自从20世纪50年代世界上第一台数控机床问世至今已经历60多年。数控机床经过了2个阶段和6代的发展历程。
第1阶段是硬件数控（NC）：第1代为1952年的电子管；第2代为1959年的晶体管（分离元件）；第3代为1965年的小规模集成电路。
第2阶段是软件数控（CNC）：第4代为1970年的小型计算机，中小规模集成电路；第5代为1974年的微处理器，大规模集成电路；第6代为1990年的基于个人的PC机。
1.数控（Numerical Control，NC）阶段（1952—1970年）
早期计算机的运算速度低，虽然对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路“搭”成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD-WIRED NC），简称为数控（NC）。随着元器件的发展，这个阶段历经了3代，即1952年的第一代——电子管、1959年的第二代——晶体管、1965年的第三代——小规模集成电路。
（1）常见的电子管（见图1-1）是真空式电子管，不管是二极、三极还是更多电极的真空式电子管，它们都是由抽成接近真空的玻璃（或金属、陶瓷）外壳、封装在壳里的灯丝及阴极和阳极组成。直热式电子管的灯丝就是阴极，三极以上的多极管还有各种栅极。以电子管收音机为例，这种收音机普遍使用5～6个电子管，输出功率只有1 W左右，而耗电却要40～50 W，功能也很有限。打开电源开关，要等1 min以后才会慢慢地响起来。如果用于数控机床可想而知其耗电量和控制速度都难以匹配。
（2）晶体管是用来控制电路中电流的重要元件。1956年，晶体管是由贝尔实验室发明的，并荣获了诺贝尔物理学奖，创造了企业研发机构因技术发明而获诺贝尔奖的先例，晶体管的发明对今后的技术革命和创新具有重要的启示意义。晶体管的发明，终于使由玻璃封装的、易碎的真空管有了替代物。同真空管相同的是，晶体管能放大微弱的电子信号；不同的是，它具有廉价、耐久、耗能小，并且几乎能够被制成无限小的特点。
图1-1 电子管实物图
晶体管是现代科技史上最重要的发明之一，究其原因有三个方面。第一，它取代了电子管，成为电子技术的基本元件，原因是其性能好、体积小、可靠性大和寿命长；第二，它是微电子技术革命的发动者，而信息时代发展至今就是由微电子技术、光子技术和网络技术三次技术革命组成的，所以它的出现成为报晓信息时代的使者；第三，晶体管是集成电路和芯片的组成单元，也是光电器件和集成光路的基本组成单元，更是网络技术的基础，只不过光电子晶体管是微电子晶体管的演变或发展罢了。由于这三方面的原因，晶体管的发明在信息科技的迅速发展中起了决定性的作用，它的意义远远超出了一种元器件的发明范围，而成为揭开现代技术新领域和变革的各种技术基础的关键。所以晶体管发明过程中的突出特点，对于其他科技的产生和发展有重要的参考和启示意义。
（3）小规模集成电路：晶体管诞生后，首先是在电话设备和助听器中使用。逐渐地，它在任何有插座或电池的东西中都能发挥作用了。将微型晶体管蚀刻在硅片上制成的集成电路，在20世纪50年代发展起来后，以芯片为主的电脑很快就进入了人们的办公室和家庭。晶体管实物如图1-2所示。
图1-2 晶体管实物
（a）SOT26；（b）TD5；（c）TD92
2.计算机数控（Computer Numerical Control，CNC）阶段（1970年以后）
到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产，于是它被移植过来作为数控系统的核心部件，从此数控机床进入了计算机数控（CNC）阶段（把计算机前面应有的“通用”两个字省略了）。
到1971年，美国INTEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件——运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称为微处理器（MICROPROCESSOR），又可称为中央处理单元（简称CPU）。
到1974年，微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富余（故当时曾用于控制多台机床，称为群控），不如采用微处理器经济合理，而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。(www.xing528.com)
到了1990年，PC机（个人计算机，国内习惯称微机）的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求，数控系统从此进入了基于PC的阶段。最常用的形式是：CNC嵌入PC机，在PC机内部插入专用的CNC控制卡。
将计算机用于数控机床是数控机床史上的一个重要里程碑，因为它综合了现代计算机技术、自动控制技术、传感器技术及测量技术、机械制造技术等领域的最新成就，使机械加工技术达到了一个崭新的水平。随着科技的发展晶体管的体积越来越小，已达到纳米级（1 nm为1 m的十亿分之一），纳米晶体管的出现将导致未来可以制造出更强劲的计算机芯片。（把20 nm的晶体管放进一片普通集成电路，形同一根头发放在足球场的中央。现代微处理器包含上亿的晶体管。）
CNC与NC相比有许多优点，最重要的是：CNC的许多功能是由软件实现的，可以通过软件的变化来满足被控机械设备的不同要求，从而实现数控功能的更改或扩展，为机床制造厂和数控用户带来了极大的方便。
总之，计算机数控阶段也经历了三代，即1970年的第四代——小型计算机、1974年的第五代——微处理器和1990年的第六代——基于个人PC机（国外称为PC-BASED）。
基于PC的运动控制器，目前最流行的是PMAC，如图1-3所示。
图1-3 DeltaTau PMAC I型多轴运动控制器
PMAC I型多轴运动控制器简介如下。
*总线为：ISA、VME、PC104、PCI。
*电动机类型为：交流伺服、直流电动机（有刷、无刷、直线）/交流异步电动机/步进电动机。
*控制码为：PMAC（类似BASIC ASICII命令）/G代码（机床）/AutoCAD转换。
*反馈为：增量编码器（直线、旋转）、绝对编码器、旋转变压器等。
PMAC（Program Multiple Axises Controller）是美国DELTA TAU公司生产制造的多轴运动控制器，PMAC运动控制器和数控系统如图1-4和图1-5所示。
图1-4 PMAC运动控制器
图1-5 数控系统
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
