Mikk A. Kulljuse ja Alari Kulljuse ettekanne TSENTRI koolitusel "CNC maailma võlud ja valud" https://tsenter.ee/sundmused/cnc-maailma-volud-ja-valud/

1. CAD ja CAM tehnoloogia
ajalugu lühidalt
Alari Kulljus
Mikk A. Kulljus

2. Masin arvutamise jaoks - arvuti
 Esimesed masinad loodi, et asendada inimest füüsilise töö
tegemisel. Idee masinate kasutamisest vaimse töö
hõlbustamiseks, pärineb Rhodose saarelt, aastast 87 ema.
Seal valmistati väidetavalt esimene hammasratastega
mehhanism (analoog-arvuti), kalender koos taevakehade
(kuu, päike) seisu näitamisega igal ajahetkel.
Antikythera mehhanism, nii teda tänapäeval
kutsutakse, on üheks vanimaks teadaolevaks
hammasratastest koosnevaks süsteemiks.
87 ema.

3. Arvutite rakendusala laienemine
 Alguses kasutati arvuteid ainult arvutusülesannete jaoks.
Uuemad arvutid tegid arvutusi kiiremini ja laiendasid
lahendatavate ülesannete valdkonda.
Suur arvutusjõudluse hüpe toimus eelmise sajandi
keskpaigas, kui hakati looma elektronarvuteid.
1946. aastal avaldas Ameerika matemaatik John von
Neumann artikli, kus ta sõnastas kaks põhiprintsiipi,
mida rakendatakse kõigis kaasaegsetes arvutites:
1. Arvutis tuleb arvud esitada mitte kümnend-
süsteemi arvudena, vaid kahendsüsteemis, s.t. ainult
numbrite 0 ja 1 abil;
2. arvuti töö juhtimiseks tuleb kasutada arvuti mälus
paiknevat programmi.
1946 a.

4. Arvutite rakendusala laienemine
INIMENE
PROGRAMMEERIMINE
ARVUTI
JUHTIMINE
MASIN
ANDUR
Tsiteeriksin leedi Lovelace sõnu:
"Arvuti ei pretendeeri sellele, et luua midagi uut.
Ta teeb ainult seda, mida me oskame tal teha käskida."

5. Milline oli esimene elektroarvuti?
 ENIAC (Electronic Numerical
Integrator and Computer), ehitati
Pennsylvania ülikoolis aastatel
1943-1946
1943 - 1946 a.
•1 000 ruutjalga (umb. 92 m2)
•30 tonni
•19 000 elektronlampi
•175 KW
•5...6 tundi järjestikust tööaega
•5 000 tehet sekundis

6. Kuvariga arvuti tuli dekaadi jagu hiljem
 1951, USA sõjaväe “Whirlwind”
programm lennusimulaatori
ehitamiseks viis esimese universaalse
kuvariga digitaalarvuti sünnini tollases
Massachusettsi Tehnoloogiainstituudis
(MIT)
 1953, SAGE (Semi Automatic Ground
Environment) – esimene praktiline
arvutigraafika rakendus oli
vektordispleiga sõjaväeradar mis
võimaldas operaatoril valguspliiatsiga
märkida vaenlase lennukeid.
1951 / 1953 a.

7. Interaktiivne arvutigraafika
 Prof. Ivan E. Sutherland’i (Utah’i ülikool, Salt Lake City) poolt 1961 loodud
katseseade Sketchpad näitas ära interaktiivse arvutigraafika tõelise potentsiaali
1961 a.
Shuterlandi poolt loodud
kontseptsioonide hulka
kuuluvad veel ka:
➢ Pop-up menüüd
➢ Matemaatilistele valemitele
ja muutujatele baseeruvad
joonised
➢ Hierarhiline modelleerimine

8. Elu enne CAD-tarkvarade kasutuselevõttu

9. Möödunud sajandi 60-ndad olid pöördelised
 Jack Bresenham kirjeldas
vektorgraafika baasalgoritme
 Larry Roberts töötas välja
peidetud servade arvutamise
 Steve Coons tutvustas
parameetrilist pindade
modelleerimise kontseptsiooni
 Author Appel leiutas
ray tracing metoodika
 Douglas Englebart Xeroxist
leiutas hiire ...

