隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求,機(jī)床電氣控制裝置也在不斷地更新。在控制方法上從手動(dòng)控制到自動(dòng)控制;在控制功能上從簡(jiǎn)單到復(fù)雜;在操作上由笨重到輕巧;從控制原理上由單一的有觸點(diǎn)硬接線繼電器控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)為以微處理器為中心的軟件控制系統(tǒng)。新的控制理論和新型電器及電子器件的出現(xiàn),不斷地推動(dòng)著機(jī)床電氣控制技術(shù)的發(fā)展。
在20世紀(jì)的20年代至30年代,借助繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成繼電器—接觸器控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的起動(dòng)、停止、有級(jí)調(diào)速等控制。繼電器—接觸器控制的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便、抗干擾能力強(qiáng)。因此,廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床和機(jī)械設(shè)備。采用它不僅可以方便地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化,而且還可以實(shí)現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)距離控制。目前,在我國繼電器—接觸器控制仍然是機(jī)床和其它機(jī)械設(shè)備最基本的電氣控制形式之一。繼電器—接觸器控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)是:由于是固定接線形式,故在進(jìn)行程序控制時(shí),改變控制程序不方便、靈活性差;采用有觸點(diǎn)開關(guān),動(dòng)作頻率低,觸點(diǎn)易損壞,可靠性差。到了20世紀(jì)40年代至50年代,出現(xiàn)了交磁放大機(jī)—電動(dòng)機(jī)控制,這是一種閉環(huán)反饋系統(tǒng),當(dāng)輸出量與給定量發(fā)生偏差時(shí)就自動(dòng)調(diào)整,系統(tǒng)的控制精度、快速性都有了提高。60年代出現(xiàn)了晶體管—晶閘管控制,發(fā)展到70年代成為集成電路放大器—晶閘管控制。由晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速性能大為改善,不僅減少了機(jī)電設(shè)備和占地面積,而且耗電少、效率高,已完全取代了交磁放大機(jī)—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。在實(shí)際生產(chǎn)中,由于大量存在一些用開關(guān)量控制的簡(jiǎn)單的程序控制過程,而實(shí)際生產(chǎn)工藝和流程又是經(jīng)常變化的,因此傳統(tǒng)的繼電器、接觸器控制系統(tǒng)常常不能滿足這種需要。電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的出現(xiàn),不僅提高了電氣控制的靈活性和通用性,而且其控制功能和控制精度都得到很大提高。但是在其初期,存在著系統(tǒng)復(fù)雜、使用不便、抗干擾能力差、成本較高等缺陷,尤其對(duì)上述簡(jiǎn)單的過程控制有“大材小用”和不經(jīng)濟(jì)等問題。因而,在60年代出現(xiàn)了一種能夠根據(jù)需要,方便地改變控制系統(tǒng)而又遠(yuǎn)比計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的自動(dòng)化裝置¾順序控制器。它是通過組合邏輯元件插接或編程來實(shí)現(xiàn)繼電器—接觸器控制線路功能的裝置,它能滿足程序經(jīng)常改變的控制要求,使控制系統(tǒng)具有較大的靈活性和通用性。但它還是使用硬件手段,裝置體積大,功能也受到一定的限制。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,上述控制技術(shù)也發(fā)生了根本的變化,在20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了用軟件手段來實(shí)現(xiàn)各種控制功能,以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器¾可編程序控制器,這種器件完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境;由于它兼?zhèn)淞擞?jì)算機(jī)控制和繼電控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點(diǎn),故目前世界各國已作為一種標(biāo)準(zhǔn)化通用設(shè)備普遍應(yīng)用于工業(yè)控制。
自微處理器和微型計(jì)算機(jī)問世以來,微型計(jì)算機(jī)已成為人類生活中普遍應(yīng)用的工具;從人造衛(wèi)星的發(fā)射到日常生活的應(yīng)用中,從科學(xué)計(jì)算到兒童玩具,都有微型計(jì)算機(jī)的蹤跡。微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用之所以發(fā)展得如此迅速,一個(gè)重要的原因是其性能價(jià)格比在各種類型的計(jì)算機(jī)中占有領(lǐng)先地位。微型計(jì)算機(jī)以價(jià)廉物美、可靠性高、維護(hù)方便、小巧靈活而深受歡迎。目前,微型計(jì)算機(jī)已廣泛應(yīng)用于機(jī)床的局部控制或整機(jī)控制中,減少了機(jī)械部件,提高了生產(chǎn)效率,減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,成為機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的主要發(fā)展方向,其中數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)就是典型的例子。
為了解決占機(jī)械加工總量80%左右的單件和小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化,以提高勞動(dòng)效率,提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低勞動(dòng)強(qiáng)度為目的,在50年代就出現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是一種具有廣泛通用性的高效率自動(dòng)化機(jī)床,它綜合應(yīng)用了電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制和機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的最新技術(shù)成就。目前又在一般數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上,發(fā)展成為附帶自動(dòng)換刀,自適應(yīng)控制等功能的復(fù)雜數(shù)控系列產(chǎn)品,稱為加工中心。它能對(duì)多道工序的工件進(jìn)行連續(xù)加工,節(jié)省了夾具,縮短了裝夾定位、對(duì)刀等輔助時(shí)間,提高了工效和產(chǎn)品質(zhì)量,并成功地取代了以往依靠模板、凸輪、專用夾具、刀具和定程擋塊來實(shí)現(xiàn)順序加工的自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床和專用機(jī)床。
用小型通用計(jì)算機(jī)去控制某一特定對(duì)象時(shí),要依靠事前存放在存儲(chǔ)器內(nèi)的系統(tǒng)程序。而數(shù)控裝置則依靠程序來實(shí)現(xiàn)對(duì)具體機(jī)床的控制,對(duì)不同的控制對(duì)象和不同的功能要求只需要改變預(yù)先存放的系統(tǒng)程序。用軟件方法來增加或改變控制系統(tǒng)的功能,使該系統(tǒng)具有很大的靈活性和柔性,這是數(shù)控機(jī)床一個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn),同時(shí)系統(tǒng)能將全部加工程序一次輸入存儲(chǔ)器,可避免逐段閱讀程序容易出錯(cuò)的弊病,并能簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)和修改。專用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中還放置了各種診斷程序,進(jìn)行故障預(yù)檢及自動(dòng)查找,提高了設(shè)備的可靠性并便于維修。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用日益廣泛,進(jìn)一步推動(dòng)了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展,因此產(chǎn)生了自動(dòng)編程系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(cnc)、計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)(dnc)和柔性制造系統(tǒng)(fms)。fms是把一群數(shù)控機(jī)床與工件、刀具、夾具等用自動(dòng)傳遞線連接起來,并在計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一控制下形成一個(gè)管理和制造相結(jié)合的生產(chǎn)整體,這樣就組成了計(jì)算機(jī)群控自動(dòng)線,或稱為柔性制造系統(tǒng)。當(dāng)今興起的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(cims),設(shè)計(jì)制造一體化(cad/cam)是機(jī)械制造自動(dòng)化的高級(jí)階段,可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造的全部自動(dòng)化。