世界数控系统的发展简史
内训-
世界数控系统的发展简史
1946
年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。
六年后，即在
19
52
年，计算机技术应用到了机床上。在美国诞生了第一台数控机床。计算机及控制技术
在机械制
造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。从此，传统机床产生
了质的变化
近半个世纪以来，数控机床经历了两个阶段和六代的发展。
1.
数控
(NC)
阶段
(1952-1970
年
)
早期计算机运算速度低，这对当时的科学计算和数据处理影响还不大，不能适应机床实时控制
的要求。随着元器
件的发展，这个阶段历经了三代，即
1952
年第一代—
电子管
< br>;1959
年第二代—
晶体管
;1965
年第三代—
小规模集成
电路。
< br>2.
计算机数控
(CNC)
阶段
(1970-
现在
)
到
1970
年，通用小型计算机业已出现并成批量生产
。其运算速度比五，六十年代有了大幅度的提高。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。
到
1971
年美国
INTEL
公司在世界上第一次将计
算
机
的
两
个
最核
心
的
部件
—
运
算
器
和控
制
器，
采
用
大
规
模集
成
电
路集
成
在
一
块
芯片
上
，
称之
为<
/p>
微
处
理器
(MI
CROPROCESSOR)
，
1974
年微处理器被应用于数控系统。由于微处理器是通用计算机
的核心部件，故仍称为计算机数控。到了
1990
年，
数控系统从此进入了基于
PC
的时代。
总之，
计算机数控阶段也经历了三代。
即
1970
年第四代一一小型计算机
;1974
年第五代—
微处理器
;1990
年第六代—
基于
PC(
国外称为
PC--
BASED).
数控系统近五十年来经历了两个阶
段六代的发展，只是发展到了第五代以后，才从根本上解决了可靠性低，价格
极为昂贵，
应用很不方便等极为关键的问题。因此，即使在工业发达的国家，数控系统大规模地得到应用和普及，是
在七十年代末八十年代初以后的事情，也即数控技术经过了近三十年的发展才走向普及应用的。国
外早己改称为计算
机数控
(
即
CNC)
，而我国仍习称数控
(NC)
。所以我们日常讲的“数控”实质上已是指“计算机数控”了。
机床的名字是毛主席给起的。
他说它是生产机器的
产床，后来就叫它机床了。
机床是制造机器的机器，也是能制造机床本身的机器，这是机床区别于其他机器的
主要特点，故机床又称为工作母机或工具
机。
因此，
机床工业的现代化水平和规模，以及所拥有机床的数量和质量是一个国家工业发达程度的重要标志之一。
机床的发展简史
公元前二千多年出现的树木车床是机床最早的雏形。工作时，
脚踏绳索下端的套圈，利用树枝的弹性使
工件由绳索带动旋转，手拿贝壳或石片等作为刀
具，沿板条移动工具切削工件。中世纪的弹性杆棒车床
运用的仍是这一原理。
十五世
纪由于制造钟表和武器的需要，出现了钟表匠用的螺纹车床和齿轮
炮筒镗床。
1500
年左右，意大利人列奥纳多·达芬奇曾绘制过车床、镗床、
构想草图，其中已有曲柄、飞轮、项尖和轴承等新机构。中国明朝出版的
的结构，用脚踏的方法使铁盘旋转，加上沙子和水剖切玉石。
十八世纪的工业革命推动了机床的发展。
1774
年，英国人威尔金森发明了较精密的炮筒镗床。次
年，他用这台炮筒镗床镗出的汽缸，满足了瓦特蒸汽机的要求。为了镗制更大的汽缸，他又于
1776
年制造了一台水轮驱动的汽缸镗床，
促进了蒸汽机
的发展。
从此，
机床开始用蒸汽机通过天轴驱动。
17
97
年，英国人莫兹利创制成的车床由丝杠传动刀架，
这是机床
结构的一次重大变革。莫兹利也因此被称为“英国
19
世
纪，由于纺织、动力、交通运输机械和军火生产的推动，各种类型的机床相继出现。
18
17
年，英国人罗伯茨创制龙门刨床；
1818
年美国人惠特尼制成卧式铣床；
1876
年，美国制<
/p>
成万能外圆磨床；
1835
和
1897
年又先后发明滚齿机和插齿机。
<
/p>
随着电动机的发明，机床开始先采用电动机集中驱动，后又广泛使用单独电动机驱动。二<
/p>
十世纪初，为了加工精度更高的工件、夹具和螺纹加工工具，相继创制出坐标镗床和螺纹磨
床。同时为了适应汽车和轴承等
工业大量生产的需要，又研制出各种自动机床、仿形机床
、组合机床和自动生产线。
能实现机动进给和车削螺纹，
机床工业之父”。
加工机床，以及水力驱
动的
螺纹加工机床和内圆磨床的
《天工开物》中也载有磨床
随着电子技术的发展，美国于
1952
年研
制成第一台数字控制机床；
1958
年研制成能自动更换刀具，
以进行多工序加工
的加工中心。从此，随着电子技术和计算机技术的发展和应用，使机床
在驱动方式、控制系统和结构功能等方面都发生显著
的变革。
经过
100
多年的风风雨雨，机床的家
族已日渐成熟，真正成了机械领域的
“
工作母机
”
。
数控发展趋势
数控技术，简称“数控”。英文：
Numerical
Control
（
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。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械
量和与机械能量流向有关的开关量。数控
的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。
