浅谈数控加工技术

许磊　张目　田宇

【摘 要】数控加工技术对现代机械制造加工技术的发展起到了重大的推动作用，本文浅谈了数控加工技术的发展历史、特点及现状等。

【关键词】数控加工；技术

自从第一台数控加工机床诞生后，数控加工技术在全世界各国得到迅速发展，对现代机械制造加工技术的发展起到了重大的推动作用。数控加工技术的广泛应用凸显在航空航天技术、汽车制造、模具制造、轮船制造、机械制造、电子制造等各个制造行业中，和我们日常工作、生活密切相关。

1.数控加工技术的诞生及发展

1946年，世界上第一台电子计算机诞生了，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具，它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，发生了质的飞跃，为人类进入信息化社会奠定了基础。在以后的时间里，计算机技术迅猛发展，这同时也带动了计算机相关产业的飞速发展。

第二次世界大战后，美国为了革新飞机制造业中样件的加工设备，开始研制新型机床。1949年美国Parson公司与麻省理工学院开始合作，历时三年，也就是在1952年，研制出能进行三轴控制的数控铣床样机，取名“Numerical Control”，其捅补装置采用脉冲乘法器，，整个控制装置由电子管组成，第一代数控系统宣告诞生。从此，传统机床产生了质的变化，这一研制的成功标志着数控加T时代的来临，数控加工技术应运而生。数控加工技术的核心是数控系统，半个多世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。

2.数控（NC）阶段（1952～1970年）

早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求，人们不得不采用数字逻辑电路“搭”成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD—WIRED NC），简称为数控（NC）。随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即1952年的第一代—电子管；1959年的第二代—晶体管；l965年的第三代—小规模集成电路。

3.计算机数控（CNC）阶段（1970年～现在）

到l970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。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（把计算机前面应有的“通用”两个字省略了）。到l971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技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（MICROPROCESSOR），又可称为中央处理单元（简称CPIJ）。

到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太强，控制一台机床能力有富裕（故当时曾用于控制多台机床，称之为群控），不如采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。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，PC机（个人计算机，国内习惯称微机）的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。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；1974年的第五代—微处理器和1990年的第六代—基于PC（国外称为PC-BASED）。

4.数控加工的特点

数控机床与通用机床的区别在于数控机床是采用数控装置或电子计算机，全部或部分地取代一般通用机床在加工零件时对机床的各种动作，如启动、加工顺序、改变切削用量、主轴变速、选择刀具、冷却液开停以及停车等人工控制。相比之下，数控机床与普通机床相比有以下特点：（1）适应性强，为多品种小批量的生产和新产品的研制提供了有利条件；（2）加工精度高，质量好；（3）加工生产率高，经济效益好；（4）减轻操作者的劳动强度，加工自动化和操作简单化；（5）有利于生产管理的现代化；（6）数控机床价格昂贵，维修较难。所以，数控机床在进行小批量、复杂零件生产时，具有极其显著的优越性。

5.我国数控加工技术的现状及不足

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。从1995年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在1999年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。

但长期以来，国产数控机床始终处于低档迅速膨胀、中档进展缓慢、高档依靠进口的局面，特别是国家重点工程需要的关键设备主要依靠进口，技术受制于人。究其原因，国内本土数控机床企业大多处于“粗放型”阶段，在产品设计水平、质量、精度、性能等方面与国外先进水平相比落后了5-10年；在高、精、尖技术方面的差距则达到了10-15年。同时中国在应用技术及技术集成方面的能力也还比较低，相关的技术规范和标准的研究制定相对滞后，国产的数控机床还没有形成品牌效应。同时，中国的数控机床产业目前还缺少完善的技术培训、服务网络等支撑体系，市场营销能力和经营管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主创新能力，完全拥有自主知识产权的数控系统少之又少，制约了数控机床产业的发展。

国外公司在中国数控系统销量中的80%以上是普及型数控系统。如果我们能在普及型数控系统产品快速产业化上取得突破，中国数控系统产业就有望从根本上实现战略反击。同时，还要建立起比较完备的高档数控系统的自主创新体系，提高中国的自主设计、开发和成套生产能力，创建国产自主品牌产品，提高中国高档数控系统总体技术水平。

6.数控加工技术的发展趋势

随着科学技术的发展，世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提m了更高的要求，超高速切削、超精密加工等技术的应用，对数控机床的各个组成部分提出了更高的性能指标。当今的数控机床正在不断采用最新技术成就，朝着高速化、高精度化、多功能化、智能化、系统化与高可靠性等方向发展。 [科]