機床數字控制系統的發展
General 更新 2024年12月22日
摘 要:數控機床的核心就是CNC系統***簡稱數控系統***,從自動控制的角度看,數控系統就是一種軌跡控制系統,即其本質上是以多執行部件***各運動軸***的位移量為控制物件並使其協調運動的自動控制系統,是一種配有專用作業系統的計算機控制系統。
關鍵詞:數字控制系統 發展 CNC
1、數控系統的發展史
自從20世紀50代世界上第一臺數控機床問世至今已經歷50餘年。數控機床經過了2個階段和6代的發展歷程。
第1階段是硬體數控***NC***:第1代1952年的電子管;第2代1959年電晶體***分離元件***;第3代1965年小規模積體電路;
第2階段是軟體數控***CNC***:第4代1970年的小型計算機,中小規模積體電路;第5代1974年的微處理器,大規模積體電路。
2、數控***NC***階段***1952～1970年***
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構就是由抽成接近真空的玻璃***或金屬,陶瓷***外殼及封裝在殼裡的燈絲,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。開啟電源開關,要等1分多鐘才會慢慢地響起來。如果用於數控機床可想而知其耗電量、控制速度。
電晶體是現代科技史上最重要的發明之一,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,原因是效能好、體積小、可靠性大和壽命長。第二,它是微電子技術革命的發動者,而資訊時代至今的發展就是由微電子技術、光子技術和網路技術三次技術革命組成的,所以它的出現成為報曉資訊時代的使者。第三,電晶體是積體電路和晶片的組成單元,也是光電器件和整合光路的基本組成單元,更是網路技術的基礎,只不過光電子電晶體是微電子電晶體的演變或發展罷了。由於這三方面的原因,電晶體的發明在資訊科技的迅速發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明範圍,而成為揭開現代技術新領域和變革幾乎各種技術基礎的關鍵。所以電晶體發明過程中的突出特點,對於其他科技的產生和發展有重要的參考和啟示意義。
小規模積體電路:電晶體誕生後,首先在電話裝置和助聽器中使用．逐漸地,它在任何有插座或電池的東西中都能發揮作用了。將微型電晶體蝕刻在矽片上製成的積體電路,在20世紀50年代發展起來後,以晶片為主的電腦很快就進入了人們的辦公室和家庭。
3、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併成批生產。於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,採用大規模積體電路技術整合在一塊晶片上,稱之為微處理器***MICROPROCESSOR***,又可稱為中央處理單元***簡稱CPU***。
到1974年微處理器被應用於數控系統。這是因為小型計算機功能太強,控制一臺機床能力有富裕***故當時曾用於控制多臺機床,稱之為群控***,不如採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。由於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***的效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於PC的階段。最常用的形式:CNC嵌入PC型,在PC內部插入專用的CNC控制卡。
將計算機用於數控機床是數控機床史上的一個重要里程碑,因為它綜合了現代計算機技術、自動控制技術、感測器技術及測量技術、機械製造技術等領域的最新成就,使機械加工技術達到了一個嶄新的水平。***隨著科技的發展電晶體的體積越來越小,已達到奈米級。***1奈米為1米的10億分之一***,奈米電晶體的出現將導致未來可以製造出更強勁的計算機晶片。把20奈米的電晶體放進一片普通積體電路,形同一根頭髮放在足球場的中央。現代微處理器包含上億的電晶體。
CNC與NC相比有許多優點,最重要的是:CNC的許多功能是由軟體實現的,可以通過軟體的變化來滿足被控機械裝置的不同要求,從而實現數控功能的更改或擴充套件,為機床製造廠和數控使用者帶來了極大的方便。
4、結語
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--基於PC***國外稱為PC-BASED***。基於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 公司生產製造的多軸運動控制卡***。
參考文獻
[1] 劉生,等．數控系統的基本情況分析與研究.2002.***7***．
[2] 李積繼,等．CNC系統的研究與開發[J].防爆電機,1995,***2***．
計算機數控機床改造應用研究
啟發式教學在機床電控教學中的運用
關鍵詞:數字控制系統 發展 CNC
1、數控系統的發展史
自從20世紀50代世界上第一臺數控機床問世至今已經歷50餘年。數控機床經過了2個階段和6代的發展歷程。
第1階段是硬體數控***NC***:第1代1952年的電子管;第2代1959年電晶體***分離元件***;第3代1965年小規模積體電路;
第2階段是軟體數控***CNC***:第4代1970年的小型計算機,中小規模積體電路;第5代1974年的微處理器,大規模積體電路。
2、數控***NC***階段***1952～1970年***
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構就是由抽成接近真空的玻璃***或金屬,陶瓷***外殼及封裝在殼裡的燈絲,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。開啟電源開關,要等1分多鐘才會慢慢地響起來。如果用於數控機床可想而知其耗電量、控制速度。
電晶體是現代科技史上最重要的發明之一,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,原因是效能好、體積小、可靠性大和壽命長。第二,它是微電子技術革命的發動者,而資訊時代至今的發展就是由微電子技術、光子技術和網路技術三次技術革命組成的,所以它的出現成為報曉資訊時代的使者。第三,電晶體是積體電路和晶片的組成單元,也是光電器件和整合光路的基本組成單元,更是網路技術的基礎,只不過光電子電晶體是微電子電晶體的演變或發展罷了。由於這三方面的原因,電晶體的發明在資訊科技的迅速發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明範圍,而成為揭開現代技術新領域和變革幾乎各種技術基礎的關鍵。所以電晶體發明過程中的突出特點,對於其他科技的產生和發展有重要的參考和啟示意義。
小規模積體電路:電晶體誕生後,首先在電話裝置和助聽器中使用．逐漸地,它在任何有插座或電池的東西中都能發揮作用了。將微型電晶體蝕刻在矽片上製成的積體電路,在20世紀50年代發展起來後,以晶片為主的電腦很快就進入了人們的辦公室和家庭。
3、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併成批生產。於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,採用大規模積體電路技術整合在一塊晶片上,稱之為微處理器***MICROPROCESSOR***,又可稱為中央處理單元***簡稱CPU***。
到1974年微處理器被應用於數控系統。這是因為小型計算機功能太強,控制一臺機床能力有富裕***故當時曾用於控制多臺機床,稱之為群控***,不如採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。由於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***的效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於PC的階段。最常用的形式:CNC嵌入PC型,在PC內部插入專用的CNC控制卡。
將計算機用於數控機床是數控機床史上的一個重要里程碑,因為它綜合了現代計算機技術、自動控制技術、感測器技術及測量技術、機械製造技術等領域的最新成就,使機械加工技術達到了一個嶄新的水平。***隨著科技的發展電晶體的體積越來越小,已達到奈米級。***1奈米為1米的10億分之一***,奈米電晶體的出現將導致未來可以製造出更強勁的計算機晶片。把20奈米的電晶體放進一片普通積體電路,形同一根頭髮放在足球場的中央。現代微處理器包含上億的電晶體。
CNC與NC相比有許多優點,最重要的是:CNC的許多功能是由軟體實現的,可以通過軟體的變化來滿足被控機械裝置的不同要求,從而實現數控功能的更改或擴充套件,為機床製造廠和數控使用者帶來了極大的方便。
4、結語
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--基於PC***國外稱為PC-BASED***。基於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 公司生產製造的多軸運動控制卡***。
參考文獻
[1] 劉生,等．數控系統的基本情況分析與研究.2002.***7***．
[2] 李積繼,等．CNC系統的研究與開發[J].防爆電機,1995,***2***．
啟發式教學在機床電控教學中的運用