第一章数控机床概述
数控技术是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物,它已开始在各个领域普及,并且它所带来的巨大效益已引起了世界各国科技与工业届的普遍重视。
20世纪４０年代以来,汽车、飞机和导弹制造工业发展迅速,原来的加工设备已无法承担加工航空工业需要的复杂型面零件。数控技术是为了解决复杂型面零件加工的自动化而产生的。1948年,美国帕森斯(Parsonｓ）公司在研制加工直升机叶片轮廓检验用样板的机床时，首先提出了应用电子计算机控制机床加工样板曲线的设想。后来与美国空军签订合同,帕森斯(Parsons）公司与麻省理工学院(MIＴ）伺服机构研究所合作进行研制成功。1９５２年试制成功第一台三坐标立式数控铣床。后来，又经过改进并开展自动编程技术的研究,于1955年进入实验阶段,这对加工复杂曲面和促进美国飞机制造业的发展起了重要作用。
１9５8年我国开始研制数控机床,1９75年研制出第一台加工中心。目前，在数控技术领域,我国同先进国家之间还存在不小的差距，但这种差距正在缩小。数控技术的应用也从机床控制拓展到其他控制设备,如数控电火花线切割机床、数控测量机和工业机器人等。
1.1数控机床的产生与发展
科学技术和社会生产的不断发展,对机械产品的性能、质量、生产率和成本提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程自动化是实现上述要求的重要技术措施之一。单件、小批生产占机械加工的8０%左右，一种适合于产品更新换代快、品种多、质量和生产率高、成本低的自动化生产设备的应用已迫在眉睫。而数控机床则能适应这种要求，满足目前生产需求。
1.1.1数控机床的产生与发展过程
1946年诞生了世界上第一台电子计算机，它为人类进入信息社会奠定了基础。1952年,计算机技术应用到机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此,传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控机床经历了两大阶段和六代的发展。
1．数控（NC)阶段(1952年-19７0年)
早期计算机的运算速度底,这对当时的科学计算和数据处理影响还不大,但不能适应机床的实施控制要求.人们不得不采用数字逻辑电路制成一台机床专用计算机作为数控系统,这被称为硬件连接数控（HＡRD-WIRＥＤNＣ),简称为数控(NC) 。随着元器件的发展,这个阶段经历了三代,即１９5２年的第一代——电子管数控机床;１959年的第二代——晶体管数控机床；１96５年的第三代——集成电路数控机床。
2.计算机数控（CNＣ）阶段(1970年-现在)
直到１97０年,通用小型计算机业出现并成批生产,其运算速度比２0世纪
五六十年代有了大幅度的提高,这比逻辑电路专用计算机成本低,可靠性高。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控(CＮC)阶段。１971年，美国Inｔel公司在世界上第一次将计算机的两个核心部件——运算器和控制器,采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（MＩＣＲO－PROCESSOR），又称中央处理单元（简称CPU）。1９74年,微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能强大，控制一台机床能力有多余,但不及采用微处理器经济合理,而且当时的小型计算机可靠性也不太理想。虽然早期的微处理器速度和功能都还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。
因为微处理器是通用计算机的核心部件，故称为计算机数控。到了1９90年，ＰC机(个人计算机，国内习惯称为微机)的性能已发展到很高的阶段，可满足作为数控系统核心部件的要求,而且ＰC机生产批量很大，价格便宜,可靠性高。数控系统从此进入了基于PC的阶段。
总之，计算机数控阶段也经历了三代,即1970年的第四代——小型计算机数控机床;19７4年的第五代——微型计算机数控系统;1990年的第六代——基于PC(国外称为ＰＣ—BASED）的数控机床。
1.１．２数控机床的发展趋势
随着现代制造技术向着高速、高效、高精度方向的发展,制造业发生了根本性的变化。由于数控技术的广泛应用,普通机械被高效率、高精度的数控机械所代替，形成了巨大的生产力。机械制造业是国民经济的基础产业，是支撑整个工业和国民经济发展的基石。数控机床作为机械制造的基本装备,又是基础的基础。数控机床是集现代先进制造技术、计算机技术、通讯技术、控制技术、液压气动技术、光电技术于一体,具有高效率、高精度、高自动化、高柔性的特点,是典型的数字化控制技术与精密制造技术有机结合的机电一体化产品。
目前,国内外数控机床产品技术发展方向主要体现在高速、复合、精密、智能、环保等方面。
１．高速
高速切削加工不仅可以提高生产效率，而且可以改善加工质量，所以自20世纪９0年代初以来,便成为机床技术重要的发展方向。各国相继推出了许多主轴转速１0０00r/miｎ至６00０0r/miｎ以上的加工中心和数控铣床。高速切削加工正与硬切削加工、干切削和准干切削加工以及超精密切削加工相结合；从铣削向车、钻、镗等其它工艺扩展,向较大切削负荷方向发展。
高速加工对机床的要求是：主轴速度应能达到12000～40００0r／ｍin;进给速度应达到4０~6０ｍ/min;快速移动速度应达到8０m／min;高刚性的机械结构；高稳定、高刚度、冷却良好的高速主轴;精确的热补偿系统;高速处理能力的控制系统（具有NURBＳ插补功能和预处理能力的控制系统）。
