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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。

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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