自20世紀末開(kāi)始，我國制造業(yè)就開(kāi)始了由制造大國向制造強國邁進(jìn)的腳步，閥門(mén)機床制造業(yè)也跟著(zhù)取得數控機床增長(cháng)的業(yè)績(jì)。機床是制造技術(shù)和制造信息集成的重要元素，既是生產(chǎn)力要素，又是重要商品。機床的發(fā)展和創(chuàng )新在程度上能映射出加工技術(shù)的主要趨勢。近年來(lái)，我國在數控機床和機床工具行業(yè)對外合資合作進(jìn)一步加強，無(wú)論在精度、速度、性能，還是智能化方面都取得了相當的成績(jì)。在貿易中，很多發(fā)達把數控機床視為具有高技術(shù)附加值、高利潤的主要機電出口產(chǎn)品。因此，對數控機床技術(shù)的發(fā)展歷程進(jìn)行總結分析，將有助于推進(jìn)我國數控機床技術(shù)實(shí)現跨越式發(fā)展的目標。
自上世紀50年代以來(lái)，世界數控機床主要經(jīng)歷了數控NC ( Numerical Control)和計算機數控CNC（ ComputerNumerical Control ) 2個(gè)階段。數控1V (：階段主要經(jīng)歷了以下3代：第1代數控系統，始于50年代初年，系統全部采用電子管元件，邏輯運算與控制采用硬件電路完成。第2代數控系統，始于50年代末，以晶體管元件和印刷電路板廣泛應用于數控系統為標志。第3代數控系統，始于60年代中期，由于小規模集成電路的出現，使其體積變小、功耗降低，性提高，推動(dòng)了數控系統的進(jìn)一步發(fā)展。計算機數控CNC階段也經(jīng)歷了3代：第4代數控系統，始于70年代，當采用小型計算機的CNC裝置在芝加哥展覽會(huì )上露面時(shí)，標志著(zhù)CNC技術(shù)的問(wèn)世；第5代數控系統，始于70年代后期，中、大規模集成電路技術(shù)取得成就，促使廉、體積更小、集成度、工作的微處理器芯片的產(chǎn)生，并逐步應用于數控系統；第6代數控系統，始于90年代初，受通用微機技術(shù)發(fā)展的影響，數控系統正朝著(zhù)以個(gè)人計算機(PC)為基礎，向著(zhù)開(kāi)放化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化等方面進(jìn)一步發(fā)展。數控機床通常由控制系統、進(jìn)給伺服系統、檢測系統、機械傳動(dòng)系統及其他輔助系統組成。其中進(jìn)給伺服系統作為數控機床的重要功能部件，其性能是決定數控機床加工性能的重要的技術(shù)指標。因此提高進(jìn)給伺服系統的動(dòng)態(tài)特性與靜態(tài)特性的品質(zhì)是人們始終追求的目標。接下來(lái)主要介紹一下進(jìn)給伺服系統和機械傳動(dòng)系統的發(fā)展歷程。
進(jìn)給伺服系統是以運動(dòng)部件的位置和速度作為控制量的自動(dòng)控制系統，它是一個(gè)很典型的機電一體化系統，主要由位置控制單元、速度控制單元、驅動(dòng)元件(電機)、檢測與反饋單元和機械執行部件幾個(gè)部分組成。根據系統使用的電動(dòng)機的不同，進(jìn)給伺服系統分為4大類(lèi)伺服系統：步進(jìn)伺服系統，直流伺服系統，交流伺服系統，直線(xiàn)伺服系統步進(jìn)伺服系統。
在20世紀60年代以前，步進(jìn)伺服系統是以步進(jìn)電機驅動(dòng)的液壓伺服電動(dòng)機或是以功率步進(jìn)電機直接驅動(dòng)為特征，伺服系統采用開(kāi)環(huán)控制。步進(jìn)伺服系統接受脈沖信號，它的轉速和轉過(guò)的角度取決于指令脈沖的頻率或個(gè)數。由于沒(méi)有檢測和反饋環(huán)節，步進(jìn)電機的精度取決于步距角的精度，齒輪傳動(dòng)間隙等，所以它的精度較低。而且步進(jìn)電機在低頻時(shí)易出現振動(dòng)現象，它的輸出力矩隨轉速升高而下降。又由于步進(jìn)伺服系統為開(kāi)環(huán)控制，步進(jìn)電機在啟動(dòng)頻率過(guò)高或負載過(guò)大時(shí)易出現“丟步”或“堵轉”現象，停止時(shí)轉速過(guò)高容易出現過(guò)沖的現象。另外步進(jìn)電機從靜止加速到工作轉速需要的時(shí)間也較長(cháng)，速度響應較慢。但是由于其結構簡(jiǎn)單、易于調整、工作、價(jià)格較低的特點(diǎn)，三面數控鏜孔機床在許多要求不高的場(chǎng)合還是可以應用的。
60一70年代后，數控系統大多采用直流伺服系統。直流伺服電機具有良好的寬調速性能。輸出轉矩大，過(guò)載，伺服系統也由開(kāi)環(huán)控制發(fā)展為閉環(huán)控制，因而在工業(yè)及相關(guān)獲得了廣泛的運用。但是，隨著(zhù)現代工業(yè)的發(fā)展，其相應設備如數控機床、工業(yè)機器人等對電伺服系統提出越來(lái)越高的要求，尤其是精度、性等性能。而傳統直流電動(dòng)機采用的是機械式換向器，在應用過(guò)程中面臨很多問(wèn)題，如電刷和換向器易磨損，維護工作量大，成本高；換向器換向時(shí)會(huì )產(chǎn)生火花，使電機的轉速及應用環(huán)境受到限制；直流電機結構復雜、成本高、對其他設備易產(chǎn)生干擾交流伺服系統針對直流電動(dòng)機的缺點(diǎn)，人們一直在努力尋求以交流伺服電動(dòng)機取代具械換向器和電刷的直流伺服電動(dòng)機的方法，以滿(mǎn)足各種應用，尤其是、伺服驅動(dòng)的需要。
但是由于交流電機具有強禍合、非線(xiàn)性的特性，控制非常復雜，所以運用一直受到局限自80年代以來(lái)，隨著(zhù)電子電力等各項技術(shù)的發(fā)展，特別是現代控制理論的發(fā)展，在矢量控制算法方面的突破，原來(lái)一直困擾著(zhù)交流電動(dòng)機的問(wèn)題得以解決，交流伺服發(fā)展越來(lái)越快 直線(xiàn)伺服系統永磁同步直線(xiàn)電機在推力、動(dòng)態(tài)性能、定位精度方面比其他直線(xiàn)電機優(yōu)越性，因而PMLSM越來(lái)越多的用于直線(xiàn)伺服系統中。但由于直線(xiàn)伺服系統存在很大的參數攝動(dòng)和負載擾動(dòng)，此外還存在“邊端效應”等問(wèn)題，因此，采用傳統的比例(P)或比例積分(PI)位置調節器的矢量控制系統很難滿(mǎn)足伺服系統的要求。