在数控机床高速化上，国外直线电机驱动技术,应用于进给驱动系统已实现实用化、普及化;机床的主轴转速和切削进给速度普遍提高。主轴转速一般都在10００0 r/mｉｎ以上，快移速度也因普遍采用直线电机而提高到１0０m／miｎ以上。瑞士的MIKRON公司生产的HＳM立式加工中心,它在主轴转速在30000r/ｍin、进给速度40ｍ/min、加速度１7m／ｓ2的情况下，实现平稳运行;日本安
第一章数控机床概述 数控技术是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物,它已开始在各个领域普及,并且它所带来的巨大效益已引起了世界各国科技与工业届的普遍重视。 20世纪４０年代以来,汽车、飞机和导弹制造工业发展迅速,原来的加工设备已无法承担加工航空工业需要的复杂型面零件。数控技术是为了解决复杂型面零件加工的自动化而产生的。1948年,美国帕森斯(Parsonｓ）公司在研制加工直升机叶片轮廓检验用样板的机床时，首先提出了应用电子计算机控制机床加工样板曲线的设想。后来与美国空军签订合同,帕森斯(Parsons）公司与麻省理工学院(MIＴ）伺服机构研究所合作进行研制成功。1９５２年试制成功第一台三坐标立式数控铣床。后来，又经过改进并开展自动编程技术的研究,于1955年进入实验阶段,这对加工复杂曲面和促进美国飞机制造业的发展起了重要作用。 １9５8年我国开始研制数控机床,1９75年研制出第一台加工中心。目前，在数控技术领域,我国同先进国家之间还存在不小的差距，但这种差距正在缩小。数控技术的应用也从机床控制拓展到其他控制设备,如数控电火花线切割机床、数控测量机和工业机器人等。 1.1数控机床的产生与发展 科学技术和社会生产的不断发展,对机械产品的性能、质量、生产率和成本提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程自动化是实现上述要求的重要技术措施之一。单件、小批生产占机械加工的8０%左右，一种适合于产品更新换代快、品种多、质量和生产率高、成本低的自动化生产设备的应用已迫在眉睫。而数控机床则能适应这种要求，满足目前生产需求。 1.1.1数控机床的产生与发展过程 1946年诞生了世界上第一台电子计算机，它为人类进入信息社会奠定了基础。1952年,计算机技术应用到机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此,传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控机床经历了两大阶段和六代的发展。 1．数控（NC)阶段(1952年-19７0年) 早期计算机的运算速度底,这对当时的科学计算和数据处理影响还不大,但不能适应机床的实施控制要求.人们不得不采用数字逻辑电路制成一台机床专用计算机作为数控系统,这被称为硬件连接数控（HＡRD-WIRＥＤNＣ),简称为数控(NC) 。随着元器件的发展,这个阶段经历了三代,即１９5２年的第一代——电子管数控机床;１959年的第二代——晶体管数控机床；１96５年的第三代——集成电路数控机床。
数控机床的现状与发展 趋势综述
数控机床的现状与发展趋势 摘要：从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控技术的应用,关键在于开发具有高速度、高精度、高稳定性的高新技术设备,在现有加工设备中,只有数控机床才有可能担当其重任。然而,要实现真正意义上的高速切削加工,数控机床还需向高速、高精度、柔性化、控制系统开放性、控制系统支撑软件和工厂生产数据管理方向迈进,才能适应现代制造业飞速发展的要求。 关键：高速化 / 高精度化 / 复合化 / 智能化 / 开放化 / 网络化 / 多轴化 / 绿色化 进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。本文简要分析了数控机床高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势，并提出了我国数控机床发展中存在的一些问题。 一、数控机床的发展趋势 机械加工装备对促进制造技术发展的紧密关系和以数字化为特征数控机床是柔性化制造系统和敏捷化制造系统的基础装备。其总的发展趋势是：高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并注重工艺实用性和经济性。 （一）高速化 随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用，对数控机床加工的高速化要求越来越高。 （1）主轴转速：机床采用电主轴（内装式主轴电机），主轴最高转速达 200000r/min；
浅析数控机床的发展进 程及趋势模版 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
网络教育学院 本科生毕业大作业 题目：浅析数控机床的发展进程及趋势 学习中心： 层次：专科起点本科 专业：机械设计制造及其自动化 年级：年季 学号： 学生： 指导教师： 完成日期：年月日
内容摘要 本文以数控机床为研究对象，首先阐述了数控机床的发展历程，尤其对其进给伺服系统和机械传动系统的发展过程进行了详细描述，接下来对我国数控机床的发展现状与发展趋势进行了介绍，并分析了其存在的问题，最后提出了针对我国数控机床的发展策略。 关键词：数控机床；进给伺服系统；机床加工程序 目录
