機(jī)床數(shù)字控制系統(tǒng)的發(fā)展論文
摘 要：
數(shù)控機(jī)床的核心就是CNC系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控系統(tǒng)），從自動(dòng)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(yùn)動(dòng)軸）的位移量為控制對(duì)象并使其協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，是一種配有專(zhuān)用操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。
關(guān)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(jì)50代世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床問(wèn)世至今已經(jīng)歷50余年。數(shù)控機(jī)床經(jīng)過(guò)了2個(gè)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(jì)算機(jī)，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(jiàn)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(gè)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(yáng)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(jī)為例，這種收音機(jī)普遍使用五六個(gè)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(kāi)電源開(kāi)關(guān)，要等1分多鐘才會(huì)慢慢地響起來(lái)。如果用于數(shù)控機(jī)床可想而知其耗電量、控制速度。
晶體管是用來(lái)控制電路中的電流的重要元件。1956年，晶體管是由貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的，榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，創(chuàng)造了企業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)有史以來(lái)因技術(shù)發(fā)明而獲諾貝爾獎(jiǎng)的先例，晶體管的發(fā)明對(duì)今后的技術(shù)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(hào);不同的是，它廉價(jià)、耐久、耗能小，并且?guī)缀跄軌虮恢瞥蔁o(wú)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(gè)方面。第一，它取代了電子管，成為電子技術(shù)的最基本元件，原因是性能好、體積小、可靠性大和壽命長(zhǎng)。第二，它是微電子技術(shù)革命的發(fā)動(dòng)者，而信息時(shí)代至今的發(fā)展就是由微電子技術(shù)、光子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)三次技術(shù)革命組成的，所以它的出現(xiàn)成為報(bào)曉信息時(shí)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(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)，只不過(guò)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(yuǎn)遠(yuǎn)超出了一種元器件的發(fā)明范圍，而成為揭開(kāi)現(xiàn)代技術(shù)新領(lǐng)域和變革幾乎各種技術(shù)基礎(chǔ)的關(guān)鍵。所以晶體管發(fā)明過(guò)程中的突出特點(diǎn)，對(duì)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(huà)設(shè)備和助聽(tīng)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(jì)50年代發(fā)展起來(lái)后，以芯片為主的電腦很快就進(jìn)入了人們的辦公室和家庭。
2、計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）階段（1970年~現(xiàn)在）
到1970年，通用小型計(jì)算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過(guò)來(lái)作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）階段（把計(jì)算機(jī)前面應(yīng)有的"通用"兩個(gè)字省略了）。
到1971年，美國(guó)INTEL公司在世界上第一次將計(jì)算機(jī)的兩個(gè)最核心的部件——運(yùn)算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上，稱(chēng)之為微處理器（MICROPROCESSOR），又可稱(chēng)為中央處理單元（簡(jiǎn)稱(chēng)CPU）。
到1974年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng)，控制一臺(tái)機(jī)床能力有富裕（故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺(tái)機(jī)床，稱(chēng)之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理。而且當(dāng)時(shí)的小型機(jī)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(guò)多處理器結(jié)構(gòu)來(lái)解決。由于微處理器是通用計(jì)算機(jī)的核心部件，故仍稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控。
到了1990年，PC機(jī)（個(gè)人計(jì)算機(jī)，國(guó)內(nèi)習(xí)慣稱(chēng)微機(jī)）的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿(mǎn)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(jìn)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(zhuān)用的CNC控制卡。
CNC與NC相比有許多優(yōu)點(diǎn)，最重要的是：CNC的許多功能是由軟件實(shí)現(xiàn)的，可以通過(guò)軟件的變化來(lái)滿(mǎn)足被控機(jī)械設(shè)備的不同要求，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能的更改或擴(kuò)展，為機(jī)床制造廠(chǎng)和數(shù)控用戶(hù)帶來(lái)了極大的方便。
3、結(jié)語(yǔ)
總之，計(jì)算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即1970年的第四代——小型計(jì)算機(jī);1974年的第五代——微處理器和1990年的第六代——基于PC（國(guó)外稱(chēng)為 PC—BASED）�；赑C的運(yùn)動(dòng)控制器，目前最流行的是PMAC。（PMAC（Program Multiple Axises Controller）是美國(guó)delta tau 公司生產(chǎn)制造的多軸運(yùn)動(dòng)控制卡）。
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