數(shù)控系統(tǒng)及相關(guān)的自動化產(chǎn)品主要是為數(shù)控機床配套,。數(shù)控機床是以數(shù)控系統(tǒng)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)機械制造產(chǎn)業(yè)的滲透而形成的機電一體化產(chǎn)品：數(shù)控系統(tǒng)裝備的機床大大提高了零件加工的精度,、速度和效率。這種數(shù)控的工作母機是國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一,。

數(shù)值控制（簡稱“數(shù)控”或“NC”）的概念是把被加工的機械零件的要求,，如形狀、尺寸等信息轉(zhuǎn)換成數(shù)值數(shù)據(jù)指令信號傳送到電子控制裝置,，由該裝置控制驅(qū)動 機床刀具的運動而加工出零件,。而在傳統(tǒng)的手動機械加工中，這些過程都需要經(jīng)過人工操縱機械而實現(xiàn),，很難滿足復(fù)雜零件對加工的要求,，特別對于多品種、小批量 的零件,，加工效率低,、精度差。

1952年,，美國麻省理工學(xué)院與帕森斯公司進行合作,，發(fā)明了世界上臺三坐標數(shù)控銑床?？刂蒲b置由2000多個電子管組成,，約一個普通實驗室大小。伺服機構(gòu)采用一臺小伺服馬達改變液壓馬達斜盤角度以控制液動機速度,。其插補裝置采用脈沖乘法器,。這臺NC機床的研制成功標志著NC技術(shù)的開創(chuàng)和機械制造的一個新的、數(shù)值控制時代的開始。

軟件的應(yīng)用

在1970年的芝加哥展覽會上,，*展出了由小型機組成的CNC數(shù)控系統(tǒng),。大約在同時，英特爾公司發(fā)明了微處理器,。1974年,，美、日等國相繼研制出以微處理器為核 心的CNC,，有時也稱為MNC,。它運用計算機存貯器里的程序完成數(shù)控要求的功能。其全部或部分控制功能由軟件實現(xiàn),，包括譯碼,、刀具補償、速度處理,、插補,、 位置控制等。采用半導(dǎo)體存貯器存貯零件加工程序,，可以代替打孔的零件紙帶程序進行加工,，這種程序便于顯示、檢查,、修改和編輯,，因而可以減少系統(tǒng)的硬件配 置，提高系統(tǒng)的可靠性,。采用軟件控制大大增加了系統(tǒng)的柔性,，降低了系統(tǒng)的制造成本。

數(shù)控標準的引入

隨著NC成為機械自動化加工的重要設(shè)備,，在管理和操作之間,，都需要有統(tǒng)一的術(shù)語、技術(shù)要求,、符號和圖形,，即有統(tǒng)一的標準，以便進行世界性的技術(shù)交流和貿(mào) 易,。NC技術(shù)的發(fā)展,，形成了多個通用的標準：即ISO標準化組織標準、IEC電工委員會標準和EIA美國電子工業(yè)協(xié)會標準等,。***早制訂的標準 有NC機床的坐標軸和運動方向,、NC機床的編碼字符、NC機床的程序段格式,、準備功能和輔助功能,、數(shù)控紙帶的尺寸、數(shù)控的名詞術(shù)語等。這些標準的建立,，對 NC技術(shù)的發(fā)展起到了規(guī)范和推動作用,。ISO基于用戶的需要和對下一個5年間信息技術(shù)的預(yù)測，又在醞釀推出新標準“CNC控制器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”,。它把 AMT（*制造技術(shù)）的內(nèi)容集中在兩個主要的級別和它們之間的連接上：級CAM,，為車間和它的生產(chǎn)機械：第二級是上一級，為數(shù)據(jù)生成系統(tǒng),，由 CAD,、CAP、 CAE和NC編程系統(tǒng)及相關(guān)的數(shù)據(jù)庫組成,。

伺服技術(shù)的發(fā)展

伺服裝置是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分,。20世紀50年代初，世界臺NC機床的進給驅(qū)動采用液壓驅(qū)動,。由于液壓系統(tǒng)單位面積產(chǎn)生的力大于電氣系統(tǒng)所產(chǎn)生的 力（約為20:1）,，慣性小、反應(yīng)快,，因此當時很多NC系統(tǒng)的進給伺服為液壓系統(tǒng),。70年代初期，由于石油危機,，加上液壓對環(huán)境的污染以及系統(tǒng)笨重、效率低等原因,，美國GETTYS公司開發(fā)出直流大慣量伺 服電動機,，靜力矩和起動力矩大，性能良好,，F(xiàn)ANUC公司很快于1974年引進并在NC機床上得到了應(yīng)用,。從此，開環(huán)的系統(tǒng)逐漸被閉環(huán)的系統(tǒng)取代,，液壓伺 服系統(tǒng)逐漸被電氣伺服系統(tǒng)取代,。

