数控机床发展史
数控机床发展史
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用。
数控机床的发展历史
数控机床的发展历史1.产生背景随着科学技术和社会生产力的不断发展，人们对机械产品的质量和生产效率提出了越来越高的要求，而机械加工过程的自动化是实现上述要求的有效途径。
从工业化革命以来人们实现机械加工自动化的手段有：自动机床；组合机床；专用自动生产线。
这些设备的使用大大地提高了机械加工自动化的程度，提高了劳动生产率，促进了制造业的发展，但它也存在固有的缺点：初始投资大；准备周期长；柔性差。
因此，上述方法仅适用批量较大的零件生产。
然而，随着市场竞争的日趋激烈，产品更新换代周期缩短，批量大的产品越来越少，而小批量产品的生产所占的比重越来越大，约占总加工量的80％以上。
在航空、航天、重型机床以及国防部门尤其如此。
因此，迫切需要一种精度高、柔性好的加工设备来满足上述需求，这是机床数控技术产生和发展的内在动力。
另一方面，电子技术和计算机技术的飞速发展则为NC机床的进步提供了坚实的技术基础，这是机床NC技术产生和发展的可能性。
NC技术正是在这种背景下诞生和发展起来的。
它极其有效地满足了上述要求，为小批量、精密复杂的零件生产提供了自动化加工手段。
它的产生给自动化技术带来了新的概念，推动了加工自动化技术的发展。
2.发展沿革1952年，美国帕森斯（Parsons）公司和麻省理工学院（MIT）合作研制了世界上第一台三坐标数控机床，其控制系统由电子管组成。
1955年，在Parsons专利的基础上，第一台工业用数控机床由美国Bendix公司生产出来，这是一台实用化的数控机床。
从1952年至今，数控机床按数控系统的发展经历了五代。
第一代：1955年数控系统以电子管组成，体积大，功耗大。
第二代：1959年数控系统以晶体管组成，广泛采用印刷电路板。
第三代：1965年数控系统采用小规模集成电路，其特点是体积小，功耗低，可靠性有了提高。
第四代：1970年数控系统采用小型计算机取代专用计算机，其部分功能由软件实现，首次出现在1970年美国芝加哥国际机床展览会上。
数控机床的发展历史及其技术的发展趋势
3、在关键技术的应用方面，伺服驱动技术、数控系统技术和机械结构技术 都在不断发展，其中伺服驱动技术和数控系统技术的数字化、高频化、集成化， 以及机械结构技术的高刚度、高精度、高可靠性都是当前发展的主要方向。
综上所述，数控机床的关键技术和发展趋势对制造业的发展至关重要。未来， 随着科学技术的不断进步和创新，我们有理由相信，数控机床的关键技术和发展 趋势将会有更大的突破和创新。
2、虚拟现实/增强现实技术在数 控机床上的应用
虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的引入，为数控机床的操作和维护提 供了全新的视角。通过VR技术，可以将加工过程进行模拟仿真，帮助操作人员提 前发现潜在的错误和问题，提高实际加工过程中的安全性。而AR技术则可以将加 工信息实时叠加到实际场景中，使操作人员能够更加直观地了解设备状态和加工 进度，提高生产效率。
高速化指的是数控机床的加工速度不断提高，高精度化则是指数控机床的加 工精度不断提高。复合化是指数控机床具备多种加工功能，能够实现一机多能。 智能化则是指数控机床具备智能化的加工能力和自我诊断修复功能。
三、数控机床关键技术分析
1、伺服驱动技术：伺服驱动技术是数控机床的重要组成部分，其性能直接 影响到数控机床的加工精度和速度。目前，伺服驱动技术正朝着数字化、高频化、 集成化方向发展，其中数字化伺服驱动技术通过提高脉冲频率和采样率，能够大 幅度提高伺服系统的性能。
四、结论
数控机床作为现代制造业的核心设备，其性能和使用寿命直接影响到生产效 率和产品质量。本次演示通过对数控机床的关键技术和发展趋势进行分析，得出 以下结论：
1、数控机床的关键技术包括伺服驱动技术、数控系统技术、机械结构技术 等，这些技术的发展程度直接决定了数控机床的性能和使用寿命。
数控机床的发展历程和趋势
现代数控机床的应用领域拓展
01
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航空航天领域
用于加工飞机和航天器的复杂 零部件，如发动机叶片、机翼
等。
汽车制造领域
用于加工汽车零部件，如发动 机缸体、曲轴等。
模具制造领域
用于加工各种模具零部件，如 注塑模、压铸模等。
医疗器械领域
用于加工各种医疗器械零部件 ，如人工关节、牙科种植体等
高精度直线导轨和滚珠丝 杠
高精度直线导轨和滚珠丝杠的 应用提高了数控机床的定位精 度和重复定位精度，进一步提 升了加工质量。
智能化技术
中期发展阶段开始引入智能化 技术，如自适应控制、模糊控 制等，使数控机床能够根据不 同的加工条件自动调整参数， 提高加工过程的稳定性和效率 。
中期发展的主要应用领域
高速发展阶段
21世纪初，中国数控机床 产业进入高速发展阶段， 技术水平不断提高，产品 种类日益丰富。
中国数控机床的产业现状
产业规模
中国数控机床产业规模不断扩大， 已经成为全球最大的数控机床生 产国之一。
技术水平
中国数控机床的技术水平不断提高， 已经具备了国际竞争力。
产品种类
中国数控机床的产品种类日益丰富， 涵盖了各种加工中心、数控车床、 数控铣床等。
