数控系统发展简史及趋势

目录摘要...............................................................................................1第1章数控系统发展简史及趋势...............................................21.1数控（NC）阶段（1952～1970年......................................21.2计算机数控（CNC）阶段（1970年～现在）...................21.3数控未来发展........................................................................31.3.1继续向开放式、基于PC的第六代方向发展....................31.3.2向高速化和高精度化发展...................................................31.3.3向智能化方向发展...............................................................31.4机床数控化改造的必要性..................................................41.4.1宏观看改造的必要性...........................................................41.4.2微观看改造的必要性...........................................................4第2章数控机床的发展趋势.......................................................62.1高速化......................................................................................62.2高精度化..................................................................................72.3功能复合化..............................................................................82.4控制智能化..............................................................................92.5体系开放化............................................................................102.6驱动并联化............................................................................112.7极端化(大型化和微型化)......................................................112.8信息交互网络化....................................................................122.9功能部件................................................................................132.10高可靠性.................................................................................132.11多媒体技术的应用.................................................................14第3章我国数控机床发展现状及思考.......................................153.1国内数控机床行业近年取得的成绩....................................153.2我国数控机床市场巨大........................................................183.3国内数控机床仍然较为落后................................................203.4大力促进我国数控机床的发展............................................213.5数控机床应用的思考............................................................23第4章绿色机床.......................................................................254.1减重节能..............................................................................264.2MQL减排............................................................................264.3刀具增效..............................................................................264.4变废为宝增值再用..............................................................26结论.............................................................................................27参考文献.........................................................................................28后记.............................................................................................292摘要文章论述了数控机床汇集了精密机械、计算机、通讯、液压气动、光电等多科学技术，具有高效率、高精度、高自动化和高柔性的特点，是当代机械制造的基础和核心。发展数控机床，是国家工业化道路上的比然选择，是衡量一个国家工业化程度和技术水平的重要标志之一，强调了发展数控机床应在高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化发展趋势等方面具有更高的要求。关键词：发展趋势绿色机床数控技术节能环保2第1章数控系统发展简史及趋势1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在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。1.1数控（NC）阶段（1952～1970年）早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路“搭”成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD-WIREDNC），简称为数控（NC）。随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即1952年的第一代－－电子管；1959年的第二代－－晶体管；1965年的第三代－－小规模集成电路。1.2计算机数控（CNC）阶段（1970年～现在）到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，从此进入了计算机数控（CNC）阶段（把计算机前面应有的“通用”两个字省略了）。到1971年，美国INTEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件－－运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（MICROPROCESSOR），又可称为中央处理单元（简称CPU）。到1974年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕（故当时曾用于控制多台机床，称之为群控），不如采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。3到了1990年，PC机（个人计算机，国内习惯称微机）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。数控系统从此进入了基于PC的阶段。总之，计算机数控阶段也经历了三代。即1970年的第四代－－小型计算机；1974年的第五代－－微处理器和1990年的第六代－－基于PC（国外称为PC-BASED）。还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控（即CNC）了，而我国仍习惯称数控（NC）。所以我们日常讲的“数控”，实质上已是指“计算机数控”了。1.3数控未来发展1.3.1继续向开放式、基于PC的第六代方向发展基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。1.3.2向高速化和高精度化发展这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。1.3.3向智能化方向发展随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。（1）应用自适应控制技术数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。（2）引入专家系统指导加工将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。（3）引入故障诊断专家系统（4）智能化数字伺服驱动装置可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行。41.4机床数控化改造的必要性1.4.1宏观看改造的必要性从宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业（包括军、民机械工业）进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、FMC、FMS外，还包括在产品开发中推行CAD、CAE、CAM、虚拟制造以及在生产管理中推行MIS（管理信息系统）、CIMS等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到1995年只有1.9%，而日本在1994年已达20.8%，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性1.4.2微观看改造的必要性从微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。⑴可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准