前言 自20世纪末开始，我国制造业就开始了逐渐由制造大国向制造强国迈进了脚步，机床制造业也跟着取得数控机床快速增长的业绩。机床是先进制造技术和制造信息集成的重要元素，既是生产力要素，又是重要商品。机床的发展和创新在一定程度上能映射出加工技术的主要趋势。近年来, 我国在数控机床和机床工具行业对外合资合作进一步加强, 无论在精度、速度、性能, 还是智能化方面都取得了相当的成绩[1]。 在国际贸易中, 很多发达国家把数控机床视为具有高技术附加值、高利润的主要机电出口产品。因此，对数控机床技术的发展历程进行总结分析，将有助于推进我国数控机床技术实现跨越式发展的目标。
1 数控机床的发展进程 自上世纪50年代以来，世界数控机床主要经历了数控NC（Numerical Control）和计算机数控CNC（Computer Numerical Control）2个阶段[2]。 数控NC阶段主要经历了以下3代： 第1代数控系统，始于50年代初年，系统全部采用电子管元件，逻辑运算与控制采用硬件电路完成。 第2代数控系统，始于50年代末，以晶体管元件和印刷电路板广泛应用于数控系统为标志。 第3代数控系统，始于60年代中期，由于小规模集成电路的出现，使其体积变小、功耗降低，可靠性提高，推动了数控系统的进一步发展。 计算机数控CNC阶段也经历了3代： 第4代数控系统，始于70年代，当首个采用小型计算机的CNC装置芝加哥展览会上露面时，标志着CNC技术的问世。 第5代数控系统，70年代后期，中、大规模集成电路技术所取得成就，促使价格低廉、体积更小、集成度更高、工作可靠的微处理器芯片的产生，并逐步应用于数控系统。 第6代数控系统，始于90年代初，受通用微机技术飞速发展的影响，数控系统正朝着以个人计算机(PC)为基础，向着开放化、智能化、网络化等方面进一步发展。 数控机床通常由控制系统、进给伺服系统、检测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成。其中进给伺服系统作为数控机床的重要功能部件，其性能是决定数控机床加工性能的极其重要的技术指标。因此提高进给伺服系统的动态特性与静态特性的品质是人们始终追求的目标。接下来主要介绍一下进给伺服系统和机械传动系统的发展历程。 进给伺服系统 机械传动系统 本部分介绍机械传动系统相关内容，包括机械机构实体包含哪几部分，每部分的作用等。1000字符左右，写好后，本段加黄底色颜色的文字请删去。
数控机床的发展史 1.第一代数控机床产生于 1952年（电子管时代）美国麻省理工学院研制出一套试验性数字控制系统，并把它装在一台立式铣床上，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床，但是这台机床毕竟是一台试验性的机床。到了1954年11月，在帕尔森斯专利基 础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司。 2.第二代数控机床产生于1959年（晶体管时代）电子行业研制出晶体管元器件，因而数控系统中广泛采用晶体管和印制电路板，使数控机床跨入了第二代。同年3月，由美国克耐·杜列克公司（Keaney ＆Trecker Corp）发明了带有自动换刀装置的数控机床，称为“加工中心”。现在加工中心已成为数控机床中一种非常重要的品种，在工业发达的国家中约占数控机床总量的l/4左右。生产出来。 3. 第三代数控机床产生于1960年（集成电路时代）研制出了小规模集成电路。由于它的体积小，功耗低，使数控系统的可靠性得以进一步提高，数控系统发展到第三代。以上三代，都是采用专用控制的硬件逻辑数控系统（NC）。 4.第四代数控机床产生于 1970年前后随着计算机技术的发展，小型计算机的价格急剧下降、小型计算机开始取代专用控制的硬件逻辑数控系统（NC），数控的许多功能由软件程序实现。由计算机作控制单元的数控系统（CNC），称为第四代。1970年，在美国芝加哥国际展览会上，首次展出了这种系统。 5.第五代数控机床产生于1974年美、日等国首先研制出以微处理器为核心的数控系统的数控机床。30多年来，微处理机数控系统的数控机床得到飞速发展和广泛的应用，这就是第 五代数控（MNC）。后来，人们将MNC也统称为CNC。 柔性制造系统 1967年，英国首先把几台数控机床联接成具有柔性的加工系统，这就是最初的FMS—Flexible Manufacturing System柔性制造系统。之后，美、欧、日等国也相继进行了开发和应
我国数控机床的现状与发展趋势 摘要：数控机床是制造业发展的基础，可极大地提高制造业生产率。介绍了数控机床的组成，还就我国数控机床的发展和现状进行了详细说明；对我国数控机床的发展趋势进行了介绍，并对我国数控机床的发展提出了建议。 关键词：数控机床；现状；发展趋势 0 引言 数控（NC）是数字控制（Numerical Control）的简称，是20世纪中叶发展起来的一种用数字化信息进行自动控制的一种方法。装备了数控技术的机床，称为数控机床，也简称为NC机床。 世界上第一台数控机床是由美国麻省理工学院于1952年首先研制出来的；日本于1958年研制出首台数控机床。我国数控机床的研制是从1958年起步的，由清华大学研制出了最早的样机。但是经过50多年的发展，2010年我国已经跃居世界第一大机床生产国。在2012年5月27日，在湖北省数控一代机械产品创新应用示范工程启动大会上，中国工程院院长周济强调：“全世界的机械工业正处于产品数字化发展时期，我们必须抓住这一契机，在10年内实现机械产品总体升级为‘数控一代’，使我国机械工业实现由‘大’到‘强’的转变。” 1 数控机床的组成 数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电动机及拖动、动控制、检测等技术为一体的自动化设备。