數控機床的發展及發展趨勢淺析

李招鳳

摘 要：數控機床是數字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統的自動化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數字表示，通過信息載體輸入數控裝置，經運算處理由數控裝置發出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。那么，數控機床是如何發展的？以后又會向什么方向發展？主要針對這一問題進行探討。

關鍵詞：數控機床；發展；發展方向

一、數控機床的發展歷程

1.數控機床的起源

20世紀40年代初，美國派爾遜斯公司在制造飛機的框架及直升飛機的轉動機翼時，利用全數字電子計算機對機翼加工路徑進行數據處理。1949年，美國麻省理工學院開始數控機床研究，標志著制造領域中數控加工時代的開始。

2.數控機床的發展

1952年，麻省理工學院在一臺立式銑床上裝上了一套試驗性的數控系統，成功地實現了同時控制三軸的運動。這臺數控機床被大家稱為世界上第一臺數控機床。20世紀60年代初，其他一些工業國家，如德國、日本都陸續開發、生產及使用了數控機床。

1974年以后，隨著微電子技術的迅速發展，微處理器直接用于數控機床，使數控的軟件功能加強，發展成計算機數字控制機床，進一步推動了數控機床的普及應用和大力發展。

20世紀80年代，國際上出現了1～4臺加工中心或車削中心為主體，再配上工件自動裝卸和監控檢驗裝置的柔性制造單元（FMC）。這種單元投資少，見效快，既可單獨長時間少人看管運行，也可集成到FMS或更高級的集成制造系統中使用。數控機床品種迅速擴展，發達國家數控機床產業進入了發展應用階段。

20世紀90年代，數控機床得到了普遍應用，數控機床技術有了進一步發展，柔性單元、柔性系統、自動化工廠開始應用，標志著數控機床產業化進入成熟階段。

從日、德、美、西班牙先后引進數控系統技術和合作、合資生產，解決了可靠性、穩定性問題，數控機床開始正式生產和使用，并逐步向前發展。

雖然美國研制出了世界第一臺數控機床，但數控機床的發展還是要數德國。德國本來在機械方面就是世界第一，數控機床無非就是搞機電一體化，機械方面德國已沒問題，剩下的就是電子系統方面，德國的電子系統工業本來就強大，所以在上世紀六、七十年代，德國就可稱為機床界的老大了。但日本人的強項就是仿造，從20世紀70年代起，日本大量從德國引進技術，消化后大量仿造，經過努力，日本在20世紀90年代起，就超越了德國，成為世界第一大數控機床生產國，直到現在還是。數控機床的核心就在數控系統方面，日本目前在系統方面也排世界第一，主要是它的發拿科公司。

3.數控機床的高潮

進入21世紀，軍事技術和民用工業的發展對數控機床的要求越來越高，應用現代設計技術、測量技術、工序集約化、新一代功能部件以及軟件技術，使數控機床的加工范圍、動態性能、加工精度和可靠性有了極大的提高。科學技術特別是信息技術的發展迅速，高速高精控制技術、多通道開放式體系結構、多軸控制技術、智能控制技術、網絡化技術、CAD/CAM與CNC的綜合集成，使數控機床技術進入了智能化、網絡化、敏捷制造、虛擬制造的更高階段。

二、數控機床的發展趨勢

數控機床較好地解決了復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現代機床控制技術的發展方向，是一種典型的機電一體化產品。數控機床的發展日新月異，高速化、高精度化、復合化、智能化、開放化、并聯驅動化、網絡化、極端化、綠色化已成為數控機床發展的趨勢和方向。

1.高速度和高精度化

速度和精度是數控系統的兩個重要技術指標，它直接關系到加工效率和產品質量。機床向高速化方向發展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質量和精度。

2.智能化和多功能化

智能化是21世紀制造技術發展的一個大方向。智能加工是一種基于神經網絡控制、模糊控制、數字化網絡技術和理論的加工，它是在加工過程中模擬人類專家的智能活動，以解決加工過程中許多不確定性的、要由人工干預才能解決的問題。

3.提高可靠性

數控系統的可靠性一直是數控設備最重要的指標。在提高元器件的質量方面，目前主要是采用更高集成度的電路芯片，對元器件進行嚴格篩選和老化、振動實驗，實行三維高密度安裝工藝，以及采用模塊化、標準化和通用化及系列化的生產方式等。

4.小型化

蓬勃發展的機電一體化設備對CNC系統提出了小型化的要求，體積小便于將機電裝置合為一體。日本新開發的FS16和FS18都采用了三維安裝方法，使電子元器件得以高密度地集合，大大縮小了系統的占用空間。

5.具有開放性

為適應數控進線、聯網、普及型、個性化、多品種、小批量、柔性化及數控迅速發展的要求，最重要的發展趨勢是體系結構的開放性，設計生產開放式的數控系統。

參考文獻：

[1]李善術.數控機床及應用.機械工業出版社，2001.

[2]王明紅.數控技術.清華大學出版社，2009.

[3]倪祥明.數控機床及數控加工技術.人民郵電出版社，2011.

（作者單位 江蘇南京下關中等專業學校）