
cilindros que Watt requeria. Pois Wilkinson desenvolvera uma máquina
onde era fixado a parte externa do cilindro, e uma barra rígida
estendia-se na longitudinal da peça, num cabeçote de furação uma
ferramenta muito simples desliza pela barra, removendo o metal
e assim se produzia um furo de razoável precisão de forma. Esta
máquina rudimentar de corte de metal executou o trabalho para
Watt em 1775. A partir deste acontecimento e por exigência das
novas necessidades iniciou-se um surgimento de pequenas oficinas,
para implementar as novas industrias com máquinas e ferramentas
que satisfizessem as necessidades emergentes. Sugiram muitos engenheiros
natos e criativos na Europa e nos EUA, realmente se desencadeou
uma época de ouro, o despertar das necessidades por parte das
novas industrias e o gênio inventivo de certos homens permitiu
todo este desenvolvimento.Com esses desenvolvimentos resultou
em uma grande eficiência em termos do uso do trabalho humano,
eles também requereram na época mais guindastes, fixações e máquinas
especiais.Esse negócio progrediu largamente e houve uma necessidade
continua por empresas desse tipo.
Do
principio dos controles (automação)
Durante a revolução industrial houve outro desenvolvimento necessário
para a introdução das ferramentas controladas por números, o desenvolvimento
de controles automáticos.
O controle do som, um dos esforços iniciais no controle automático
ocorreu em torno de 1650 na Holanda quando tambores rotativos
foram equipados com pinos para tocar carrilhões automáticos. Estes
foram mais tarde miniaturizados e aperfeiçoados nas populares
caixinhas de musica. O primeiro tocador automático de piano, patenteado
por M. Fourneaux em 1863 utilizava um grande rolo de papel com
12 polegadas de largura, perfurado de modo que o ar pudesse passar
pelos furos para ativar teclas apropriadamente. Este piano podia
produzir apenas notas de intensidade uniforme, em 1930, porém,
eles estavam tão desenvolvidos que podiam simular controles de
pedais, variações amplificadas, e deste modo produzir músicas
que certamente podia se perceber as diferenças das tendências
dos autores pianistas. Um dos últimos produzido continha oito
furos extras de cada lado de modo a regular 82 canais das teclas.
Estes canais extras possibilitaram o controle da intensidade do
som, o tom da atuação dos pedais, velocidade da fita e muitas
outras variáveis. Isto sem dúvida foi muito importante para o
desenvolvimento das máquinas CNC pois o sistema de fita perfurada
com passagem de ar pelos furos foi largamente usado e até a década
de 80 podia se encontrar máquinas CNC com sistema semelhante.
Manufatura de tecidos. No inicio de 1700, M. falcon inventou uma
máquina de tricotar controlada por cartões perfurados. Cada um
dos muitos cartões era sincronizado em uma seqüência para atuar
na máquina de tricotar. Cada furo em um dado cartão atuava um
acoplamento mecânico o qual impulsionava uma agulha associada
com uma coluna particular no cartão para puxar uma linha colorida
através do tecido naquele certa posição.
A
invenção de Falcon era, porém limitada à baixa produção.
Máquina
de Jaquard a qual foi inserido
o cartão de controle
Em 1807,
J. M. Jaquard inventou um cartão de controle melhorado para máquinas
de tricotar e permitiu a máquina de tecer uma alta produtividade
e baixo custo por unidade, o qual ainda é usado em produções modernas.Para
alto volume de produção as máquinas de tricotar usavam discos
de engrenagens com padrão de dentes periféricos, tais máquinas
são análogas a máquinas automáticas de parafusos ou máquinas de
traçagem nas indústrias de corte de metais.
Dos computadores.
No final de 1800, Charles Babage (o pai dos computadores) projetou
o primeiro computador digital sofisticado, que foi desenvolvido,
porém nunca foi concluído. Mais rápido, mais preciso, e mais flexível
o computador apareceu em 1945 quando o ENIAC foi desenvolvido
pelo departamento de ordenação do exercito dos EUA. Esta era uma
máquina bastante lenta e não possuía programas armazenados em
memória. e as informações seqüenciais precisavam ser inseridas
por meios externos.
Nos
primórdios de 1900 Hermam Hollerith desenvolveu um sistema armazenamento
de dados para cartões perfurados para o departamento de recenseamento
dos EUA. Durante a segunda guerra mundial, John Von Neumann projetou
o computador de programas armazenados digitalmente o qual se tornou
uma peça essencial para o comercio e industria complexa.
Máquina de cartões perfurados de Herman Hollerith
Do
aparecimento e desenvolvimento do controle numérico
No
curso da revolução industrial, tinham sido achados meios para
reduzir o esforço físico exigido para se desenvolver o processo
industrial. Computadores para fácil acumulação, armazenagem, e
processamento de dados poderiam aliviar as memórias dos homens
e ajudar no exercício do poder da lógica. Reconhecidamente foi
inevitável o desejo de prover uma ligação entre estes dois desenvolvimentos.
