课时3：1.3数控机床的发展历程和发展趋势

1．数控机床的发展历程

数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上，伴随着计算机技术的发展而发展起来的，其发展过程如下。

1）NC时代

1948~1952年—美国帕森斯公司与麻省理工学院共同研制了世界上第一台三坐标立式数控铣床，用于直升机螺旋桨叶片的加工，数控装置的硬件采用电子管器件。

1959年—以晶体管和印刷线路板构成的数控装置，具备刀库和自动换到装置的加工中心为第二代数控机床。

1965年—出现了以集成电路器件构成的数控装置，用其控制的机床为第三代数控机床。

2）CNC时代

20世纪60年代末出现了用一台计算机控制多台机床的直接数控系统称为DNC。采用小型计算机控制的数控系统称为CNC，用软件代替硬件实现了数控装置的部分功能称为第四代数控机床。

1974年后出现了在一个芯片上集成（CPU+RAM+ROM）的微机时代，构成了数控装置的第五代微型计算机数控装置称为MNC，使得其体积小、重量轻、价格低、可靠性高。

20世纪80年代初以后，随着计算机操作系统的发展，出现了人机对话的自动编程的数控装置，可以直接安装在数控机床上，自动化程度进一步提高并具有自动监控刀具磨损和自动检验工件功能。

2.数控机床的发展趋势

数控机床—是利用数字化信息对机床动作进行控制的一种高效自动化机床，是集机、电、液（气）于一体的高科技产品。数控机床综合应用机械设计于制造工艺、计算机自动控制技术、精密测量于检测、信息技术、人工智能等技术领域的最新研究成果，使其朝着精密化、高速化、工序集约化、智能化、柔性化和开放性、极端化、网络化、绿色化、高可靠性化的趋势发展。

1）精密化—加工精度可达纳米级（0.01um），重复定位精度可达1 um。

2）高速化—切削速度、进给速度进一步提高、减少换刀时间。主轴速度可达200 000r/min ，进给速度可达24~240m/min，换刀时间可接近0.5s.

3）工序集约化—在一台机床上尽可能完成加工零件的全部工序也称复合加工，减少工件装卸、更换和调整时间和多次装夹引起的定位和安装误差，提高零件加工精度。

4）智能化—工件装夹定位、找正、定心；加工过程参数的自动优化；刀具长度、直径、磨损量等自动测量、补偿、调整和更换；滚珠丝杠等主要部件的误差、间隙和非线性自动补偿、负载监控；故障自动诊断、报警、显示等。

5）柔性化和开放化。

6）极端化—整体结构朝着极小型化和极大化方向发展。

7）网络化—实现网络资源共享，Internet网远程监控和控制、故障诊断、维护、培训教学管理、异地调度和加工过程的网络化。

8）绿色化—不用或少用冷却液，实现干切削或半干切削。

9）高可靠性—由于采用相应的监控装置和优化装置、提高了数控机床的可靠性。

3常见的数控系统产品

日本：发那科(FANUC) 三菱(MITSUBISHI)

德国：西门子（SIMEMENS）汉德汗（HEIDENHAIN）

西班牙：发格（FAGOR）

国产数控系统

华中数控、广州数控、北京航天数控、上海开通数控