1、 - 1 - 第一章第一章 绪绪 论论 随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品日趋精密复杂，且需频繁改型，普通机床已 不能适应这些要求，数控机床应运而生。这种新型机床具有适应性强、加工精度高、加工质量稳 定和生产效率高等优点。它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械 结构等多方面的技术成果，是今后机床控制的发展方向。 1.1 1.1 数控机床的产生数控机床的产生 数控机床最早是从美国开始研制的。1948 年，美国帕森斯公司在研制加工直升机桨叶轮廓用 检查样板的加工机床任务时，提出了研制数控机床的初始设想。1949 年，帕森斯公司与麻省理工 学院伺服机构实验室合作， 开
2、始从事数控机床的研制工作。 并于 1952 年试制成功世界上第一台数 控机床实验性样机。这是一台采用脉冲乘法器原理的直线插补三坐标连续控制铣床。经过三年改 进和自动编程研究，于 1955 年进入实用阶段。一直到 20 世纪 50 年代末，由于价格和技术原因， 品种多为连续控制系统。到了 60 年代，由于晶体管的应用，数控系统提高了可靠性且价格开始下 降，一些民用工业开始发展数控机床，其中多数是钻床、冲床等点位控制的机床。数控技术不仅 在机床上得到实际应用，而且逐步推广到焊接机、火焰切割机等，使数控技术不断的扩展应用范 围。 1.2 1.2 数控机床的发展数控机床的发展 自 1952 年，美国研
3、制成功第一台数控机床以来，随着电子技术、计算机技术、自动控制和精 密测量等相关技术的发展，数控机床也在迅速地发展和不断地更新换代，先后经历了五个发展阶 段。 第一代数控：1952-1959 年采用电子管元件构成的专用数控装置。 第二代数控：从 1959 年开始采用晶体管电路的 NC 系统。 第三代数控：从 1965 年开始采用小、中规模集成电路的 NC 系统。 第四代数控：从 1970 年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统。 第五代数控：从 1974 年开始采用微型电子计算机控制的系统。 目前，第五代微机数控系统基本上取代了以往的普通数控系统，形成了现代数控系统。它采 用微型
4、处理器及大规模或超大规模集成电路，具有很强的程序存储能力和控制功能。这些控制功 能是由一系列控制程序来实现的。这些数控系统的通用性很强，几乎只需改变软件，就可以适应 不同类型机床的控制要求，具有很大的柔性。随着集成电路规模的日益扩大，光缆通信技术应用 于数控装置中，使其体积日益缩小，价格逐年下降，可靠性显著提高，功能也更加完善。 近年来， 微电子和计算机技术的日益成熟， 它的成果正在不断渗透到机械制造的各个领域中， 先后出现了计算机直接数控系统，柔性制造系统和计算机集成制造系统。所有这些高级的自动化 生产系统均是以数控机床为基础，它们代表着数控机床今后的发展趋势。 1.3 1.3 我国数控机床
5、的发展概况我国数控机床的发展概况 我国从 1958 年由北京机床研究所和清华大学等首先研制数控机床， 并试制成功第一台电子管 数控机床。从 1965 年开始，研制晶体管数控系统，直到 60 年代末和 70 年代初，研制的劈锥数控 铣床、非圆锥插齿机等获得成功。与此同时，还开展了数控加工平面零件自动编程的研究。 - 2 - 1972-1979 年是数控机床的生产和使用阶段。例如：清华大学研制成功集成电路数控系统；数控 技术在车、铣、镗、磨、齿轮加工、电加工等领域开始研究与应用；数控加工中心机床研制成功； 数控升降台铣床和数控齿轮加工机床开始小批生产供应市场。 从 80 年代初开始， 随着我国开放
6、政 策的实施，先后从日本、美国、德国等国家引进先进的数控技术。上海机床研究所引进美国 GE 公司的 MTC-1 数控系统等。在引进、消化、吸收国外先进技术基础上，北京机床研究所又开发出 BSO3 经济型数控系统和 BSO4 全功能数控系统，航空航天部 706 所研制出 MNC864 数控系统等。进 而推动了我国数控技术的发展，使我国数控机床在品种上、性能上以及水平上均有了新的飞跃。 我国的数控机床已跨入一个新的发展阶段。 1.4 1.4 数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势 从数控机床技术水平看，高精度、高速度、高柔性、多功能和高自动化是数控机床的重要发 展趋势。对单台主机不仅要求提高其柔性和自动化程度，还要求具有进入更高层次的柔性制造系 统和计算机集成制造系统的适应能力。 在数控系统方面，目前世界上几个著名的数控装置生产厂家，诸如日本的 FANCU，德国的 SIEMENS 和美国的 A-B 公司，产品都向系列化、模块化、高性能和成套性方向发展。它们的数控 系统都采用了 16 位和 32 位微机处理机、标准总线及软件模块和硬件模块结构，内存容量扩大到 1MB 以上，机