1952
年，
第一台
数控机床
问世，
成为世界机械工业史上一件划时代的事件，
推动了自动化的发展。
现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字<
/p>
程序
控制的技术。
< br>从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面。
1
．高速、高精加工技术及装备的新趋势
效率、质量是
先进制造技术
的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质
量和档次
，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此
日本
先端技术研究会
将其列为
5
大现代制造
技术之一，国际
生产
工程学
会（
CIRP
）将其确定为
21
世纪的中心研究方向之一。
数控机床组成
2.
5
轴联动加工和复合加工机床快速发展
采用
5<
/p>
轴联动对三维曲面零件的加工，可用
刀具
最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而
且效率也大幅度提高。
数控装置
3
．
智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势
21
世纪
的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方
面：为
追求加工效率和加工质量方面的智能化；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化；简化
编程、简化操作方面的智能化；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。
数控技术
数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信
规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能
软件开
发工具
等是当前研究的核
心。
网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满<
/p>
足生产线、制造系统、制造企业对
信息集成
的需求，也是实现新的制造
数控车床
模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。
4
．
重视新
技术标准
、规范的建立
数控铣床
（
1
）关于数控系统设计开发规范
时期的来临。我国在
2000
年也开始进行
中国的
ONC
数控系统的规范框架的研究和制定。
（
2
）关于数控标准
数控标准是
制造业信息化
发展的一种趋势。数控技术诞生后的
50
年间的<
/p>
信息交换
都是基于
ISO6983
标准，国际上正在研究和制定一种新的
CNC
系统标准
ISO14649
（
STEP
－
NC)
，从而实现整
个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。
STEP-NC
的出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数
控技术的发展乃至整个制造业，将
产生深远的影响。
爱因斯坦
贝尔
爱迪生
(1847-1931)
爱迪生是举世闻名的美国电学
家和发明家，他除了在留声机、电灯、电话、电报、电影
等方面的发明和贡献以外，在矿
业、建筑业、化工等领域也有不少著名的创造和真知灼见。
爱迪生一生共有约两千项创造
发明，为人类的文明和进步作出了巨大的贡献。
他除了有一颗好奇的心，一种亲自
试验的本能，还有就是具有超乎常人的艰苦工作的
无穷精力和果敢精神。他曾说：
“
天才就是百分之二的灵感加上百分之九十八的汗水。
”
安培
(1775-1836)
作为电动力学的先驱，
法国物理学家
安培最主要的成是
1820
～
1827
年对电磁作用研究。
他发现了安培定则，发现电流的相互作用规律
,
发明了电流计
,
提出分子电
流假说
,
总结
了电流元之间的作用规律
——
安培定律。
他的研究综合在《电动力学现象的数学理论》一书中，成为电磁学史上一部重要的经
典论著。麦克斯韦称赞安培的工作是
“
科学上最光辉的成就
之一，还把安培誉为
“
电学中的
牛顿<
/p>
”
。
法拉第
(1917-1867)
法拉第是对现代电学发现作出重大贡献的一流科学家，同时也
是杰出的化学家，他最著
名著作是《电学实验研究》。
拉第所研究的课题广泛多样，涵盖了化学、电学和磁学。他最重大的发现之一就是法
拉第定律，由此制成的一种电动机，证明了导线在恒定磁场内的转动。同时，他根据电磁
转换原理发明了最原始的发电机，为未来电力工业奠定了基础。抗磁性也是法拉第的另一
大发现。
法拉第一生具有丰富的哲学思想，
被公认为最伟大的
自然哲学家
之一。
伏特
(1745-1827)
意
大利科学家伏特，在青年时期就开始了电学实验，并应用他的理论制造各种有独创性
的仪
器。其中的一个杰出例子是起电盘。这一发明是非常精巧的，以后发展成为一系列静
电起
电机。他设计的静电计，能够以可重复的方式测量电势差，成为各种绝对电计的鼻祖，
他最著名的发明是
电堆
，
该装置能产生较强的连续电流，
由此开始了一场真正的科学
< br>革命，是为现代化学电池的原型。电学中的电压单位就是用它的名字命名的
富兰克林
(1706-1790)
本杰明
.