数控机床的基本组成包括控制介质、数控装置、伺服系统、反馈装置及机床本体，如图1所示。 1.1 控制介质 控制介质是储存数控加工所需要的全部动作和刀具相对于工件位置信息的媒介物，它记载着零件的加工程序，因此，控制介质就是指将零件加工信息传送到数控装置去的信息载体。控制介质有多种形式，它随着数控装置类型的不同而不同，常用的有穿孔带、穿孔卡、磁带、磁盘等。随着数控技术的发展，穿孔带、穿孔卡趋于淘汰，而利用CAD/CAM软件在计算机编程，然后通过计算机与数控系统通信，将程序和数据直接传送给数控装置的方法应用越来越广泛。 1.2 数控装置 数控装置是数控机床的核心，人们喻为“中枢系统”。现代数控机床都采用计算机数控装置，即CNC（Computer Numerical Control）。数控装置包括输入装置及中央处理器(CPU)和输出装置等构成数控装置能完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及实现各种控制功能。 1.3 伺服系统
我国数控机床的现状和发展 数控机床是数字控制机床是用数字代码形式的信息（程序指令），控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。 因而了解和提升数控机床对我国的制造业的发展至关重要。 一.国内外数控机床的发展 （1）我国数控机床的发展 我国于1958年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。建国初期在1958—1979年间为第一阶段，第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。改革开放，从1979年至今为第二阶段。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国家(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、多轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。 （2）国外数控技术的发展 数控机床的起源 1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。1949年，该公司在美国麻省理工学院（MIT）伺服机构研究室的协助下，开始数控机床研究，并于1952年试制成功第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床，不久即开始正式生产，于1957年正式投入使用。标志着制造领域中数控加工时代的开始。 数控机床的兴起 1952年美国麻省理工学院和吉丁斯·路易斯公司首先联合研制出世界上第 一台数控升降台铣床，随后德国、日本、苏联等国于1956年分别研制出本国的第一台数控机床。60年代初，美国、日本、德国、英国相继进入商品化试生产，由于当时数控系统处于电子管、晶体管、和集成电路初期，设备体积大、线路复杂、价格昂贵、可靠性差，数控机床大多是控制简单的数控钻床，数控技术没有普及推广，数控机床技术发展整体进展缓慢。 70年代，出现了大规模集成电路和小型计算机，特别是微处理器的研制成功，实现了数控系统体积小、运算速度快、可靠性提高、价格下降，使数控系统
数控机床现状及发展趋势分析 数控机床的概念 数控机床就是在数字控制下，能在尺寸精度和几何精度两方面完成金属毛坯零件加工成所需要形状的工作母机的总称。数控机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成。 国产数控机床的发展现状 一、国产数控机床与国际先进水平差距逐渐缩小 数控机床是当代机械制造业的主流装备，国产数控机床的发展经历{HotTag}了30年跌宕起伏，已经由成长期进入了成熟期，可提供市场1,500种数控机床，覆盖超重型机床、高精度机床、特种加工机床、锻压设备、前沿高技术机床等领域，产品种类可与日、德、意、美等国并驾齐驱。特别是在五轴联动数控机床、数控超重型机床、立式卧式加工中心、数控车床、数控齿轮加工机床领域部分技术已经达到世界先进水平。其中，五轴(坐标)联动数控机床是数控机床技术的制高点标志之一。 它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工，是发电、船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工部门迫切需要的关键加工设备。
五轴联动数控机床的应用，其加工效率相当于2台三轴机床，甚至可以完全省去某些大型自动化生产线的投资，大大节约了占地空间和工作在不同制造单元之间的周转运输时间及费用。国产五轴联动数控机床品种日趋增多，国际强手对中国限制的五轴联动加工中心、五轴数控铣床、五轴龙门铣床、五轴落地铣镗床等均在国内研制成功，改变了国际强手对数控机床产业的垄断局面。 二、国产数控机床存在的问题 由于中国技术水平和工业基础还比较落后，数控机床的性能、水平和可*性与工业发达国家相比，差距还是很大，尤其是数控系统的控制可*性还较差，数控产业尚未真正形成。因此加速进行数控系统的工程化、商品化攻关，尽快建成与完善数控机床和数控产业成为当前的主要任务。目前主要问题有： 三、核心技术严重缺乏 统计数据表明，数控机床的核心技术—数控系统，由显示器、控制器伺服、伺服电机和各种开关、传感器构成，中国90%需要国外进口。如在上海设厂的德国吉特迈集团和意大利利雅路机床集团，在烟台建厂的韩国大宇综合机械株式会社，所有的核心技术都被外方掌握。国内能做的中、高端数控机床，更多处于组装和制造环节，普遍未掌握核心技术。国产数控机床的关键零部件和关键技术主要依赖进口，国内真正大而强的企业并不多。目前世界最大的3家厂商是：日
