一、數控系統發展簡史及趨勢

1946年誕生了世界上第一臺電子計算機，這表明人類創造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。它與人類在農業、工業社會中創造的那些只是增強體力勞動的工具相比，起了質的飛躍，為人類進入信息社會奠定了基礎。 

6年后，即在1952年，計算機技術應用到了機床上，在美國誕生了第一臺數控機床。從此，傳統機床產生了質的變化。近半個世紀以來，數控系統經歷了兩個階段和六代的發展。 

1.1、數控（NC）階段（1952～1970年） 

早期計算機的運算速度低，對當時的科學計算和數據處理影響還不大，但不能適應機床實時控制的要求。人們不得不采用數字邏輯電路“搭”成一臺機床專用計算機作為數控系統，被稱為硬件連接數控（HARD-WIRED NC），簡稱為數控（NC）。隨著元器件的發展，這個階段歷經了三代，即1952年的第一代－－電子管；1959年的第二代－－晶體管；1965年的第三代－－小規模集成電路。 

1.2、計算機數控（CNC）階段（1970年～現在） 

到1970年，通用小型計算機業已出現并成批生產。于是將它移植過來作為數控系統的核心部件，從此進入了計算機數控（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控系統。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構來解決。由于微處理器是通用計算機的核心部件，故仍稱為計算機數控。 

到了1990年，PC機（個人計算機，國內習慣稱微機）的性能已發展到很高的階段，可以滿足作為數控系統核心部件的要求。數控系統從此進入了基于PC的階段。 

總之，計算機數控階段也經歷了三代。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）。 

還要指出的是，雖然國外早已改稱為計算機數控（即CNC）了，而我國仍習慣稱數控（NC）。所以我們日常講的“數控”，實質上已是指“計算機數控”了。 

1.3、數控未來發展的趨勢 

1.3.1　繼續向開放式、基于PC的第六代方向發展 

基于PC所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點，更多的數控系統生產廠家會走上這條道路。至少采用PC機作為它的前端機，來處理人機界面、編程、聯網通信等問題，由原有的系統承擔數控的任務。PC機所具有的友好的人機界面，將普及到所有的數控系統。遠程通訊，遠程診斷和維修將更加普遍。 
1.3.2　向高速化和高精度化發展 

這是適應機床向高速和高精度方向發展的需要。 

1.3.3　向智能化方向發展 

隨著人工智能在計算機領域的不斷滲透和發展，數控系統的智能化程度將不斷提高。 

（1）應用自適應控制技術 
數控系統能檢測過程中一些重要信息，并自動調整系統的有關參數，達到改進系統運行狀態的目的。 
（2）引入專家系統指導加工 
將熟練工人和專家的經驗，加工的一般規律和特殊規律存入系統中，以工藝參數數據庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統。 
（3）引入故障診斷專家系統 
（4）智能化數字伺服驅動裝置 

可以通過自動識別負載，而自動調整參數，使驅動系統獲得最佳的運行。 

二、機床數控化改造的必要性 

2.1、微觀看改造的必要性 

從微觀上看，數控機床比傳統機床有以下突出的優越性，而且這些優越性均來自數控系統所包含的計算機的威力。 

2.1.1 可以加工出傳統機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。 
由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因<