机床数控技术的发展过程

机床数控技术的发展过程

数控机床综合应用了自动控制、计算机、微电子、精密测量和机床结构等方面的最新成就。40多年来，随着科学技术的发展，机床数控技术亦经历了数代的变化，当前又出现了一些新的发展动向，以下就来谈这些问题。

一、   数控机床的产生

从1952年至今，数控机床按照控制机的发展，已经历了五代。

1959年，由于在计算机行业中研制出晶体管元件，因而在数控系统中广泛采用晶体管和印刷电路板，从而跨入了第二代。

1965年，出现小规模集成电路，由于它体积小、功耗低，使数控系统的可靠性得以进一步提高。数控系统发展到第三代。

以上三代系统，都是采用专用控制计算机的硬接线数控系统，我们称之为硬线系统，统称为普通数控系统（NC）。

随着计算技术的发展，小型计算机的价格急剧下降，激烈地冲击着市场。数控系统的生产厂家认识到，采用小型计算机来取代专用控制计算机，经济上是合算的，许多功能可以依靠编制专用程序存在计算机的存储器中，构成所谓控制软件而加以实现，提高了系统的可靠性和功能特色。这种数控系统，称为第四代系统，即计算机数控系统（CNC）。

但是，计算机技术的发展是日新月异的，就在1970年前后，美国英特尔（Intel）公司开发和使用了四位微处理器，微处理芯片渗透到各个行业，数控技术也不例外。我们把以微处理机技术为特征的数控系统称为第五代系统（MNC）。

二、 数控机床的发展动向

上面曾谈到，从数控系统的发展来看，数控机床已发展了五代。在实际应用中，除了机床行业之外，数控技术还应用在其他部门，产生了各种数控设备。最初，人们考虑的是在一台设备上如何提高自动化程度。例如，增加控制坐标轴的个数，如多轴数控系统（目前世界上的数控系统，最多控制的轴数是24轴）。又如，在一台设备上实现多工序自动控制，“加工中心”就是一台多工序数控机床，在一台机床上，可以实现车、铣、钻、镗、攻丝等多种功能。后来，人们发现电子计算机处理数据的速度比数控设备的加工速度快，利用一台计算机可控制多台数控设备，即我们习惯称之为群控系统或直接数控系统（DNC）。

当前，国内外在数控装置、机床结构等的研究与开发方面不断取得成果，其水平和功能也日臻提高和完善，出现了新的发展特点。从数控系统方面看，主要有：

（1） 主控机向着多位的微处理机化发展。

（2） 数控装置向着集成化和智能化的方向发展。

（3） 数控系统采用模块化结构。

（4） 数控编程更加图形化和自动化。

（5） 数控系统更加可靠和宜人化。

在数控机床的结构方面，一是其驱动装置正向着交流和数字化的方向发展；二是机床床体部分的设计和制造不断选用新的材料；三是其加工刀具等辅助工具的材料引人注目。

三、 我国的发展情况

我国从1958年开始研究数控机械加工技术，60年代针对壁锥、非圆齿轮等复杂形状的工件研制出了数控壁锥铣床、数控非圆齿轮插齿机等设备，保证了加工质量，减少了废品，提高了效率，取得了良好的效果。70年代针对航空工业等加工复杂形状零件的急需，从1973年以来组织了数控机床攻关会战，经过3年努力，到1975年已试制生产了40多个品种300多台数控机床。据国家统计局的资料，从1973-1979年，7年内全国累计生产数控机床4108台（其中约3/4以上为数控线切割机床）。从技术水平来说，我国大致已达到国外60年代后期的技术水平。为了扬长避短，以解决用户急需，并争取打入国际市场，1980年前后我国采取了暂时从国外（主要是从日本和美国）引进数控装置和伺服驱动系统，为国产主机配套的方针，几年内大见成效。1981年，我国从日本发那科（FANUC）公司引进了5，7，3等系列的数控系统和直流伺服电机，直流主轴电机技术，并在北京机床研究所建立了数控设备厂，当年年底开始验收投产，1982年生产约40套系统，1983年生产约100套系统，1985年生产约400套系统，伺服电机与主轴电机也配套生产。这些系统是国外70年代的水平，功能较全，可靠性比较高，这样就使机床行业发展数控机床有了可靠的基础，使我国的主机品种与技术水平都有较大的发展与提高。1982年，青海第一机床厂生产的XHK754卧式加工中心，长城机床厂生产的CK7815数控车床，北京机床研究所生产的JCS018立式加工中心，上海机床厂生产的H160数控端面外圆磨床等，都能可靠地进行工作，并陆续形成了批量生产。1984年仅机械工业部门就生产数控机床650台，全国当年总产量为1620台，已有少数产品开始进入国际市场，还有几种合作生产的数控机床返销国外。1985年，我国数控机床的品种已有了新的发展，除了各类数控线切割机床以外，其他各种金属切削机床（如各种规格的立式、卧式加工中心，立式、卧式数控车床，数控铣床，数控磨床等），也都有了极大的发展。新品种总计45种。到1989年底，我国数控机床的可供品种已超过300种，其中数控车床占40%，加工中心占27%。

目前，我国除具有设计与生产常规的数控机床（包括MNC系统的车、铣，加工中心机床等）外，还生产出了柔性制造系统。1984年北京机床研究所研制成功了FMC—1和FMC—2柔性加工单元，之后又开始了柔性制造系统的开发工作，并与日本发那科公司合作，在北京机床研究所内建立了第一条柔性制造系统（JCS—FMC—1型），用于加工直流伺服电机的轴类、法兰盘类、刷架体类和壳体类的14种零件。近年来，依靠我国科技人员的努力，已先后研制成功并在北京、长春等地安装使用了FMS。这一切说明，我国的机床数控技术已经进入了一个新的发展时期。预计在不远的将来，我国将会赶上和超过世界先进国家的水平。