数控机床发展史 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
数控机床发展史摘要： 数控机床是数字控制机床是用数字代码形式的信息（程序指令），控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。随着数控机床在工业生产中日益风靡，人们不禁要问：数控机床是如何发展的以后又会向什么方向发展呢 关键词： 数控机床发展 一·数控机床发展 1·数控机床的起源 1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出计算机控制机床的设想。1949年，该公司在美国麻省理工学院（MIT）伺服机构研究室的协助下，开始数控机床研究，并于1952年试制成功第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床，不久即开始正式生产，于1957年正式投入使用。这是制造技术发展过程中的一个重大突破，标志着制造领域中数控加工时代的开始。数控加工是现代制造技术的基础，这一发明对于制造行业而言，具有划时代的意义和深远的影响。 2·数控机床的兴起 1952年美国麻省理工学院和吉丁斯·路易斯公司首先联合研制出世界上第一台数控升降台铣床，随后德国、日本、苏联等国于1956年分别研制出本国的第一台数控机
床。60年代初，美国、日本、德国、英国相继进入商品化试生产，由于当时数控系统处于电子管、晶体管、和集成电路初期，设备体积大、线路复杂、价格昂贵、可靠性差，数控机床大多是控制简单的数控钻床，数控技术没有普及推广，数控机床技术发展整体进展缓慢。 70年代，出现了大规模集成电路和小型计算机，特别是微处理器的研制成功，实现了数控系统体积小、运算速度快、可靠性提高、价格下降，使数控系统总体性能、质量有了很大提高，同时，数控机床的基础理论和关键技术有了新的突破，从而给数控机床发展注入了新的活力，世界发达国家的数控机床产业开始进入了发展阶段。 80年代以来，数控系统微处理器运算速度快速提高，功能不断完善、可靠性进一步提高，监控、检测、换刀、外围设备得到了应用，使数控机床得到了全面发展，数控机床品种迅速扩展，发达国家数控机床产业进入了发展应用阶段。 90年代，数控机床得到了普遍应用，数控机床技术有了进一步发展，柔性单元、柔性系统、自动化工厂开始应用，标志着数控机床产业化进入成熟阶段。 中国于1958年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在 1958~1979年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用于生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。 在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。 3·数控机床的高潮 进入21世纪，军事技术和民用工业的发展对数控机床的要求越来越高，应用现代设计技术、测量技术、工序集约化、新一代功能部件以及软件技术，使数控机床的加工范围、动态性能、加工精度和可靠性有了极大地提高。科学技术特别是信息技术的发展迅速，高速高精控制技术、多通道开放式体系结构、多轴控制技术、智能控制技术、网络化技术、CAD/CAM与CNC的综合集成，使数控机床技术进入了智能化、网络化、敏捷制造、虚拟制造的更高阶段。 二·数控机床的发展方向 未来数控机床的类型将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种越来越多；激光加工等技术将应用在切削加工机床上，从而扩大多工序集中的工艺范围；数控机床的
数控机床发展史 班级：学号：姓名： 数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床，该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置，经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。 数控技术是机械加工现代化的重要基础与关键技术，应用数控加工可大大提高生产率、稳定价格质量，缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密零件的自动化加工，易于在工厂或车间实行计算机管理，还使车间设备总数减少、节省人力、改善劳动条件，有利于加快产品的开发和更新换代，提高企业对市场的适应能力并提高企业综合经济效益。 数控加工技术也是发展军事工业的重要战略。美国和西方各国在高档数控机床与加工技术方面，一直对我国进行封锁限制，因为许多先进武器设备的制造，如飞机、导弹、坦克等关键零件，都离不开高性能的数控机床加工。 世界上第一台NC数控机床的发明者一般归为John T. Parsons，1942年，他的公司在为西科斯基公司制造直升机叶片梁时，西科斯基公司在给他的梁图纸上作出17点的定义，Parsons则用曲线把这17点连成一个轮廓，它们可以作为模板使用制作桁的夹具。金属切削工