10. Masintöötlemise ajalugu

11. Masintöötlemise varane algus
 Miks masintöötlemine algas?
 Suurendada täpsust ja tootlikkust
 Millises tööstuses?
 Ikka sõjatööstuses.
Väidetavalt oli esimene tööstuslik tööpink
valmistatud kahuritoru seest
keermestamiseks!
 Esimene teadaolev metallitreipink on aastast
1775 (2-teljeline)
 Veel kümmekond aastat tagasi nähti
manuaalset(?) 5-teljelist freespinki, millel
toodeti turbokompressori labasid !?!

12. Masintöötlemise areng
 1700 aastate lõpust 1949 aastani võttis aega, et
arendada telgede liigutamine automaatselt
juhitavaks
 Esimene automaatne ja tsükliline telgede
liigutamine saavutati nö. nukkvõlli meetodil

13.  1915 turbiinmootorist
ümberehitatud pneumaatiline frees
 Üle 30000 RPM
 Muutsid metallitööstuse freese
puidu töötlemisele sobivaks
 “Inverted router”
C.R. ONSRUD a.d. 1915

14.  Patent 1906 aastal
 Esimene elektrimootoril “käsi-
otsfrees”
 Kaal 60 naela ehk ca 27 kg
 6500 RPM
 Mudel oli müügis veel 20ndatel
aastate
Kelley routers

15. Kelley routers

16. Numerical Control töötlemine
 Esimene NC masin
➢ Loodi John T. Parsons´i poolt aastatel
1940 – 1950
➢ Parsons ja Frank L- Stulen said
esimese tellimuse
 Rahastati USA Õhujõudude poolt
➢ Koodide kirjutamine väga keerukas
➢ Protsess ei olnud usaldusväärne
➢ Hind $ 2,641,727.63
... surmas selle projekti 1953
5-avaline ja 8-avaline perfolint

17. Computer Numerical Control
 Segadus väljenditega, ....
➢ NC = Numerical Control (perfolindid ja -kaardid)
➢ CNC = Computerized Numerical Control (miniarvutid ja
selle mälus olevad programmed)
 Ühed ütlevad, et esimese CNC lõi John Runyon aastal
1956
 Teised jälle väidavad, et CNC alguseks loetakse aastaid
1970 – 1972, kus koodide kirjutamist alustati n.ö.
väikearvutitega
Paberlindi lugeja CNC-seadmel

18. Numericord Controller
 Numericord kontroller loodi magnetlintide lugejate
süsteemile, et vahetada välja seni kasutusel olnud
perfolindid.
 John Runyon – aastal 1956
➢ Õnnestus luua arvuti abil arvjuhtimise kood
➢ Koodi loomise aeg muutus kolossaalselt, 8-lt
tunnilt 15-le minutile

19. Esimesed CNC-masinad olid VÄGA suured

20. Vaid mõned oluliseimad daatumid….
 1954, loodi esimene kommertskasutuse NC
 1959, loodi APT (Automatic Programmed Tool) keel!
 1960, esimesed kontrollerid, mis baseerusid transistorite tehnoloogial
 1960, esimene DNC süsteem, lükates kõrvale perfolindi
 1967, integraallülitused (IC) vähendasid:
➢ 90 % komponentidest
➢ 80% kogu kaabeldusest
 1968, müüdi esimene kommerts CNC masin (K&T)
 1970-ndad, CNC masinate jõuline arendus
 1980-ndad, arendati Graphics´il baseeruvad arvutid
 1990-ndad, CNC-tehnoloogia hind langeb märgatavalt
 1997, saabub Windows NT-l baseeruv ajastu (Windows 3.1, 1993a)
 2014, lõppeb Windows XP-l baseeruv ajastu. (Väga palju tööstusseadmeid)

21. CNC-tehnoloogia eelised
Kanna tarkus üle masinale
 1960 ...
➢ Oluliselt täpsem
➢ Võimalus täpsust korrata, näiteks autotööstus
 1980 ...
➢ Saad toota asju, mida ei ole võimalik toota ilma CNC ja CAM tehnoloogiata
➢ Tänane elustiil ei ole võimalik ilma CNC programmeerimiseta!
 2010
➢ Individuaaltöö liigub masinatele, optimiseerimine
➢ On võimalik KIIRESTI toota personaalset / individuaalset toodangut
 2020
➢ CNC-tehnoloogia on kättesaadavam, kui kunagi varem
➢ Väikeseadmed on võimekamad, kui sajandivahetuse tööstuslikud seadmed
Automatiseerimine vahetab inimese tootmises CNC vastu.

22. CAD4Wood OÜ
www.CAD4Wood.eu
2023
Alari Kulljus
alari@cad4wood.eu
Mikk A. Kulljus
mikk@cad4wood.eu