機床數(shù)字控制系統(tǒng)的發(fā)展論文
摘 要：
數(shù)控機床的核心就是CNC系統(tǒng)（簡稱數(shù)控系統(tǒng)），從自動控制的角度看，數(shù)控系統(tǒng)就是一種軌跡控制系統(tǒng)，即其本質(zhì)上是以多執(zhí)行部件（各運動軸）的位移量為控制對象并使其協(xié)調(diào)運動的自動控制系統(tǒng)，是一種配有專用操作系統(tǒng)的計算機控制系統(tǒng)。
關鍵詞：
數(shù)字控制系統(tǒng) 發(fā)展 CNC
1、數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展史
自從20世紀50代世界上第一臺數(shù)控機床問世至今已經(jīng)歷50余年。數(shù)控機床經(jīng)過了2個階段和6代的發(fā)展歷程。
第2階段是軟件數(shù)控（CNC）：第4代1970年的小型計算機，中小規(guī)模集成電路;第5代1974年的微處理器，大規(guī)模集成電路。
常見的電子管是真空式電子管：不管是二極，三極還是更多電極的真空式電子管，它們都具有一個共同結(jié)構(gòu)就是由抽成接近真空的玻璃（或金屬，陶瓷）外殼及封裝在殼里的燈絲，陰極和陽極組成。直熱式電子管的燈絲就是陰極，三極以上的`多極管還有各種柵極。以電子管收音機為例，這種收音機普遍使用五六個電子管，輸出功率只有1瓦左右，而耗電卻要四五十瓦，功能也很有限。打開電源開關，要等1分多鐘才會慢慢地響起來。如果用于數(shù)控機床可想而知其耗電量、控制速度。
晶體管是用來控制電路中的電流的重要元件。1956年，晶體管是由貝爾實驗室發(fā)明的，榮獲諾貝爾物理學獎，創(chuàng)造了企業(yè)研發(fā)機構(gòu)有史以來因技術發(fā)明而獲諾貝爾獎的先例，晶體管的發(fā)明對今后的技術革命和創(chuàng)新具有重要的啟示意義。晶體管的發(fā)明，終于使由玻璃封裝的、易碎的真空管有了替代物。同真空管相同的是，晶體管能放大微弱的電子信號;不同的是，它廉價、耐久、耗能小，并且?guī)缀跄軌虮恢瞥蔁o限小。
晶體管是現(xiàn)代科技史上最重要的發(fā)明之一，究其原因有三個方面。第一，它取代了電子管，成為電子技術的最基本元件，原因是性能好、體積小、可靠性大和壽命長。第二，它是微電子技術革命的發(fā)動者，而信息時代至今的發(fā)展就是由微電子技術、光子技術和網(wǎng)絡技術三次技術革命組成的，所以它的出現(xiàn)成為報曉信息時代的使者。第三，晶體管是集成電路和芯片的組成單元， 也是光電器件和集成光路的基本組成單元，更是網(wǎng)絡技術的基礎，只不過光電子晶體管是微電子晶體管的演變或發(fā)展罷了。由于這三方面的原因，晶體管的發(fā)明在信息科技的迅速發(fā)展中起了決定性的重要作用，它的意義遠遠超出了一種元器件的發(fā)明范圍，而成為揭開現(xiàn)代技術新領域和變革幾乎各種技術基礎的關鍵。所以晶體管發(fā)明過程中的突出特點，對于其他科技的產(chǎn)生和發(fā)展有重要的參考和啟示意義。
小規(guī)模集成電路：晶體管誕生后，首先在電話設備和助聽器中使用。逐漸地，它在任何有插座或電池的東西中都能發(fā)揮作用了。將微型晶體管蝕刻在硅片上制成的集成電路，在20世紀50年代發(fā)展起來后，以芯片為主的電腦很快就進入了人們的辦公室和家庭。
2、計算機數(shù)控（CNC）階段（1970年~現(xiàn)在）
到1970年，通用小型計算機業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進入了計算機數(shù)控（CNC）階段（把計算機前面應有的"通用"兩個字省略了）。
到1971年，美國INTEL公司在世界上第一次將計算機的兩個最核心的部件——運算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術集成在一塊芯片上，稱之為微處理器（MICROPROCESSOR），又可稱為中央處理單元（簡稱CPU）。
到1974年微處理器被應用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因為小型計算機功能太強，控制一臺機床能力有富裕（故當時曾用于控制多臺機床，稱之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟合理。而且當時的小型機可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決。由于微處理器是通用計算機的核心部件，故仍稱為計算機數(shù)控。
到了1990年，PC機（個人計算機，國內(nèi)習慣稱微機）的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進入了基于PC的階段。最常用的形式：CNC嵌入PC型，在PC內(nèi)部插入專用的CNC控制卡。
CNC與NC相比有許多優(yōu)點，最重要的是：CNC的許多功能是由軟件實現(xiàn)的，可以通過軟件的變化來滿足被控機械設備的不同要求，從而實現(xiàn)數(shù)控功能的更改或擴展，為機床制造廠和數(shù)控用戶帶來了極大的方便。
3、結(jié)語
總之，計算機數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即1970年的第四代——小型計算機;1974年的第五代——微處理器和1990年的第六代——基于PC（國外稱為 PC—BASED）。基于PC的運動控制器，目前最流行的是PMAC。（PMAC（Program Multiple Axises Controller）是美國delta tau 公司生產(chǎn)制造的多軸運動控制卡）。
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