具很难加工出这种特Parsons就去Wright Field找旋转的螺旋桨实验室环科负责人Frank Stulen，在他们的谈话中，Stulen断定Parsons 真的不知道他在说什么。Parsons意识到了这一点，并当场聘请Stulen。Stulen于1946年4月1日开始工作，并聘请了三个新的工程师和他一起。Stulen的弟弟在柯蒂斯-赖特螺旋桨工作，并提到过他们使用的工程计算打孔卡计算器。Stulen决定采取这个方法计算转子应力，当Parsons打孔卡计算器时，他问Stulen这个东西可否用来产生200个点构成叶片梁的轮廓，而不是之前得到的17点，根据这些点切削再抛光，就可以得到一个流畅光滑的造型，这样得到的造型可以做成一个模板用来冲压叶片梁。Stulen很快编制好了程序，指出了点表。利用点表（每一个孔都有一个X和Y轴的数字），三个操作员就可以操作了，一个操作员读出X和Y值，另两个则把切削头移动到相应的位置。这种操作方法被称为“数字法”. 基于这一事件，Parsons设想能够建造一台完全自动化的机器，因为如果人操作的话，为了产生足够多的轮廓点，需要花费大量的时间去操控切削头到达指定的位置。如果可以输入指令直接给机器，那可以避免控制切削头沿X轴，Y轴移动的时间，这样可以制作更好的模板。 但当时他没有足够的资金做这件事情，直到后来美国空军帮他投资，以便能够加工航空发动机零件，并且得到了麻省理工的支持，解决了伺服问题，终于在1952年造出来第一台样机。 美国军方的经济支持，机床得到了快速的发展。
数控机床在发展和应 用论文 Revised on November 25, 2020
网络教育学院 本科生毕业论文（设计） 题目：数控机床在我国发展和应用 学习中心： 层次：专科起点本科 专业：机械设计制造及其自动化 年级： 2011 年春季 学号： 学生： 指导教师：徐磊 完成日期：2013 年3月 4 日
内容摘要 本文以数控机床为研究对象，首先阐述了数控机床的发展历程，尤其对其进给伺服系统和机械传动系统的发展过程进行了详细描述，接下来对我国数控机床的发展现状与发展趋势进行了介绍，并分析了其存在的问题，最后提出了针对我国数控机床的发展策略。 关键词：变电站；直击雷防护；雷电侵入波防护；接地保护 目录
前言 自20世纪末开始，我国制造业就开始了逐渐由制造大国向制造强国迈进了脚步，机床制造业也跟着取得数控机床快速增长的业绩。机床是先进制造技术和制造信息集成的重要元素，既是生产力要素，又是重要商品。机床的发展和创新在一定程度上能映射出加工技术的主要趋势。近年来, 我国在数控机床和机床工具行业对外合资合作进一步加强, 无论在精度、速度、性能, 还是智能化方面都取得了相当的成绩。 在国际贸易中, 很多发达国家把数控机床视为具有高技术附加值、高利润的主要机电出口产品。因此，对数控机床技术的发展历程进行总结分析，将有助于推进我国数控机床技术实现跨越式发展的目标。 1 数控机床的发展进程 自上世纪50年代以来，世界数控机床主要经历了数控NC（Numerical Control）和计算机数控CNC（Computer Numerical Control）2个阶段[2]。 数控NC阶段主要经历了以下3代： 第1代数控系统，始于50年代初年，系统全部采用电子管元件，逻辑运算与控制采用硬件电路完成。 第2代数控系统，始于50年代末，以晶体管元件和印刷电路板广泛应用于数控系统为标志。 第3代数控系统，始于60年代中期，由于小规模集成电路的出现，使其体积变小、功耗降低，可靠性提高，推动了数控系统的进一步发展。 计算机数控CNC阶段也经历了3代： 第4代数控系统，始于70年代，当首个采用小型计算机的CNC装置芝加哥展览会上露面时，标志着CNC技术的问世。 第5代数控系统，70年代后期，中、大规模集成电路技术所取得成就，促使价格低廉、体积更小、集成度更高、工作可靠的微处理器芯片的产生，并逐步应用于数控系统。
网络教育学院 本科生毕业大作业 题目：浅析数控机床的发展进程及趋势 学习中心： 层次：专科起点本科 专业：机械设计制造及其自动化 年级：年季 学号： 学生： 指导教师： 完成日期：年月日
内容摘要 本文以数控机床为研究对象，首先阐述了数控机床的发展历程，尤其对其进给伺服系统和机械传动系统的发展过程进行了详细描述，接下来对我国数控机床的发展现状与发展趋势进行了介绍，并分析了其存在的问题，最后提出了针对我国数控机床的发展策略。 关键词：数控机床；进给伺服系统；机床加工程序 目录 内容摘要 ............................................................. 前言 ............................................................. 1 数控机床的发展进程 ................................................ 进给伺服系统................................................... 机械传动系统................................................... 数控机床加工程序的结构......................................... 2 数控机床的发展趋势 ................................................ 3 数控机床发展中所存在的问题 ........................................ 4 数控机床的发展策略 ................................................ 参考文献 .............................................................
