数控机床发展演化数控机床发展演化邓森林数控机床：数控机床：是指采用数字控制技术对机床加工过程进是指采用数字控制技术对机床加工过程进行自动控制的一类机床。国际信息处理联盟第五次技术行自动控制的一类机床。国际信息处理联盟第五次技术委员会对数控机床作的定义是：委员会对数控机床作的定义是：“数控机床是一个装有数控机床是一个装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用代码或其他编码指令规定的程序。代码或其他编码指令规定的程序。”它是集现代机械制它是集现代机械制造技术、自动控制技术及计算机信息技术于一体，采用造技术、自动控制技术及计算机信息技术于一体，采用数控装置或计算机来部分或全部地取代一般通用机床在数控装置或计算机来部分或全部地取代一般通用机床在加工零件时的各种动作（如启动、加工顺序、改变切削加工零件时的各种动作（如启动、加工顺序、改变切削量、主轴变速、选择刀具、冷却液开停以及停车等）的量、主轴变速、选择刀具、冷却液开停以及停车等）的人工控制，是高效率、高精度、高柔性和高自动化的光、人工控制，是高效率、高精度、高柔性和高自动化的光、机、电一体化的数控设备。机、电一体化的数控设备。2数控系统数控系统是一种控制系统，它自动阅读输入载体上实现给定的数字并将其译码，从而使机床移动和加工零件数控系统是数控机床的核心数控系统是数控机床的核心本文以数控系统的更新换代来研究数控机床演化，进行代的划分，并对每一代数控系统中数控机床其它方面的进步进行总结，进而得出数控机床发展的方向，为我国数控机床的发展提供指导意见。第一台数控机床第一台数控机床在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。背景1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出计算机控制机床的设想。1949年，该公司在美国麻省理工学院伺服机构研究室的协助下，开始数控机床研究，并于1952年试制成功第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床，不久即开始正式生产。第一代数控机床第一代数控机床不足：电子管元件，继电器，模拟电路，体积庞大，价格昂贵，功耗高，只在航空工业等少数有特殊需要的部门用来加工复杂型面零件特点：数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床，因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。特点：晶体管，数字电路（分立元件），体积缩小，成本有所下降。1960年以后，较为简单和经济的点位控制数控钻床，和直线控制数控铣床得到较快发展，使数控机床在机械制造业各部门逐步获得推广。1959制成了晶体管元件和印刷电路板在此期间，数控机床的发展中产生了加加工中心工中心加工中心加工中心是一种具有自动换刀装置自动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间，提高了生产效率1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展第三代数控机床第三代数控机床u采用集成电路数控装置u不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是所谓的，之后美、欧、日等也相继进行开发及应用。柔性的加工系统出现后使数控机床的加工能力和运用范围更加广泛。硬件数控NC第一代第二代第三代计算机数控系统CNC计算机技术的发展计算机技术的发展 计算机数控系统是用一台计算机代替先前计算机数控系统是用一台计算机代替先前硬件（逻辑电路）数控所完成的功能，所以，硬件（逻辑电路）数控所完成的功能，所以，它是一种以计算机运行控制程序，执行对机它是一种以计算机运行控制程序，执行对机床运动的数字控制功能。床运动的数字控制功能。1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件。特点：内装小型计算机，中规模集成电路第四代数控系统第四代数控系统1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称MNC)。第五代与第三代相比，数控装置的功能扩大了一倍，而体积则缩小为原来的1/20，价格降低了3/4，可靠性也得到极大的提高。特点：内装微处理器的NC字符显示，故障自诊断第五代数控系统第五代数控系统主要表现：主要表现：u出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；u数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；u数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能u随着数控机床的发展，现在以出现五轴联动的数控机床，可以加工更加复杂的工件，并且加工精度也越来越高。到了1990年，PC机(个人计算机)的性能已发展到很高的阶段,可以满足作为数控系统核心部件的要求优点：1）元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可达到5万小时以上；2）基于PC平台，技术进步快，升级换代容易；3）提供了开放式基础，可供利用的软、硬件资源丰富，使数控功能扩展到很宽的领域（如CAD、CAM、CAPP，连接网卡、声卡、打印机、摄影机等）；4）对数控系统生产厂来说，提供了优良的开发环境，简化了硬件。第六代数控系统第六代数控系统第六代数控系统第六代数控系统1979年，超大规模集成电路，大容量储存器，可编程接口，遥控接口。1981年，人机对话，动态图形显示，实时软件精度补偿，适应机床无人化运转要求。1987年，32位CPU，可控15轴，带前馈控制的交流数字伺服、自能化系统。利用RISC技术64位系统微机开放式CNC系统从第四代到第六代的重大进步从第一代数控机床到第六代数控机床的发展演化研究，我们可以进一步得出数控系统向开放式体系结构发展数控系统向软数控方向发展数控系统控制性能向智能化方向发展数控系统向网络化方向发展数控系统向复合化方向发展数控系统向多轴联动化方向发展数控系统的发展趋势数控系统的发展趋势虽然目前国产系统花样繁多，如武汉华中HNC、广州数控GSK、北京凯恩帝KND（只生产数控系统，而不生产整机）等，但是国产数控系统的研发和系统功能、指令完全是仿照FANUC系统我国数控系统技术集成、工程成套、远程服务技术等能力不强；应用软件设计还不如国外完善；品种覆盖率小，数控产品配套件尚未形成市场，许多配套件外观、质量均有缺陷，数控系统名牌效应差；数控系统产业集群化未能形成；以往历次的攻关主要是从技术的角度关注数控产业的问题，而不是从系统工程的角度去综合考虑影响数控产业化的诸多因素，从而导致我国数控技术研究、开发、生产等环节的脱节，数控装置、驱动、电机的配套脱节，数控系统生产厂与主机生产厂脱节。我国数控系统发展的不足支持数控系统厂、数控机床厂和职业院校建立“数控技术培训与服务中心”，为数控机床的生产和使用的广大企业，大量培训操作使用、工艺编程、维护维修人员；加大在高档数控系统、全数字交流伺服驱动的核心关键技术研发的支持力度；组织开展数控系统共性技术的攻关和数控系统标准研究和制订；加大力度支持数控系统产业化核心技术研发。发展国产数控系统产业的建议