新兴领域应用 数控机床在新兴领域如新能源、 新材料、生物医药等领域的应用 不断拓展，为数控机床的发展提 供了新的机遇。
技术创新驱动 数控机床技术的不断创新和发展， 将推动其在高效、高精度、智能 化等方面取得更大突破。
如何应对数控机床发展的挑战和机遇
加强技术研发和创新
企业应加大技术研发和创新投入，提升 数控机床的技术水平和核心竞争力。
关于各个国家的数控机床的发展历史
关于各个国家的数控机床的发展历史Newly compiled on November 23, 2020关于各个国家的数控机床的发展历史数控机床是由美国发明家约翰·帕森斯上个世纪发明的。
随着电子信息技术的发展，世界机床业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代，其中数控机床就是代表产品之一。
数控机床是制造业的加工母机和国民经济的重要基础。
它为国民经济各个部门提供装备和手段，具有无限放大的经济与社会效应。
欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程，而中国从20世纪80年代开始起步，仍处于发展阶段。
美国发展美国政府重视机床工业，美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务，并且提供充足的经费，且网罗世界人才，特别讲究"效率"和"创新"，注重基础科研。
因而在机床技术上不断创新，如1952年研制出世界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首创开放式数控系统等。
由于美国首先结合汽车、轴承生产需求，充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且电子、计算机技术在世界上领先，因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实，且一贯重视科研和创新，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。
当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床，其存在的教训是，偏重于基础科研，忽视应用技术，且在上世纪80代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于1982年被后进的日本超过，并大量进口。
从90年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转向实用，产量又逐渐上升。
德国发展德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植。
于1956年研制出第一台数控机床后，德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。
企业与大学科研部门紧密合作，对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究，在质量上精益求精。
数控车床发展史
1970年代末至1980年代初
美国、德国、日本等国在数控机床领域取得显著进展，推出了一系列高性能的数控机床
数控机床技术逐渐成熟，应用领域不断扩大
1980年代
日本数控机床产量超过美国，成为世界最大的数控机床生产国
日本在数控机床领域的技术创新和质量控制使其在全球市场上占据领先地位
数控车床发展史
时间节点
发展事件
技术特点
1952年
美国帕森斯公司与麻省理工学院合作试制出世界上第一台三坐标联动、利用脉冲乘法器原理工作的立式数控铣床
数控技术的初步探索，采用电子管控制
1954年
美国本迪克斯公司生产了世界上第一台工业用数控机床
数控机床的工业化应用开始，标志着数控技术的初步成熟
1959年
数控系统发展到第二代，采用晶体管控制
1990年代至今
数控机床技术持续发展，各国纷纷推出高性能、高精度的数控机床
数控机床在控制、精度、自动化、灵活性等方面不断提升，广泛应用于航空航天、汽车、电子等高端制造领域
2020年代
中国数控机床产业发展迅速，技术突破显著，打破了国外的技术垄断
相比电子管，晶体管具有更高的可靠性和稳定性
1965年
数控系统发展到第三代，采用小规模集成电路控制
集成电路的应用提高了数控系统的性能和可靠性
1970年
第四代数控系统出现，小型计算机开始用于数控系统
计算机技术的应用使数控系统具有更高的智能化和自动化水平
1974年
第五代数控系统出现，微处理器开始用于数控系统
数控机床的发展历史和趋势
未来的数控机床
智能化、 3.智能化、网络化： 智能化 网络化：
追求加工效率的智能化，如自适应控制； 追求加工效率的智能化，如自适应控制；提高驱动性 能及使用连接方便的智能化，如电机参数的自适应运 能及使用连接方便的智能化， 算等；简化编程、简化操作的智能化， 算等；简化编程、简化操作的智能化，如智能化的自 动编程、智能诊断等。 动编程、智能诊断等。 数控装备的网络化实现了新的制造模式如敏捷制造、 数控装备的网络化实现了新的制造模式如敏捷制造、 虚拟企业等。 虚拟企业等。
数控机床的发展先后 经历了电子管（ 经历了电子管（1952 ）、晶体管 晶体管（ 年）、晶体管（1959 ）、小规摸集成电 年）、小规摸集成电 路（1965年）、大规 年）、大规 模集成电路及小型计 算机（ 算机（1970年）和微 年 处理机或微型机算机 （1974年）等五代数 年 控系统。 控系统。