中国重型数控机床的发展现状及存在的问题 来源：中国机械资讯网发布时间：2008-4-3 10:30:15 重型数控机床主要用于大型、特大型零件的加工，是国防军工、航空、航天、船舶、能源、交通、冶金、机械等国家重点企业的当家把关装备。 一、中国重型数控机床的发展现状 自2000年以来我国机床行业已连续7年以20%以上的增速发展，2006年我国机床总产值为7 0.6亿美元，同比增长27%；进口72.4亿美元，同比增长11.5%；消费131.1亿美元，同比增长22%。2 007年机床工具行业的产值再创新高同比增幅达36.9%，数控机床产量将超过11万台，同比增幅达33%。2007年中国将继续保持机床生产世界第三、进口世界第一、消费世界第一的地位，中国已成为世界机床产 业的发动机。 我国重型机床行业的8家重点企业，2006年实现工业总产值47.3亿元，同比增长36.2%，增长幅度高于全行业27%的平均水平。从2000年以来，国内重型机床制造厂家通过不断的技术创新，提升自主知识产权的水平，开发高档类新产品的速度明显加快，市场满足度越来越高。如齐二机床可提供镗轴直径∮130～260毫米多种规格，包括方滑枕移动及主轴箱移动结构，刨台式、对置式、车铣镗复合型以及可实现3～5轴联动和加工中心型产品，打破了国外对我国的技术封锁，为国防建设、国家重点工程的急需提供了大量的关键重大装备，2007年产成重型落地铣镗床153台，其中重型数控落地铣镗床达94台， 产量已居世界第一。 我国数控机床经历了多年的发展，取得了一定的成就，低档经济型数控机床基本实现自给，但中高档数控机床市场占有率不高，高档重型数控机床大部分仍然依靠进口。多年来我国国产机床市场占有率一直不足50%，2006年进口机床的市场占有率仍达55.18%，而数控机床高达70%，特别是高档数控机床高达约90%，这也说明我国机床产业在与国外同行的竞争中仍处于劣势，机床产业的发展步伐滞后于我国国民经济总体的发展步伐。重型数控机床产品与发达国家著名企业相比仍存在一定差距，产品水平的差距主要体现在： ·主轴转速，国外先进水平已发展到最高达3000～4000r/min，而国内主要徘徊在800～1500r/ min。 ·快速进给，国外先进水平达20000～30000mm/min，而国内主要在6000～10000mm/min。 ·精度，国外先进水平定位精度0.015/1000mm，重复定位精度0.003～0.007mm；国内产品水平，定位精度0.025/1000mm，重复定位精度0.01～0.015mm。 ·机床的可靠性、精度的稳定性、复合多功能、柔化性、智能化方面不如国外厂家，外观质量也 有明显的差距。 2、造成差距的原因分析
河北科技师范学院欧美学院论文题目：数控机床发展史 系别：机电科学与工程系 专业：机械制造与自动化 姓名：陈许超 学号：9322080117 2010年10月6日
数控机床发展史 论文摘要摘要：作为机械系的一名学生，将来工作学习都会以机械为主，所以必须把握好各种机械的专业知识，从这学期开端，开端接触机械专业基础课。我会本着认真的态度看待专业课的学习，进步自己的专业素养.接下来我将介绍一下我对数控机床发展史的熟悉。 20世纪中期，随着电子技巧的发展，主动信息处理、数据处理以及电子盘算机的涌现，给主动化技巧带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行把持，推动了机床主动化的发展。 采用数字技巧进行机械加工，最早是在40年代初，由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公（ParsonsCorporation）实现的。他们在制作飞机的框架及直升飞机的转动机翼时，利用全数字电子盘算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路线的影响，使得加工精度达到±0.0381mm（±0.0015in），达到了当时的最高程度。 1952年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套实验性的数控系统，成功地实现了同时把持三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。这台机床是一台实验性机床，到了1954年11月，在派尔逊斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生产出来。
在此以后，从1960年开端，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及应用了数控机床。 数控机床中最初涌现并获得应用的是数控铣床，因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。 然而，由于当时的数控系统采用的是电子管，体积宏大，功耗高，因此除了在军事部门应用外，在其他行业没有得到推广应用。 到了1960年以后，点位把持的数控机床得到了迅速的发展。因为点位把持的数控系统比起轮廓把持的数控系统要简略得多。因此，数控铣床、冲床、坐标镗床大批发展，据统计材料表明，到1966年实际应用的约6000台数控机床中，85%是点位把持的机床。 数控机床的发展中，值得一提的是加工中心。这是一种具有主动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在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，根据穿孔带的指令主动选择刀具，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调换刀具的时间。加工中心现在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。
机床数控技术的现状及未来发展趋势 一、数控机床的简单介绍 车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状，包含尺寸精度和几何精度两个方面。能完成以上功能的设备都称为机床，数控机床就是在普通机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。数控系统是由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。当然，普通机床发展到数控机床不只是加装数控系统这么简单，例如：从铣床发展到加工中心，机床结构发生变化，最主要的是加了刀库，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。我们一般所说的数控设备，主要是指数控车床和加工中心。 1、数控机床的特点如下： （1）加工精度高，具有稳定的加工质量； （2）可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件； （3）加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3~5倍）； （4）机床自动化程度高，可以减轻劳动强度； （5）对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。