Deste modo o que por alguns foi chamado de segunda revolução industrial,
tinha começado. Em 1912, Scheyer solicitou a patente da máquina
de cortar algodão aos E.U.A. o qual tinha como objetivo "prover
os meios para ou controlar movimento em qualquer direção ou espaço
em um ou vários planos para movimentos angulares por meio de uma
gravação preparada previamente em uma folha perfurada de papel
ou outro material". Em 1949, a força aérea dos E.U.A. estava certa
que máquinas ferramentas convencionais manuais não poderiam ser
confiáveis para manter lado a lado as freqüentes mudanças e ao
mesmo tempo prover adequada produção de componentes de aviões
em uma emergência. Baseado na experiência de uma pequena empresa
fabricante hélices e rotores de helicópteros na época a "Parsons
Corporation" (Hoje, porém uma grandiosa empresa atuante em muitos
ramos tecnológicos), que em 1947 havia experimentado colocar uma
forma rudimentar de controle por números em uma máquina de usinagem
convencional, ligando esta máquina a um computador que era alimentado
por informações via cartões perfurados.A FAA 'Força Aérea Americana'
então ao reconhecer um possível grande avanço na fabricação de
aviões e material bélico, contratou a Parsons e patrocinou estudos
e desenvolvimento do controle numérico, e assim planejaram e executaram
as adaptações de controle numérico para uma máquina ferramenta
convencional da Cincinnati (fabricante na época de máquinas ferramenta
convencionais e atualmente um dos maiores fabricantes de Máquinas
CNC ), e deste modo criaram o protótipo de uma máquina CN que
foi demonstrado em 1953 no 'MIT'instituto de tecnologia de Massachusetts.
Estes estudos foram estendidos para incluir o desenvolvimento
de sofisticadas rotinas de computadores por fitas perfuradas e
os estudos da evolução do controle numérico. Os resultados foram
excepcionais e demonstraram uma mudança revolucionária nas industrias
de transformação. O ímpeto dado pela força aérea americana permitiu
um rápido desenvolvimento de uma variedade de controle de máquinas
e sistema de armazenamento de dados. Muitos formatos diferentes
foram aplicados, fita magnética, cartão perfurado, fita perfurada,
e mais atualmente disquetes e sistemas de dados centralizados.
A padronização.
O
trabalho de padronização foi feito principalmente pela Associação
das industrias eletrônicas (EIA Standards), com o auxilio de ativistas
nas máquinas ferramentas, controles eletrônicos e usuários das
industrias de máquinas ferramentas. Este trabalho judou a reduzir
o numero médio de armazenamento de programas e acessórios para
CNC. Os mais ativos desenvolvedores de controle numérico nos E.U.A.
estão hoje usando informações gravadas em disquetes ou em bancos
de dados que são transmitidos até as máquinas através de protocolos
especiais como o FTP (File Transfer Protocol, o mesmo usado pela
internet) ou em caso de redes especificas através dos DNC (Direct
Numerical Control).A EIA Standards definiu um conjunto de códigos
de caracteres usados na perfuração de fitas de uma polegada de
largura. Para que os usuários de máquinas numericamente controlados
pudessem se unificar nos equipamentos de preparação de fita. Para
aliviar a tarefa do engenheiro de processo, o formato da fita
ou arranjo dos caracteres na fita também foram unificados para
certos tipos de máquina.Atualmente a ISO (International Organization
for Standardization), entidade de padronização de maior aceitação
mundial, regulariza o maior e mais aceito conjunto de normas para
se usar na tecnologia CNC .
Comentários
e conclusões:
O culminar
das três tecnologias (Máquinas ferramenta, Automação, Informática),
e a ansiedade evolutiva humana trouxeram nos hoje as possibilidades
de construir peças e insumos de extrema complexidade e precisão,
é possível, por exemplo, perceber a evolução nos design dos automóveis
que há vinte anos tinham formas rudimentares que de certo modo
nos dava a impressão de sobra de materiais. Hoje quando nos colocamos
no interior de um bom automóvel parece que tudo é muito justo,
as formas são bonitas, tem se a impressão nítida de mais conforto,
mais espaço, a ergonomia dos acentos, pedais e manoplas são impecáveis.
Sem quase percebemos em tudo isso esta implícita a evolução do
CNC e as ferramentas afins, como os CAD/CAMs e máquinas ferramentas.O
CNC continua em sua mais franca evolução, nunca foi usada tanto
esta tecnologia no mundo e no Brasil, é um mercado muito atraente
tanto para a industria e comercio, como para profissionais que
desejam se aprimorar ou ingressar em uma carreira promissora.
Novos conceitos estão surgindo em todos os ramos tecnológicos
que se findam na tecnologia CNC , desde o concepção nos CADs de
ultima geração até a finalização do produto nas mais sofisticadas
máquinas CNC , tais como:
- Modelamento
de sólidos 3D em CADs de ultima geração;
- Rotinas ultra-automáticas
nos novos CAMs;
- NURBS suportados
desde o CADCAM até a mais nova geração de controles;
- HSM (higth speed
machines);
- Ferramentas
de altíssima velocidade de corte.
Tudo isso e muito mais, estão contribuindo para o desenvolvimento
muito rápido desta tecnologia, que abre um leque muito grande
de oportunidades para novas empresas e profissionais que se aventurem
neste tão recente ramo da engenharia.
* CN em português do NC em inglês
(numerical control) e CNC (Computerized Numerical Control)
Bibliografia:
Handbook of manufacturing automation and integration (Edição 1980,
USA)
Numerical control in manufacturing-Frank W. Wilson (USA), Mc-Graw
Hill Book Company
Webgrafia:
http://www.chez.com/vaste/technique.htm
(Historia das máquinas)
http://www.top-biography.com/navigation%20menu
(Biografia de pessoas
famosas)
http://www.iron.oakengates.com
(Historia do aço)
http://www.histoire-informatique.org
(Historia
da informática)
http://www.cinmach.com/tech/tech_set.htm
(Site
oficial da Cincinnati)
http://www.utm.edu/departments/engin/lemaster/
Auto%20Prod%20Sys/Notes%2022.pdf (Breve historia
do CNC)
