国内数控机床的产生与发展概述

  科学技术和社会生产的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的最重要措施之一。它不仅能够提高产品的质量和生产效率、降低生产成本，还能够大大改善工人的劳动条件。许多生产企业(例如汽车、拖拉机、家用电器等制造厂)已经采用了自动机床、组合机床和专用自动生产线。采用这种高度自动化和高效率的设备，尽管需要很大的初始投资以及较长的生产准备时问，但在大批量的生产条件下，由于分摊在每一个工件上的费用很少，经济效益仍然是非常显著的。

  但是，在机械制造工业中并不是所有的产品零件都具有很大的批量，单件与小批生产的零件(批量在10^100件)占机械加工总量的80%以上。尤其是在造船、航空航天、机床、重型机械以及国防部门，其生产特点是加工批量小、改型频繁、零件的形状复杂而且精度要求高，采用专用化程度很高的自动化机床加工这类零件就显得很不合适，因为生产过程中需要经常改装与调整设备，对于专用生产线来说，这种改装与调整甚至是不可能实现的。

  为了解决这些问题，满足多品种、小批量的自动化生产，迫切需要一种灵活的、通用的、能够适应产品频繁变化的柔性自动化机床。数控机床就是在这样的背景下产生与发展起来的。它极其有效地解决了上述一系列矛盾，为单件、小批量生产的精密复杂零件提供了自动化加工手段。

  随着电子技术的发展，1946年世界上第一台电子计算机问世，山此掀开了信息自动化的新篇章。1948年美国北密支安的一个小型飞机工业承包商帕森斯公司((ParsonsCo.)在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时，提出了采用电子计算机对加工轨迹进行控制和数据处理的设想，后来得到美国空军的支持，并与美国麻省理工学院(MIT)合作，于1952年研制出第一台三坐标数控铣床，用于加工直升飞机叶片轮廓检查用样板。这是一台采用专用计算机进行运算与控制的直线插补轮廓控制数控铣床，专用计算机采用电子管器件，逻辑运算与控制采用硬件连接的电路。

  1955年，该类杉昧进入实用化阶段，在复杂曲面的加工中发挥了重要作用。这时数控机床的控制系统(专用电子计算机)采用了电子管，其体积庞大，功耗高。此种机床仅在一些军事部门中用于加工普通机床难以加工的形状复杂的零件。这是第一代数控系统。

  1959年晶体管出现，电子计算机应用了晶体管器件和印制电路板，从而使书昧数控系统跨入了第二代。

  1965年，数控装置开始采用小规模集成电路，使数控装置的体积减小、功耗降低及可靠性提高，但它仍然是硬件逻辑数控系统。数控系统发展到第三代。

  以上三代，都属于硬件逻辑数控系统，称为NC系统。由于点位控制的数控系统比轮廓控制的数控系统要简单得多，在该阶段，点位控制的数控机床得到大发展。有资料统计，到1966年，世界上实际使用的6000台数控机床中，85%是点位控制的数控机床。

  1970年，美国芝加哥国际机床展览会首次展出用小型计算机控制的数控机床，这是世界上第一台计算机数字控制(CNC)的数控机床。数控系统进入第四代。

  20世纪70年代初，随着微处理机的出现，美、日、德等国都迅速推出了以微处理机为核心的数控系统，这样组成的数控系统，称为第五代数控系统，即MNC系统。在近20多年内，生产中实际使用的数控系统大多为第五代数控系统，其性能和可靠性随着技术的发展得到了根本性的提高。

  从20世纪90年代开始，微电子技术和计算机技术的发展突飞猛进，个人计算机((PC)的发展尤为突出，无论是其软、硬件还是外围器件，都得到了迅速的发展，计算机采用的芯片集成化程度越来越高，功能越来越强，而成本却越来越低，原来在大、中型机上才‘能实现的功能现在微型机上就可以实现。美国首先推出了基于个人计算机的数控系统，即PCNC系统，它被划入所谓的第六代数控系统。

  目前，世界主要工业发达国家的数控机床已进入批量生产阶段，如美国、日本、德国、法国等，其中日本发展最快。1977年时，日本年产数控机床5400多台，到1985年，日本产数控机床约为50000台，数控化率约为70%，居世界第一位。

  我国1958年试制成功第一台电子管数控机床，如图1.8所示。

  我国从1965年开始研制晶体管数控系统，到20世纪70年代初曾研究出数控劈锥铣床、非圆插齿机、数控立铣床、数控车床、数控键床、数控磨床和加工中心等。这一时期国产数控系统的稳定性、可靠性问题尚未得到很好地解决，因而也限制了国产数控机床的发展。而数控线切割机床由于其结构简单、价格低廉、使用方便，得到了较快的发展，据资料统计，1973-1979年期问，我国共生产数控机床4108台，而其中数控线切割机床就占了86%左右。

 

  20世纪80年代初随看改革开放政策的买施，我国从国外引进先进技术，并在消化、吸收国外先进技术的基础上，进行了大量的开发工作，进而推动了我国数控机床新的发展高潮，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。2002年，我国机床市场消费额达59亿美元，成为世界第一。

  目前，在数控领域中，我国和先进的工业国家之间还存在一定的差距。我国数控机床的生产还远远满足不了国内生产的需要，更不能满足出口的要求。在现有数控机床中，还有相当一部分有待于进一步提高其利用率。加入WTO后，我国将成为世界制造中心，各行各业对数控机床的需要将会很大，数控机床也必然在国家建设中发挥更大的作用。