自上世紀50年代以來，世界 閥門專機主要經歷了數(shù)控NC(Numerical Control)和計算機數(shù)控CNC( ComputerNumerical Control ) 2個階段。數(shù)控NC階段主要經歷了以下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用于數(shù)控系統(tǒng)為標志。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)的進一步發(fā)展。計算機數(shù)控CNC階段也經歷了3代：第4代數(shù)控系統(tǒng)，始于70年代，當采用小型計算機的CNC裝置在芝加哥展覽會上露面時，標志著CNC技術的問世；第5代數(shù)控系統(tǒng)，始于70年代后期，中、大規(guī)模集成電路技術取得成就，促使廉、體積小、集成度、工作的微處理器芯片的產生，并逐步應用于數(shù)控系統(tǒng)；第6代數(shù)控系統(tǒng)，始于90年代初，受通用微機技術發(fā)展的影響，數(shù)控系統(tǒng)正朝著以個人計算機((PC)為基礎，向著開放化、智能化、網絡化等方面進一步發(fā)展。數(shù)控機床通常由控制系統(tǒng)、進給伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、機械傳動系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)組成。其中進給伺服系統(tǒng)作為數(shù)控機床的重要功能部件，其性能是 決定數(shù)控機床加工性能的重要的技術指標。因此提高進給伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性與靜態(tài)特性的品質是 人們始終追求的目標。接下來主要介紹一下進給伺服系統(tǒng)和機械傳動系統(tǒng)的發(fā)展歷程。

　　 1、進給伺服系統(tǒng)

進給伺服系統(tǒng)是 以運動部件的位置和速度作為控制量的自動控制系統(tǒng)，它是 一個很典型的機電一體化系統(tǒng)，主要由位置控制單元、速度控制單元、驅動元件(電機)、檢測與反饋單元和機械執(zhí)行部件幾個部分組成。根據系統(tǒng)使用的電動機的不同，進給伺服系統(tǒng)分為4大類伺服系統(tǒng)：步進伺服系統(tǒng)，直流伺服系統(tǒng)，交流伺服系統(tǒng)，直線伺服系統(tǒng)步進伺服系統(tǒng)。在20世紀60年代以前，步進伺服系統(tǒng)是 以步進電機驅動的液壓伺服電動機或是 以功率步進電機直接驅動為特征，伺服系統(tǒng)采用開環(huán)控制。步進伺服系統(tǒng)接受脈沖信號，它的轉速和轉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)，步進電機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。而且步進電機在低頻時易出現(xiàn)振動現(xiàn)象，它的輸出力矩隨轉速升高而下降。又由于步進伺服系統(tǒng)為開環(huán)控制，步進電機在啟動頻率過高或負載過大時易出現(xiàn)“丟步”或“堵轉”現(xiàn)象，停止時轉速過高容易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象。另外步進電機從靜止加速到工作轉速需要的時間也較長，速度響應較慢。但是 由于其結構簡單、易于調整、工作、價格較低的特點，在許多要求不高的場合還是 可以應用的。

60一70年代后，數(shù)控系統(tǒng)大多采用直流伺服系統(tǒng)。直流伺服電機具有良好的寬調速性能。輸出轉矩大，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)及相關獲得了廣泛的運用。但是 ，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，其相應設備如數(shù)控機床、三面數(shù)控鏜孔機床、工業(yè)機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)直流電動機采用的是 機械式換向器，在應用過程中面臨很多問題，如電刷和換向器易磨損，維護工作量大，成本高；換向器換向時會產生火花，使電機的較高轉速及應用環(huán)境受到限制；直流電機結構復雜、成本高、對其他設備易產生干擾。

交流伺服系統(tǒng)針對直流電動機的缺點，人們一直在努力尋求以交流伺服電動機取代具械換向器和電刷的直流伺服電動機的方法，以滿足各種應用，尤其是 、伺服驅動的需要。但是 由于交流電機具有強禍合、非線性的特性，控制非常復雜，所以運用一直受到局限自80年代以來，隨著電子電力等各項技術的發(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)永磁同步直線電機在推力、動態(tài)性能、定位精度方面比其他直線電機優(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)攝動和負載擾動，此外還存在“邊端效應”等問題，因此，采用傳統(tǒng)的比例或比例積分位置調節(jié)器的矢量控制系統(tǒng)很難滿足伺服系統(tǒng)的要求。

2、機械傳動系統(tǒng)

機械傳動系統(tǒng)由數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)，進給運動系統(tǒng)，回轉工作臺與導軌組成。數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的作用就是 產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、傳動系統(tǒng)和主軸組件等。其中動力源部分包括：電機；傳動系統(tǒng)包括：定比傳動機構、變速裝置；運動控制裝置包括：離合器、制動器；執(zhí)行件包括：主軸等。進給運動是 以刀具與工件相對位置關系為目的，被加工工件的輪廓精度和位置精度都受到進給運動的傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性的直接影響。進給運動是 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)，還要在進給運動的末端加上位置檢測系統(tǒng)，并將測量的實際位移反饋到控制系統(tǒng)中，以使運動準確。回轉工作臺的作用：按照數(shù)控裝置的指令做回轉分度或連續(xù)回轉進給。導軌的作用：起導向及支承作用，它的精度、剛度及結構形式等對機床的加工精度和承載能力有直接影響。為了數(shù)控機床具有較高的加工精度和較大的承載能力，要求其導軌具有較高的導向精度、足夠的剛度、良好的、良好的低速運動平穩(wěn)性，同時應盡量使導軌結構簡單，便于制造、調整和維護。數(shù)控機床常用的導軌按其接觸面間摩擦性質的不同可分為滑動導軌和滾動導軌。在數(shù)控機床上常用的滑動導軌有液體靜壓導軌、氣體靜壓導軌和貼塑導軌。

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

2)氣體靜壓導軌：在兩導軌工作面間通人具有恒定壓力的氣體，使兩導軌面形成均勻分離，以的運動這種導軌摩擦系數(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，故常用于負荷不大的場合。

3)貼塑導軌：在動導軌的摩擦表面上貼上一層由塑料等其它化學材料組成的塑料薄膜軟帶，其優(yōu)點是 導軌面的摩擦系數(shù)低，且動靜摩擦系數(shù)接近，不易產生爬行現(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；、化學穩(wěn)定性、可加工性能好；工藝簡單、成本低。滾動導軌的較大優(yōu)點是 摩擦系數(shù)很小，一般為0.0025一0.005，比貼塑料導軌還小很多，且動、靜摩擦系數(shù)很接近，因而運動輕便靈活，在很低的運動速度下都不出現(xiàn)爬行，低速運動平穩(wěn)性好，位移精度和定位。滾動導軌的缺點是 抗振性差，結構比較復雜，制造成本較高。近年來數(shù)控機床愈來愈多地采用由廠家生產的直線滾動導軌副或滾動導軌塊。這種導軌組件本身制造精度很高，對機床的安裝基面要求不高，安裝、調整都非常方便。