2、数控机床的组成部分主机，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。数控技术，简称“数控”。英文：NumericalControl（NC）。是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。 二、国内外机床数控技术的现状 1、国内数控机床技术现状我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在90年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到50%，库存超过4个月。
教案
教 与 学 互 动 设 计 教 师 活 动 内 容 学生活动内容 时间 ? 导入新课（步步引导） 学生对现代工业发展有一些了解，对普通机床方面的知识已经学习过，并且进行了普通机床的实习。通过回顾普通机床的结构组成、刀架和主轴的运动方式及其应用场合等方面进行比较和讨论学习。 ? 讲授新课（合作、探讨） 一、数控机床的产生背景 1、产生背景的语言描述 采用实例法论证。随着工业发展，特别是航空、航天、造船、家电、模具等行业的发展。 采用反问法，强调数控机床产生的重要意义及其迫切性。 2、产生年代 采用预习讨论法，论述数控机床在国内外的产生的年代。 采用讲授总结法，系统分析。 （1）1948 由美国帕森斯公司提出研制加工加工直升机叶片轮检验用样板的设想。 （2）1952 试制成功第一台三坐标立式数控铣床。 （3）1955 进入实用阶段。 （4）1958 我国开始研制数控机床。 二、数控机床的发展与趋势 1、数控机床的发展 主要采用讲授法，论述数控机床经历的发展阶段。 采用引导对比法，试述数控机床发展与计算机发展的关系。 （1）两个阶段 NC 数控阶段（又称硬件数控阶段）：1952 数控机床经历 ——1970 的两个阶段： CNC 计算机数控阶段：1970——至今 带领学生综观现代制造业发展，回顾普通机床方面的知识，引导学生学习 联系生活实际，让学生各抒己见，举例生活中应用到的的场合 8分 10分 20分
教与学互动设计 教师活动内容学生活动内容时间（2）六个年代 第一代：1952 电子管电路专用数控NC 第二代：1959 晶体管数字电路专用数控NC 第三代：1965 中小规模集成电路专用NC 第四代：1970 大规模集成电路通用计算机CNC 第五代：1974 微处理器和半导体存储器微型MNC 第六代：1990 PC为基础的PCNC 2、相关符号含义 主要采用引导讲授法，目的在于学生了解新知识。（1）DNC（直接数控控制或分布式数字控制） （2）FMM（柔性制造模块） （3）FMC（柔性制造单元） （4）FMS（柔性制造系统） （5）FML（柔性制造生产线） （6）FMF（柔性制造工厂） （7）CIMS（计算机集成制造系统） （8）CAD（计算机辅助设计） （9）CAM（计算机辅助制造） 3、数控机床的发展趋势 采用讨论法。让学生发挥想象，你希望将来踏上 工作岗位时能够操作怎样的机床。 发展趋势： （1）高精度； （2）高柔性； （3）高效率； （4）减轻了劳动强度； （5）良好的经济效益； （6）有利于生产管理的现代化。 三、数控机床相关概念及组成、特点 1、数控机床相关概念 主要采用总结讲授法，在于阐述原理性概念。（1）数控 即数字控制，简称NC。通过特定处理方式下的数字信息去自动控制机械装置进行动作。 （2）数控加工 在数控机床上加工零、部件的一种工艺方法。联系和比较计算机 的发展经历的阶 段，总结和发现规 律 此部分为新知识补 充，目的在于学生 了解新知识、新方 法 学生讨论、分析、 总结，对学生分析 情况作出评价 7分 6分 10 分
数控机床发展史
数控机床发展史 班级：学号：姓名： 数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床，该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置，经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。 数控技术是机械加工现代化的重要基础与关键技术，应用数控加工可大大提高生产率、稳定价格质量，缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密零件的自动化加工，易于在工厂或车间实行计算机管理，还使车间设备总数减少、节省人力、改善劳动条件，有利于加快产品的开发和更新换代，提高企业对市场的适应能力并提高企业综合经济效益。 数控加工技术也是发展军事工业的重要战略。美国和西方各国在高档数控机床与加工技术方面，一直对我国进行封锁限制，因为许多先进武器设备的制造，如飞机、导弹、坦克等关键零件，都离不开高性能的数控机床加工。 世界上第一台NC数控机床的发明者一般归为John T. Parsons，1942年，他的公司在为西科斯基公司制造直升机叶片梁时，西科斯
基公司在给他的梁图纸上作出17点的定义，Parsons则用曲线把这17点连成一个轮廓，它们可以作为模板使用制作桁的夹具。金属切削工具很难加工出这种特Parsons就去Wright Field找旋转的螺旋桨实验室环科负责人Frank Stulen，在他们的谈话中，Stulen断定Parsons真的不知道他在说什么。Parsons意识到了这一点，并当场聘请Stulen。Stulen于1946年4月1日开始工作，并聘请了三个新的工程师和他一起。Stulen的弟弟在柯蒂斯-赖特螺旋桨工作，并提到过他们使用的工程计算打孔卡计算器。Stulen决定采取这个方法计算转子应力，当Parsons打孔卡计算器时，他问Stulen这个东西可否用来产生200个点构成叶片梁的轮廓，而不是之前得到的17点，根据这些点切削再抛光，就可以得到一个流畅光滑的造型，这样得到的造型可以做成一个模板用来冲压叶片梁。Stulen很快编制好了程序，指出了点表。利用点表（每一个孔都有一个X和Y轴的数字），三个操作员就可以操作了，一个操作员读出X和Y值，另两个则把切削头移动到相应的位置。这种操作方法被称为“数字法”. 基于这一事件，Parsons设想能够建造一台完全自动化的机器，因为如果人操作的话，为了产生足够多的轮廓点，需要花费大量的时间去操控切削头到达指定的位置。如果可以输入指令直接给机器，那可以避免控制切削头沿X轴，Y轴移动的时间，这样可以制作更好的模板。 但当时他没有足够的资金做这件事情，直到后来美国空军帮他投资，以便能够加工航空发动机零件，并且得到了麻省理工的支持，解