1.1 数控加工技术的发展和趋势

1.1.1 数控机床的发展

美国麻省理工学院于 1952 年成功地研制出世界上第一台的数控铣床。我国数控机床的研究始于

1958 年，由清华大学研制出了最早的样机。1966 年我国诞生了第一台用直线-圆弧插补的晶体管控制系统。

1970 年初研制成功集成电路控制系统。1980 年以来，通过研究和引进技术，我国数控机床发展很快，现

已掌握了 5~6 轴联动、螺距误差补偿、图形显示和高精度司法系统等多项关键技术。目前已有几十个单位

在从事不同层次的数控机床的生产和开发，形成了具有小批量生产能力的生产基地。数控机床的品种已

超过 500 种，其中金属切削机床品种的数控化率达 20%以上。

1.1.2 数控机床的趋势

数控机床总的发展趋势是工序集中、高速、高效、高精度、高可靠性以及方便使用。

1．工序集中

加工中心使工序集中在一台机床上完成，减少了由于工序分散、工件多次装夹引起的定位误差，提

高了加工精度，减少了工序间的辅助时间，同时也减少了机床的台数和占地面积，有效提高了数控机床

的生产效率和数控加工的经济效益。

．高速化

由于数控装置及伺候系统功能的改进，其主轴转速和进给速度大大提高，减少了切削时间。加工中

心的主轴转速现已达到 8000~12000r/min，最高的可达 100000r/min 以上，磨床的砂轮线速度提高到

100~200m/s。正在开发的采用 64 位 CPU 的新型数控系统，可实现快速进给、高速加工、多轴控制功能，

指控轴数最多可达到 24 个，同时联动轴数可达 3~6 轴，进给速度为 20~24m/min ，最快可达

60m/min。

3．高效

数控机床的自动换刀和自动交换工作台时间大大缩短，现在数控车床刀架的转位时间可达

0.4~0.6s，加工中心自动交换刀具时间可达 3s，最快能达到 1s 以内，交换工作台时间也可达到

6~10s，个别可达到 2.5s，提高了机床的加工效益。

4．高精度化

用户对产品精度要求的日益提高，促使数控机床的精度不断提高。工件的加工精度主要取决于：机

床精度、编程精度、插补精度和伺服精度。目前，数控机床配置了新型、高速、多功能的数控系统，其分辨率

可达到 0.1 ｕｍ，有的可达到 0.01um，实现了高精度加工。伺服系统采用前馈控制技术高分辨率的位置

检测元件、计算机数控的补偿功能等，保证了数控机床的高加工精度。

5．多功能化

CNC 装置功能的不断扩大，促进了数控机床的高度自动化及多功能化。数控机床的数控系统大多采用

CRT 显示，可实现二维图形的轨迹显示，有的还可以实现三维彩色动态图形显示，有的系统具有自适应控

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