数控技术发展历程

数控加工技术的发展历程

数字控制（Numerical Control），简称数控（NC），它是采用数字化信息实现加工自动化的控制技术。数控设备就是采用了数控技术的机械设备，或者说是装备了数控系统的机械设备。

数控机床是数控设备的典型代表。数控机床是为了解决复杂、精密、小批多变零件加工的自动化要求而产生的。数控加工是根据被加工零件的图样和工艺要求，用规定的代码和程序格式编制成加工程序，然后输入到机床的数控装置中，数控装置再将程序（代码）进行译码、运算后，向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，以控制刀具与工件的相对运动、控制所需要的辅助运动，从而加工出合格零件的方法。数控加工技术经历了如下的发展历程。

1948年，美国帕森斯（Parsons）公司在研制加工直升机螺旋桨叶片轮廓用检查样板的机床时，首先提出计算机控制机床的设想，1949年该公司与麻省理工学院（MIT）开始合作，历时三年于1952年研制成功了世界上第一台三坐标直线插补连续控制的立式数控铣床样机，取名“Numerical Control”。

1953年麻省理工学院开发出只需确定零件轮廓、指定切削路线，即可生成NC程序的自动编程语言。

1959年美国Keaney&Trecker公司开发成功了带刀库，能自动进行刀具交换，一次装夹中即能进行铣、钻、镗、攻丝等多种加工功能的数控机床，这就是数控机床的新种类——加工中心。

DNC(直接数控)技术始于20世纪60年代末期。它是使用一台通用计算机，直接控制和管理一群数控机床及数控加工中心，进行多品种、多工序的自动加工。DNC群控技术是FMS 柔性制造技术的基础，现代数控机床上的DNC接口就是机床数控装置与通用计算机之间进行数据传送及通讯控制用的，也是数控机床之间实现通讯用的接口。随着DNC数控技术的发展，数控机床已成为无人控制工厂的基本组成单元。

1968年英国首次将多台数控机床、无人化搬运小车和自动仓库在计算机控制下连接成自动加工系统，这就是柔性制造系统FMS。

1974年微处理器开始用于机床的数控系统中，从此计算机数控系统随着计算机技术的发展得以快速发展。

1976年美国Lockhead公司开始使用图像编程。利用CAD(计算机辅助设计)绘出加工零件的模型，在显示器上“指点”被加工的部位，输入所需的工艺参数，即可由计算机自动计算刀具路径，模拟加工状态，获得NC程序。

20世纪90年代，基于PC-NC的智能数控系统开始得到发展，它打破了原数控厂家各自为政的封闭式专用系统结构模式，提供开放式基础，使升级换代变得非常容易。充分利用现有PC机的软硬件资源，使远程控制、远程检测诊断能够得以实现。这时出现了包括市场预测、生产决策、产品设计与制造和销售等全过程均由计算机集成管理和控制的计算机集成制造系统CIMS。其中，数控是其基本控制单元。

结合数控加工技术的发展历程，从数控系统发展的角度，人们把数控系统的发展分为两个阶段六个时代。第一阶段为普通数控（NC）阶段，即逻辑数字控制阶段。其特点是具有很多硬件电路和连接结点，电路复杂，可靠性不好。这个阶段数控系统的发展经历了三个时代，即第一代电子管数控系统时代（1952年）、第二代晶体管数控系统时代（1959年）和第三代小规模集成电路数控系统时代（1965年）。

数控系统发展的第二阶段，即计算机数字控制(Computer numerical control，简称CNC)阶段，数控系统主要是由计算机硬件和软件组成，其突出特点是利用存储在存储器里的软件控制系统工作，故又称为软件控制系统。这种系统容易扩大功能，柔性好，可靠性高。第二阶段数控系统的发展也经历了三个时代。20世纪60年代末70年代初，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统（简称DNC，又称群控系统），及采用小型计算机控制的计算机数控系统，使数控系统进入了以小型计算机化为特征的第四代。从1974年微处理器开始用于数控系统，数控系统发展到第五代，即微型机数控（MNC）系统。经过几年

的发展，数控系统从性能到可靠性均得到了很大的提高，自70年代末到80年代，数控技术在全世界得到了大规模的发展和应用。从90年代开始，PC机的发展日新月异，基于个人计算机（PC）平台的数控系统（称为PC数控系统）应运而生，数控系统的发展进入第六代。现在市场上流行和企业普遍使用的仍然是第五代数控系统，其典型代表是日本的FANUC-0系列和德国的SINUMERIK810系列数控系统。

我国于1958年由清华大学和北京第一机床厂合作研制了我国第一台数控铣床。20世纪70年代初期，曾掀起研制数控机床的热潮，但当时是采用分立元件，性能不稳定，可靠性差。1980年北京机床研究所引进日本FANUC3、5、6、7数控系统，上海机床研究所引进美国GE 公司的MTC－1数控系统，辽宁精密仪器厂引进美国Bendix公司的Dynapth LTD10数控系统。在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，北京机床研究所又开发出BS03经济型数控和BS04全功能数控系统，航天部706所研制出MNC864数控系统。“八五”期间国家又组织近百个单位进行以发展自主版权为目标的“数控技术攻关”，从而为数控技术产业化建立了基础。20世纪90年代末，华中数控自主开发出基于PC-NC的HNC数控系统，达到了国际先进水平，加大了我国数控机床在国际上的竞争力度。