自上世紀(jì)50年代以來,，世界 閥門專機(jī)主要經(jīng)歷了數(shù)控NC(Numerical Control)和計算機(jī)數(shù)控CNC( ComputerNumerical Control ) 2個階段,。數(shù)控NC階段主要經(jīng)歷了以下3代：第1代數(shù)控系統(tǒng)，始于50年代初年，系統(tǒng)全部采用電子管元件,，邏輯運(yùn)算與控制采用硬件電路完成,。第2代數(shù)控系統(tǒng),，始于50年代末,，以晶體管元件和印刷電路板廣泛應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)為標(biāo)志。第3代數(shù)控系統(tǒng),，始于60年代中期,，由于小規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使其體積變小,、功耗降低,，性提高，推動了數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展,。計算機(jī)數(shù)控CNC階段也經(jīng)歷了3代：第4代數(shù)控系統(tǒng),，始于70年代，當(dāng)采用小型計算機(jī)的CNC裝置在芝加哥展覽會上露面時,，標(biāo)志著CNC技術(shù)的問世,；第5代數(shù)控系統(tǒng)，始于70年代后期,，中,、大規(guī)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(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)；第6代數(shù)控系統(tǒng),，始于90年代初,，受通用微機(jī)技術(shù)發(fā)展的影響,，數(shù)控系統(tǒng)正朝著以個人計算機(jī)((PC)為基礎(chǔ)，向著開放化,、智能化,、網(wǎng)絡(luò)化等方面進(jìn)一步發(fā)展。數(shù)控機(jī)床通常由控制系統(tǒng),、進(jìn)給伺服系統(tǒng),、檢測系統(tǒng)、機(jī)械傳動系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)組成,。其中進(jìn)給伺服系統(tǒng)作為數(shù)控機(jī)床的重要功能部件,，其性能是 決定數(shù)控機(jī)床加工性能的重要的技術(shù)指標(biāo)。因此提高進(jìn)給伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性與靜態(tài)特性的品質(zhì)是 人們始終追求的目標(biāo),。接下來主要介紹一下進(jìn)給伺服系統(tǒng)和機(jī)械傳動系統(tǒng)的發(fā)展歷程,。

　　 1、進(jìn)給伺服系統(tǒng)

進(jìn)給伺服系統(tǒng)是 以運(yùn)動部件的位置和速度作為控制量的自動控制系統(tǒng),，它是 一個很典型的機(jī)電一體化系統(tǒng),，主要由位置控制單元、速度控制單元,、驅(qū)動元件(電機(jī)),、檢測與反饋單元和機(jī)械執(zhí)行部件幾個部分組成。根據(jù)系統(tǒng)使用的電動機(jī)的不同,，進(jìn)給伺服系統(tǒng)分為4大類伺服系統(tǒng)：步進(jìn)伺服系統(tǒng),，直流伺服系統(tǒng)，交流伺服系統(tǒng),，直線伺服系統(tǒng)步進(jìn)伺服系統(tǒng),。在20世紀(jì)60年代以前，步進(jìn)伺服系統(tǒng)是 以步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的液壓伺服電動機(jī)或是 以功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動為特征,，伺服系統(tǒng)采用開環(huán)控制,。步進(jìn)伺服系統(tǒng)接受脈沖信號，它的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)過的角度取決于指令脈沖的頻率或個數(shù),。由于沒有檢測和反饋環(huán)節(jié),，步進(jìn)電機(jī)的精度取決于步距角的精度，齒輪傳動間隙等,，所以它的精度較低,。而且步進(jìn)電機(jī)在低頻時易出現(xiàn)振動現(xiàn)象，它的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降,。又由于步進(jìn)伺服系統(tǒng)為開環(huán)控制,，步進(jìn)電機(jī)在啟動頻率過高或負(fù)載過大時易出現(xiàn)“丟步”或“堵轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高容易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象,。另外步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速需要的時間也較長,，速度響應(yīng)較慢,。但是 由于其結(jié)構(gòu)簡單、易于調(diào)整,、工作,、價格較低的特點(diǎn)，在許多要求不高的場合還是 可以應(yīng)用的,。

60一70年代后,，數(shù)控系統(tǒng)大多采用直流伺服系統(tǒng)。直流伺服電機(jī)具有良好的寬調(diào)速性能,。輸出轉(zhuǎn)矩大,，過載，伺服系統(tǒng)也由開環(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(yùn)用,。但是 ，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,，其相應(yīng)設(shè)備如數(shù)控機(jī)床,、三面數(shù)控鏜孔機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等對電伺服系統(tǒng)提出越來越高的要求,，尤其是 精度,、性等性能。而傳統(tǒng)直流電動機(jī)采用的是 機(jī)械式換向器,，在應(yīng)用過程中面臨很多問題,，如電刷和換向器易磨損，維護(hù)工作量大,，成本高,；換向器換向時會產(chǎn)生火花，使電機(jī)的較高轉(zhuǎn)速及應(yīng)用環(huán)境受到限制,；直流電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、成本高、對其他設(shè)備易產(chǎn)生干擾,。