高精度、高可靠性 高精度、高可靠性: 普通级数控机床的加工精度已由±10μm提高 普通级数控机床的加工精度已由±10μm提高 5μm； 到±5μm； 精密级加工中心的加工精度则从± 5μm， 精密级加工中心的加工精度则从±3～5μm， 提高到± 1.5μm。 提高到±1～1.5μm。 数控装置的平均无故障时间值已达6000小时 数控装置的平均无故障时间值已达6000小时 平均无故障时间值已达6000 以上，驱动装置达30000小时以上。 30000小时以上 以上，驱动装置达30000小时以上。
2.复合化、多轴化： 2.复合化、多轴化： 复合化 一次装夹，整体加工。 一次装夹，整体加工。 在加工自由曲面时， 在加工自由曲面时，5轴联动控制对球头 铣刀的数控编程比较简单， 铣刀的数控编程比较简单，并且能使球头铣 刀在铣削3 刀在铣削3维曲面的过程中始终保持合理的切 从而提高加工效率。 速，从而提高加工效率。
简述我国及世界数控机床的发展史
一、我国数控机床的发展历程随着我国改革开放，国家对高端装备制造业的重视不断加大，数控机床作为高端装备制造业的重要组成部分，也得到了极大的发展。
1973年，我国研制成功了第一台数控机床，标志着我国数控机床的研发工作正式拉开了序幕。
随后，我国陆续研制出了数控车床、数控加工中心、数控数铣床等一系列数控机床产品，为我国制造业的现代化进程提供了强大的支撑。
二、世界数控机床的发展历程在世界范围内，数控机床的发展历程也是令人瞩目的。
20世纪50年代，随着计算机技术的发展，德国、日本等国家开始了数控机床的研发工作。
随后，美国也加入了数控机床的研发和生产行列。
现在，德国的DMG、日本的三菱、美国的哈斯等知名企业在全球数控机床行业中占据着重要地位，为全球制造业的发展做出了重大贡献。
三、我国数控机床的发展现状当前，我国数控机床行业已经进入了快速发展的新阶段。
随着科技的不断进步和国家的大力支持，我国的数控机床在高速、高精、高刚需求方面取得了重大突破，已经成为我国制造业转型升级的重要支撑。
我国数控机床在节能环保、柔性制造等方面也取得了显著成就，为我国经济可持续发展做出了积极贡献。
四、世界数控机床的发展现状在全球范围内，数控机床行业也是持续向前发展的。
全球范围内，新兴市场的需求和发展对数控机床行业的发展起到了重要推动作用。
全球范围内的科技创新和产业升级，也为数控机床行业带来了新的发展机遇。
世界范围内的数控机床企业也在不断提升产品的品质和技术，致力于为全球制造业的发展贡献力量。
五、我国数控机床的发展前景展望未来，我国数控机床行业的发展前景是十分光明的。
随着国家制造业的转型升级，数控机床作为制造业的基础设施，将会得到更多的重视和支持。
随着技术的不断进步和创新，我国数控机床的产品性能将会得到进一步提升，产品的多样化和柔性化水平也将会不断提高。
六、世界数控机床的发展前景全球范围内，数控机床行业的发展前景也是十分广阔的。
随着全球制造业格局的不断调整和优化，数控机床行业将会面临更多的市场机遇和发展空间。
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数控机床
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。
特点
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。
随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。
此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。
发展简史
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。
世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究和发展。
当时的数控装置采用电子管元件，体积庞大，价格昂贵，只在航空工业等少数有特殊需要的部门用来加工复杂型面零件；1959年，制成了晶体管元件和印刷电路板，使数控装置进入了第二代，体积缩小，成本有所下降；1960年以后，较为简单和经济的点位控制数控钻床，和直线控制数控铣床得到较快发展，使数控机床在机械制造业各部门逐步获得推广。
我国于1958年开始研制数控机床，成功试制出配有电子管数控系统的数控机床，1965年开始批量生产配有晶体管数控系统的三坐标数控铣床。
1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。
60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统（简称DNC），又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统（简称CNC）,使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。
1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置（简称MNC），这是第五代数控系统。
