1.1　数控机床概述

数字控制技术（通称数控，Numerical Control， NC），是20世纪中期发展起来的一种自动控制技术，是利用数字化信号控制部件运动的方法。数控机床（Numerical Control Tool）是指装有数控系统的机床，利用计算机控制技术代替人工操作金属切削机床完成对零件的加工。

数控加工技术广泛应用于模具、汽车、船舶、航天航空、军工等方方面面。数控技术集中体现一国的制造业水平，所以各国都在竞相发展本国的数控技术。

1.1.1　数控技术发展简史

1949年美国Parson公司与麻省理工学院开始合作，历时三年研制出能进行三轴控制的数控铣床样机，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、攻螺纹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。

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CNC（计算机数控系统）软线数控技术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。

总结数控机床的发展，其历程与计算机相似，经历了以下5个阶段。

第1代数控机床：1952年～1959年采用电子管元件构成的专用数控装置（NC）。

第2代数控机床：从1959年开始采用晶体管电路的NC系统。

第3代数控机床：从1965年开始采用小、中规模集成电路的NC系统。

第4代数控机床：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（CNC）。

第5代数控机床：从1974年开始采用微型计算机控制的系统（MNC）。

1.1.2　我国数控技术的发展

我国虽然早在1958年就开始研制数控机床，但由于历史原因，一直没有取得实质性成果。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。

20世纪80年代初，主要以引进为主，并进入自主研发阶段。 1980年北京机床研究所引进日本FANUC的5、7、3、6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。

目前，我国数控机床生产企业有100多家，年产量增加到1万多台。

1.1.3　数控技术的发展趋势

现代数控加工正在向高速化、高精度化、高柔性化、高一体化、网络化和智能化等方向发展。

①高速切削　受高生产率的驱使，高速化已是现代机床技术发展的重要方向之一。高主轴转速可减少切削力，减小切削深度，有利于克服机床振动，传入零件中的热量大大减低，排屑加快，热变形减小，加工精度和表面质量得到显著改善。高速切削可通过高速运算技术、快速插补运算技术、超高速通信技术和高速主轴等技术来实现。

②高精度控制　高精度化一直是数控机床技术发展追求的目标。目前精整加工精度已提高到0.1μm，并进入了亚微米级，不久超精度加工将进入纳米时代（加工精度达0.01μm）。提高机床的加工精度，一般是通过减少数控系统误差，提高数控机床基础大件结构特性和热稳定性，采用补偿技术和辅助措施来达到的。

③高柔性化　数控机床柔性制造是指机床适应加工对象变化的能力，需具有开放性体系结构，能实现多种用途。目前，在进一步提高单机柔性自动化加工的同时，正努力向单元柔性和系统柔性化发展。具体是指通过重构和编辑，视需要系统的组成可大可小；功能可专用也可通用，功能价格比可调；可以集成用户的技术经验，形成专家系统。

④高程度的一体化　CNC系统与加工过程作为一个整体，实现机、电、光、声综合控制，测量、造型、加工一体化，加工、实时检测与修正一体化，机床主机设计与数控系统设计一体化。

⑤网络化　实现多种通信协议，既满足单机需要，又能满足FMS（柔性制造系统）、CIMS（计算机集成制造系统）对基层设备的要求。配置网络接口，通过Internet可实现远程监视和控制加工，进行远程检测和诊断，使维修变得简单。建立分布式网络化制造系统，可便于形成“全球制造”。

⑥智能化　智能化是机电控制技术发展的重要趋势。作为机电一体化程度极高的数控机床，其系统也将是一个高度智能化的系统。具体是指系统应在局部或全部实现加工过程的自适应、自诊断和自调整；多媒体人机接口使用户操作简单，智能编程使编程更加直观，可使用自然语言编程；加工数据的自生成及智能数据库；智能监控；采用专家系统以降低对操作者的要求等。

知识应用与拓展

搜集相关资料，简述国内外数控机床发展简史，各阶段取得的主要成果。