交流伺服系統(tǒng)針對直流電動機(jī)的缺點(diǎn),，人們一直在努力尋求以交流伺服電動機(jī)取代具械換向器和電刷的直流伺服電動機(jī)的方法，以滿足各種應(yīng)用,，尤其是 ,、伺服驅(qū)動的需要。但是 由于交流電機(jī)具有強(qiáng)禍合,、非線性的特性,，控制非常復(fù)雜,，所以運(yùn)用一直受到局限自80年代以來,，隨著電子電力等各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展,，特別是 現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，在矢量控制算法方面的突破,，原來一直困擾著交流電動機(jī)的問題得以解決,，交流伺服發(fā)展越來越快直線伺服系統(tǒng)永磁同步直線電機(jī)在推力、動態(tài)性能,、定位精度方面比其他直線電機(jī)優(yōu)越性,，因而越來越多的用于直線伺服系統(tǒng)中。但由于直線伺服系統(tǒng)存在很大的參數(shù)攝動和負(fù)載擾動,，此外還存在“邊端效應(yīng)”等問題,，因此，采用傳統(tǒng)的比例或比例積分位置調(diào)節(jié)器的矢量控制系統(tǒng)很難滿足伺服系統(tǒng)的要求,。

2,、機(jī)械傳動系統(tǒng)

機(jī)械傳動系統(tǒng)由數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)，進(jìn)給運(yùn)動系統(tǒng),，回轉(zhuǎn)工作臺與導(dǎo)軌組成,。數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)的作用就是 產(chǎn)生不同的主軸切削速度以滿足不同的加工條件要求。主傳動系統(tǒng)組成包括主軸電動機(jī),、傳動系統(tǒng)和主軸組件等,。其中動力源部分包括：電機(jī)；傳動系統(tǒng)包括：定比傳動機(jī)構(gòu),、變速裝置,；運(yùn)動控制裝置包括：離合器、制動器,；執(zhí)行件包括：主軸等,。進(jìn)給運(yùn)動是 以刀具與工件相對位置關(guān)系為目的，被加工工件的輪廓精度和位置精度都受到進(jìn)給運(yùn)動的傳動精度,、靈敏度和穩(wěn)定性的直接影響,。進(jìn)給運(yùn)動是 數(shù)字控制系統(tǒng)的直接控制對象。對于閉環(huán)控制系統(tǒng),，還要在進(jìn)給運(yùn)動的末端加上位置檢測系統(tǒng),，并將測量的實(shí)際位移反饋到控制系統(tǒng)中，以使運(yùn)動更準(zhǔn)確,?；剞D(zhuǎn)工作臺的作用：按照數(shù)控裝置的指令做回轉(zhuǎn)分度或連續(xù)回轉(zhuǎn)進(jìn)給。導(dǎo)軌的作用：起導(dǎo)向及支承作用,，它的精度,、剛度及結(jié)構(gòu)形式等對機(jī)床的加工精度和承載能力有直接影響。為了數(shù)控機(jī)床具有較高的加工精度和較大的承載能力,，要求其導(dǎo)軌具有較高的導(dǎo)向精度,、足夠的剛度,、良好的、良好的低速運(yùn)動平穩(wěn)性,，同時應(yīng)盡量使導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單,，便于制造、調(diào)整和維護(hù),。數(shù)控機(jī)床常用的導(dǎo)軌按其接觸面間摩擦性質(zhì)的不同可分為滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌,。在數(shù)控機(jī)床上常用的滑動導(dǎo)軌有液體靜壓導(dǎo)軌、氣體靜壓導(dǎo)軌和貼塑導(dǎo)軌,。

1)液體靜壓導(dǎo)軌：在兩導(dǎo)軌工作面間通人具有壓力的潤滑油,，形成靜壓油膜，使導(dǎo)軌工作面間處于純液態(tài)摩擦狀態(tài),，摩擦系數(shù),，多用于進(jìn)給運(yùn)動導(dǎo)軌。

2)氣體靜壓導(dǎo)軌：在兩導(dǎo)軌工作面間通人具有恒定壓力的氣體,，使兩導(dǎo)軌面形成均勻分離,，以的運(yùn)動這種導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小，不易引起發(fā)熱變形,，但會隨空氣壓力波動而使空氣膜發(fā)生變化,，且承載能力小，故常用于負(fù)荷不大的場合,。

3)貼塑導(dǎo)軌：在動導(dǎo)軌的摩擦表面上貼上一層由塑料等其它化學(xué)材料組成的塑料薄膜軟帶,，其優(yōu)點(diǎn)是 導(dǎo)軌面的摩擦系數(shù)低，且動靜摩擦系數(shù)接近,，不易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象,；塑料的阻尼性能好，具有吸收振動能力,，可減小振動和噪聲,；、化學(xué)穩(wěn)定性,、可加工性能好,；工藝簡單、成本低,。滾動導(dǎo)軌的較大優(yōu)點(diǎn)是 摩擦系數(shù)很小,，一般為0.0025一0.005，比貼塑料導(dǎo)軌還小很多,，且動,、靜摩擦系數(shù)很接近，因而運(yùn)動輕便靈活，在很低的運(yùn)動速度下都不出現(xiàn)爬行,，低速運(yùn)動平穩(wěn)性好,，位移精度和定位。滾動導(dǎo)軌的缺點(diǎn)是 抗振性差,，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本較高,。近年來數(shù)控機(jī)床愈來愈多地采用由廠家生產(chǎn)的直線滾動導(dǎo)軌副或滾動導(dǎo)軌塊,。這種導(dǎo)軌組件本身制造精度很高，對機(jī)床的安裝基面要求不高,，安裝,、調(diào)整都非常方便。