第五代与第三代相比，数控装置的功能扩大了一倍，而体积则缩小为原来的1/20，价格降低了3/4，可靠性也得到极大的提高。
80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。
分类
经过几十年的发展，目前的数控机床已实现了计算机控制并在工业界得到广泛应用，在模具制造行业的应用尤为普及。
针对车削、铣削、磨削、钻削和刨削
等金属切削加工工艺及电加工、激光加工等特种加工工艺的需求，开发了各种门类的数控加工机床。
数控机床种类繁多，一般将数控机床分为16大类：
数控车床(含有铣削功能的车削中心)
数控铣床(含铣削中心)
数控铿床
以铣程削为主的加工中心．
数控磨床(含磨削中心)
数控钻床(含钻削中心)
数控拉床
数控刨床
数控切断机床
数控齿轮加工机床
数控激光加工机床
数控电火花线切割机床
数控电火花成型机床(含电加工中心)
数控板村成型加工机床
数控管料成型加工机床
其他数控机床
组成
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。
控制系统用于数控机床的运算、管理和控制，通过输入介质得到数据，对这些数据进行解释和运算并对机床产生作用；伺服系统根据控制系统的指令驱动机床，把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动指令，使刀具和零件执行数控代码规定的运动；检测系统则是用来检测机床执行件(工作台、转台、滑板等)的位移和速度变化量，并将检测结果反馈到输入端，与输入指令进行比较，根据其差别调整机床运动；机床传动系统是由进给伺服驱动元件至机床执行件之间的机械进给传动装置；辅助系统种类繁多，如：固定循环(能进行各种多次重复加工)、自动换刀(可交换指定刀具)、传动间隙补偿偿机械传动系统产生的间隙误差)等等。
数字控制
数控装置包括程序读入装置和由电子线路组成的输入部分、运算部分、控制部分和输出部分等。
数控装置按所能实现的控制功能分为点位控制、直线控制、连续轨迹控制三类。
点位控制是只控制刀具或工作台从一点移至另一点的准确定位，然后进行定点加工，而点与点之间的路径不需控制。
采用这类控制的有数控钻床、数控镗床和数控坐标镗床等。
直线控制是除控制直线轨迹的起点和终点的准确定位外，还要控制在这两点之间以指定的进给速度进行直线切削。
采用这类控制的有平面铣削用的数控铣床，以及阶梯轴车削和磨削用的数控车床和数控磨床等。
连续轨迹控制（或称轮廓控制）能够连续控制两个或两个以上坐标方向的联合运动。
为了使刀具按规定的轨迹加工工件的曲线轮廓，数控装置具有插补运算的功能，使刀具的运动轨迹以最小的误差逼近规定的轮廓曲线，并协调各坐标方向
的运动速度，以便在切削过程中始终保持规定的进给速度。
采用这类控制的有能加工曲面用的数控铣床、数控车床、数控磨床和加工中心等。
伺服机构
伺服机构分为开环、半闭环和闭环三种类型。
开环伺服机构是由步进电机驱动线路，和步进电机组成。
每一脉冲信号使步进电机转动一定的角度，通过滚珠丝杠推动工作台移动一定的距离。
这种伺服机构比较简单，工作稳定，容易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制。
半闭环伺服机构是由比较线路、伺服放大线路、伺服马达、速度检测器和位置检测器组成。
位置检测器装在丝杠或伺服马达的端部，利用丝杠的回转角度间接测出工作台的位置。
常用的伺服马达有宽调速直流电动机、宽调速交流电动机和电液伺服马达。
位置检测器有旋转变压器、光电式脉冲发生器和圆光栅等。
这种伺服机构所能达到的精度、速度和动态特性优于开环伺服机构，为大多数中小型数控机床所采用。
闭环伺服机构的工作原理和组成与半闭环伺服机构相同，只是位置检测器安装在工作台上，可直接测出工作台的实际位置，故反馈精度高于半闭环控制，但掌握调试的难度较大，常用于高精度和大型数控机床。
闭环伺服机构所用伺服马达与半闭环相同，位置检测器则用长光栅、长感应同步器或长磁栅。
关键零部件
为了保证机床具有很大的工艺适应性能和连续稳定工作的能力，数控机床结构设计的特点是具有足够的刚度、精度、抗振性、热稳定性和精度保持性。
进给系统的机械传动链采用滚珠丝杠、静压丝杠和无间隙齿轮副等，以尽量减小反向间隙。
机床采用塑料减摩导轨、滚动导轨或静压导轨，以提高运动的平稳性并使低速运动时不出现爬行现象。
由于采用了宽调速的进给伺服电动机和宽调速的主轴电动机，可以不用或少用齿轮传动和齿轮变速，这就简化了机床的传动机构。
机床布局便于排屑和工件装卸，部分数控机床带有自动排屑器和自动工件交换装置。
大部分数控机床采用具有微处理器的可编程序控制器，以代替强电柜中大量的继电器，提高了机床强电控制的可靠性和灵活性。
随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展，数控机床的控制系统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的自诊断功能；可靠性也大大提高；数控系统本身将普遍实现自动编程。
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；数控机床的自动化程度更加提高，并具有多种监控功能，从而形成一个柔性制造单元，更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。