電伺服技術(shù)的初期階段為模擬控制，這種控制方法噪聲大,、漂移大,。隨著微處理器的采用，引入了數(shù)字控制,。它有以下優(yōu)點：①無溫漂,，穩(wěn)定性好。②基于數(shù)值計 算,，精度高,。③通過參數(shù)對系統(tǒng)設(shè)定，調(diào)整減少。④容易做成ASIC電路,。對現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng),，伺服技術(shù)取得的突破可以歸結(jié)為：交流驅(qū)動取代直流驅(qū)動、數(shù)字 控制取代模擬控制,、或者稱為軟件控制取代硬件控制,。20世紀90年代，許多公司又研制了直線電動機,，由全數(shù)字伺服驅(qū)動,，剛性高，頻響好,，因而可獲得高速 度,。

自動編程的采用

編程的方法有手工編程和自動編程兩種。據(jù)統(tǒng)計分析,，采用手工編程,，一個零件的編程時間與機床加工之比，平均約為30:1,。為了提高效率,，必須采用計算機或 程編機代替手工編程。自動編程需要有自動化編程語言,，其中麻省理工學(xué)院研制的APT語言是***典型的一種數(shù)控語言,，它大大地提高了編程效率。從70年代開始 出現(xiàn)的圖象數(shù)控編程技術(shù)有效地解決了幾何造型,、零件幾何形狀的顯示,、交互設(shè)計、修改及刀具軌跡生成,、走刀過程的仿真顯示,、驗證等，從而推動了CAD和 CAM向一體化方向發(fā)展,。

DNC概念的引入及發(fā)展

DNC概念從“直接數(shù)控”到“分布式數(shù)控”的變化,，其內(nèi)涵也發(fā)生了變化。“分布式數(shù)控”表明可用一臺計算機控制多臺數(shù)控機床,。這樣,，機械加工從單機自動化的模式 擴展到柔性生產(chǎn)線及計算機集成制造系統(tǒng)。從通信功能而言,，可以在CNC系統(tǒng)中增加DNC接口,，形成制造通信網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的特點是資源共享,，通過DNC功 能形成網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)：①對零件程序的上傳或下傳,。②讀,、寫CNC的數(shù)據(jù)。③PLC數(shù)據(jù)的傳送,。④存貯器操作控制,。⑤系統(tǒng)狀態(tài)采集和遠程控制等。

可編程控制器的采用

在20世紀70年代以前,，NC控制器與機床強電順序控制主要靠繼電器進行,。60年代出現(xiàn)了半導(dǎo)體邏輯元件，1969年美國DEC公司研制出世界上臺可編程序 控制器PLC,。PLC很快就顯示出*性：設(shè)計的圖形與繼電器電路相似,，形象直觀，可以方便地實現(xiàn)程序的顯示,、編輯,、診斷、存貯和傳送：PLC沒有繼電器 電路那種接觸不良,，觸點熔焊,、磨損、線圈燒斷等缺點,。因此很快在NC機床上得到應(yīng)用,。在NC機床上指令執(zhí)行時間可達到0.085?s/步，步數(shù) 為32000步,。而且,，使用PLC還可以大大減少系統(tǒng)的占用空間，提高系統(tǒng)的快速性和可靠性,。

傳感器技術(shù)的發(fā)展

一臺NC系統(tǒng)與機械連結(jié)在一起時,，它能控制的幾何精度除受機械因素的影響外，閉環(huán)系統(tǒng)還主要取決于所采用的傳感器,，特別是位置和速度傳感器，如可測量直線 位移和旋轉(zhuǎn)角度的直線感應(yīng)同步器和圓感應(yīng)同步器,、直線和圓光柵,、磁尺、利用磁阻的傳感器等,。這些傳感器由光學(xué),、精密機械、電子部件組成,，一般分辨率為0.01～0.001mm,，測量精度為±0.02～0.002mm/m，機床工作臺速度為20m/min以下,。隨著機床精度的不斷提高,，對傳感器的分辨率 和精度也提出了更高的要求,。于是出現(xiàn)了具有“細分”電路的高分辨率傳感器，比如FANUC公司研制的編碼器通過細分可做到分辨率為10-7r,。利用它構(gòu)成 的高精度數(shù)控系統(tǒng)為超精控制及加工創(chuàng)造了條件,。