数控加工技术的产生与发展

1.数控加工技术的产生与标志

采用数字技术进行机械加工，可追溯到20世纪40年代，由美国密歇根州北部的一个小型飞机工业承包商帕森斯公司(ParsonsCorporation)实现的。他们在制造飞机的框架及直升飞机的旋翼时，利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑刀具直径对加工路线的影响，使得加工精度达到+0.0381mm(+0.0015in)，达到了当时的最高水平，这可认为是数控加工技术的起源。1949年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功了第一台三坐标数控铣床，这是目前公认的数控机床产生的标志。这台机床是一台试验性机床，到1954年11月，在帕森斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司(BendixCorporation)正式生产出来。

2.数控加工技术的发展

数控加工技术的出现，以其可编程加工的特点迅速被世界所关注，工业发达国家争相加紧研究与试验。

1960年以后，点位控制的数控机床得到了迅速发展。因为比起轮加工控制的数控系统，点位控制的数控系统要简单得多。因此，数控铣床、冲床、坐标镗床大量发展，据统计资料表明，到1966年实际使用的约6000台数控机床中，85%是点位控制的机床。加工中心是数控机床中的亮点之一，它具有自动换刀装置，能实现工件一次安装完成多工序的加工。它最初是在1959年3月，由美国卡耐&特雷克公司(Keaney&TreckerCorp.)开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具，根据穿孔纸带的指令自动选择刀具，并通过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。如今，加工中心已经成为数控机床中一种非常重要的品种，不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心，还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。目前，数控机床已进入多工序复合的车铣复合数控阶段。早期的数控系统是硬件连线的数控系统，其对应的机床称为NC机床。20世纪70年代数控系统进入了CNC时代，这之后的数控机床可以称为CNC机床。1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是所谓的柔性制造系统(Flexible Manufaeturing Systems，FMS)。之后，美、欧、日等也相继进行开发及应用。

20世纪80年代，国际上出现了1~4台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元(FexibleManufacturingCell，FMC)。这种单元投资少，见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到FMS或更高级的集成制造系统中使用。

20世纪90年代，出现了包括市场预测、生产决策、产品设计与制造和销售全过程均由计算机集成管理和控制的计算机集成制造系统(ComputerIntegrated ManufacturingSystem，CIMS)，它是在信息技术自动化技术与制造的基础上，通过计算机技术把分散在产品设计制造过程中各种孤立的自动化子系统有机地集成起来，形成适用于多品种小批量生产，能实现整体效益的集成化和智能化制造系统。数控机床的发展，依赖于数控技术或称数控系统的发展，其大致经历了2个阶段6个时代。

第1阶段:硬件数控(NC)阶段。在这个阶段，受技术发展的限制，数控系统的数字逻辑控制主要是靠硬件连接而成，即常说的硬件连线系统(HARD-WIREDNC)，简称为数控(NC)。随着电子元器件的发展，这个阶段大约历经了3个时代的发展，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。第1阶段硬件连线的硬逻辑数控系统目前已基本淘汰。第2阶段:计算机数控(CNC)阶段。随着计算机技术的发展及其向数控领域的渗透，在20世纪60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称DNC)，又称群控系统;以及采用计算机软件程序代替硬件连线逻辑电路的计算机数控系统(简称CNC)。这个阶段的发展目前认为大致经历了3个时代的发展，即1970年开始的小型计算机为特征的第四代，1974年开始的以微处理器为核心的第五代，1990年开始的基于PC(PC-BASED)的第六代。

以上6代数控机床的发展具体表述是:1952年，采用电子管元件连线构成数控系统逻辑元件。

1959年，采用了品体管元件和印制电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心(Machining Center，MC)，使数控装置进入了第二代。1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，而且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。

20世纪60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称DNC)，又称群控系统;采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称CNC)，使数控装置进人了以小型计算机化为特征的第四代。

1974年，研制成功使用微处理器和半导体存储器的微型计算机数控装置(简称MNC)，这是第五代数控系统。

20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置;数控装置趋于小型化，可以直接安装在机床上;数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。

20世纪90年代后期，出现了PC+CNC(国外称为PC-BASED)智能数控系统，即以PC为控制系统的硬件部分，在PC上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。

注意，虽然国外早已改称为计算机数控(CNC)，而我国仍习惯称数控(NC)。所以，若粗略理解，NC和CNC的含义基本相同。