富
兰克林是十八世纪美国最伟大的科学家、
著名的政治家和文学家。
他通过大量
实验，研究了两种电荷的性能，说明了电的来源和在物质中存在的现象。他
断定雷电是一
种放电现象，
并通过风筝引电实验证明了天上的雷
电与人工摩擦生电具有完全相同的性质，
由此发明了避雷针。
他的研究还遍及数学、热学、
光学、气象、地质、声学及海洋航行等方面，并取得了不
少成就。
他一生最真实的写照正如
他所说的
“
诚实和勤勉，应该成为你永久的伴侣。
赫兹
(1857-1894)
德
国物理学家赫兹对人类最伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在。
赫兹实验不仅证实麦克斯韦的
电磁理论，更为无线电、电视和雷达的发展找到了途径。
这一发现有划时代的意义，它不
仅证实了麦克斯韦发现的真理，更重要的是开创了无线电
电子技术的新纪元。
此外，
他所发现的光电效应，后来成为爱因斯坦建立光量子理论的基础。
杰克
-S-
基尔比
(1923-)
杰克
-S-
基尔比，来自美国著名的德州仪器公司，他目前
拥有六十多项美国专利，是电
器和电子工程师协会的成员。因在
“
信息技术方面的基础性工作
”
而获诺贝尔物理学奖。
基尔比是集成电路的发明者之一，第一块集成电路就由他研制
成功。由于集成电路的发
明，微电子已成为所有现代技术发展的基础。
< br>
库仑
(1736-1806)
库仑是十八世纪法国最伟大的物理学家之一。
1785
年，
库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著名的库仑定律，
即真空中两个点电
荷间的作用力与两电荷电量的乘积成正比，与两者距离平方成
反比。他还以一系列著作丰
富了电学与磁学研究的计量方法，将牛顿力学原理扩展到电学
与磁学中。这些研究为电磁
学发展、电磁场理论的建立开拓了道路。
库仑定律是电磁学发展史上第一个定量规律，它使电学的研究
从定性进入定量阶段，
是电学史中一块重要的里程碑。电荷单位库仑就是以他的姓氏命名
的
.
麦克斯韦
(1831-1879)
英国物理学家是继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家。
他依据库仑、高斯、欧姆、安
培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成
电、磁现象的本质的统一性，完
成了物理学的又一次大综合。这一理论自然科学的成果，
奠定了现代的电力工业、电子工
业和无线电工业的基础。
果，建立
了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、
欧姆
(1789-1854)
乔治
·
西蒙
·
欧姆生于德国，他最
著名的贡献就是欧姆定律。
欧姆在《电路的数学研究》一书中，把他的实验规律总结成如
下公式：Ｓ＝
γ
E
。式中
S
表示电流；
E
表示电动力
，即导线两端的电势差，
γ
为导线对电流的传导率，其倒数即为
电阻。他还证明了：电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积和传导性成反比；在稳
定电流的情况下，电荷不仅在导体的表面上，而且在导体的整个截面上运动。
人们为纪念他，将测量电阻的物理量单位以欧
姆的姓氏命名
.
常用电子元器件符号图表及符号
<
/p>
这是比较全面的电子元器件符号集了，对于初学者来说相信是非常有用处的。任何开发机器
人的都应该多多少少了解一点基
知识。
常用电子元件实物图片