高速数控技术的发展及其应用

工业发达国家通过发展数控技术，建立数控机床产业，促使制造业跨入一个新
的发展阶段，给国民经济结构带来了巨大的变化。数控机床是世界第三次产业革
命的重要内容，它不但是机电工业的重要基础装备，还是汽车、石化、电子和现
代医疗装备等产业现代化的主要手段。特别是数控技术在制造业的扩展与延伸所
产生的辐射作用和波及效果，足以给机械制造业的产业结构、产品结构、制造方
式及管理模式等带来深刻的变化。
　　

1 数控技术发展的 3 个阶段

　　

1946 年第一台计算机在美国诞生，1952 年第一台数控机床也在美国诞生。

自此，数控技术紧跟着电子技术和计算机技术的发展而发展。近

50 多年来，数

控技术经历了

3 个阶段、6 个时代的发展历程。

　　数控技术发展的第一个阶段称为

NC 阶段，这个阶段的数控技术发展又经

历了

3 个时代，即电子管时代、晶体管时代和中小规模集成电路时代。

　　第二个发展阶段称为

CNC 阶段。1970 年小型计算机开始用于数控系统，这

是第

4 代数控系统；1974 年微处理器开始用于数控系统，数控系统发展到第 5

代。迄今为止，在生产中使用的数控系统大多数都是第

5 代数控系统。

　　第三个发展阶段称为

ONC 阶段。从 20 世纪 90 年代开始，在美国首先出现

了在

PC 机平台上开发的数控系统，就是所谓开放式数控系统，即第 6 代数控系

统。
　　

2 第 5、第 6 代数控系统的比较

　　第

5 代数控系统的特点是计算机的专用性。目前市场上第 5 代数控系统的代

表是日本的

FANUC-0 系统和德国的西门子 810 系统等，其最大特点就是计算机

的专用性，一套数控系统就是一台专用计算机，里面有十几块甚至几十块专用
芯片，与标准的计算机不兼容，它们之间也互相不兼容。
　　第

6 代数控系统的特点是计算机的开放性与兼容性。技术特点为：PC 技术，

Win 操作平台(并能在最短的时间内采用计算机发展的新成果)；技术支持为：大
量的硬件板卡厂商，大量的应用软件开发公司。
　　

3 数控技术的发展趋势

　　从目前来看，针对机械加工的要求，数控机床的发展趋势主要有

5 个方面：

①基于 PC 的开放式；②网络化(采用 TCP／IP 通讯协议)；③数字化；④多轴联
动；

⑤高速高精度。

　　目前世界上一些先进数控系统都采用

Windows 平台，如：FANUC 300i、西

门子

840Di、海德汉 TNCi 530 等。

　　

4 采用第 6 代数控技术的典型系统介绍

　　

4.1 FANUC 的新系统

　　日本

FANUC 的控制器具有 PC 机及个人计算机功能，如：150i／160i／

180i／210i 等，解决了第 5 代系统的封闭性、不兼容性的问题。
　　

4.2 FANUC 的纳米数控系统 30i 和 31i

　　纳米插补：纳米插补产生以纳米为单位的指令给数字伺服控制器，使数字
伺服控制器的位置指令平滑，因而提高了加工表面的平滑性。