数控机械的历史

制造和生产的现代支柱计算机数控或 CNC 可以追溯到 1940 年代，当时第一台数控或 NC 机器出现了。然而，车床出现在此之前。事实上，1751 年发明了一种用于取代手工技术并提高精度的机器。这个概念需要一段时间才能具备现代 CNC 生产公司的能力。

导致 CNC 制造的加工技术标志着工业化的开始。今天对 CNC 加工的定义更加具体。它涉及将 3D 文件输入计算机，计算机运行一个控制加工中心内工具运动的程序。该过程是全自动的，从切削工具的轴和旋转速度到实现零件的所需尺寸。

什么是数控机床？

CNC 机床是一种结合了多种刀具（包括钻头、车床和铣刀）的系统，这些刀具内置在单元中，机器可以从中选择和使用它们。它旨在制造三维零件。最简单的机器在一个或两个轴上移动。另一方面，更先进的系统具有 X 轴和 Y 轴运动，并且可以在 Z 轴上纵向移动。许多都能够旋转运动，甚至可以自动翻转零件，因此可以在没有人工干预的情况下从各个侧面切割材料。

早期的 CNC 加工

尽管这个想法已经存在了一段时间，但直到 1949 年才开发出第一个数字控制概念。早期计算先驱约翰·帕森斯 (John T. Parsons) 将其开发为麻省理工学院空军研究项目的一部分（麻省理工学院）。该研究所的伺服机构实验室建造了一台实验性铣床，目标是使用电动轴生产直升机叶片和更硬的飞机蒙皮。

位于密歇根州特拉弗斯市的帕森斯公司甚至在与麻省理工学院合作之前就开始着手开发第一个系统。 Parsons 能够使用 IBM 602A 乘法器来计算翼型坐标。通过将穿孔卡片送入系统，将数据点送入瑞士跳汰机。预编程信息可用于生产直升机零件；这是数控机床编程的先驱。

这个想法得到了进一步发展，1952 年，Richard Kegg（与麻省理工学院合作）推出了 Cincinnati Hydro-Tel，这是一种 28 英寸垂直主轴轮廓铣床。它的商业介绍伴随着“带有定位机床的电机控制设备”的专利。最初的原型虽然使用八列纸带、磁带阅读器和真空管电子控制系统进行操作，但仍成为未来发展的重点。

1940 年代和 1950 年代早期的 CNC 机器使用穿孔胶带，该胶带当时通常用于电信和数据存储。该技术被模拟计算技术所取代。从 1960 年代到 1970 年代，数字技术应运而生，使生产过程自动化且效率更高。

帕森斯因其早期的工作而获奖。 1968年，他获得了数控学会颁发的首届约瑟夫玛丽提花纪念奖。 1975 年，制造工程师协会授予他一块荣誉牌匾，将帕森斯命名为“第二次工业革命之父”。

当今 CNC 工厂的演变

制造商现在使用的高度自动化的运动控制系统仍然基于其前身的三个主要组件。它们需要命令功能（无论是数字系统还是模拟系统、凸轮从动件或襟翼手柄来激活它）；驱动/运动系统，例如马达、气缸、阀门或离合器；以及提供反馈的系统，例如编码器。在早期的 NC 机器中，控制级别将依赖于凸轮。反过来，电机会旋转以操作机器，但是，如果反馈电缆断裂，流体流动就无法停止。

现代数控机床是电子控制的，因此这种情况不太可能发生。最终结果现在更加可预测。此外，它们几乎可以使用任何类型的材料，包括金属、木材、塑料、玻璃纤维或泡沫。

此外，还开发了新的加工形式。使用与 CNC 加工相同的概念，它们包括电子束加工、放电加工和光化学加工。这些和其他的选择通常取决于批量生产过程中使用的材料。激光、氧气燃料、水刀和等离子切割机也很常见。

以快速原型为基础

多年来，快速原型制作的观点发生了变化，但这个概念是从最早的穿孔带数控系统开始应用的。在此之前，所有零件都是手工加工的；甚至穿孔胶带系统也彻底改变了这一过程。如今，根据使用的材料、经济性和 CNC 零件的复杂性，有许多原型制作选项可供选择。

可用的工具和旋转轴仍然使 CNC 机器具有吸引力并且非常有用。随着 3D 打印的出现，这些优势开始显现其局限性。 3D 打印机可以生产复杂的零件，包括它们的内部组件。根据应用的不同，材料选择可能会受到限制，因此 CNC 系统仍然是首选，尤其是原型开发。

当今 CNC 制造的意义

传统机械师的作用正在迅速消退。进入 21 世纪，对 CNC 专家的需求不断增长。技术贸易研究所等组织提供培训，使机械师具备在该领域为雇主工作所需的技能。在许多行业，就业前景强劲；一些人预测，诸如操作 CNC 设备等技术工作将占未来空缺职位的 40%。1

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来源：

1. https://www.instituteoftechnicaltrades.com/blog/history-computer-numerical-control/