隨著科學技術(shù)的發(fā)展,對生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求,機床電氣控制裝置也在不斷地更新。在控制方法上從手動控制到自動控制;在控制功能上從簡單到復雜;在操作上由笨重到輕巧;從控制原理上由單一的有觸點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),不斷地推動著機床電氣控制技術(shù)的發(fā)展。
在20世紀的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),實現(xiàn)對機床的起動、停止、有級調(diào)速等控制。繼電器—接觸器控制的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護方便、抗干擾能力強。因此,廣泛應用于各類機床和機械設備。采用它不僅可以方便地實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化,而且還可以實現(xiàn)集中控制和遠距離控制。目前,在我國繼電器—接觸器控制仍然是機床和其它機械設備最基本的電氣控制形式之一。繼電器—接觸器控制系統(tǒng)的缺點是:由于是固定接線形式,故在進行程序控制時,改變控制程序不方便、靈活性差;采用有觸點開關(guān),動作頻率低,觸點易損壞,可靠性差。到了20世紀40年代至50年代,出現(xiàn)了交磁放大機—電動機控制,這是一種閉環(huán)反饋系統(tǒng),當輸出量與給定量發(fā)生偏差時就自動調(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,不僅減少了機電設備和占地面積,而且耗電少、效率高,已完全取代了交磁放大機—電動機系統(tǒng)。在實際生產(chǎn)中,由于大量存在一些用開關(guān)量控制的簡單的程序控制過程,而實際生產(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。電子計算機控制系統(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)復雜、使用不便、抗干擾能力差、成本較高等缺陷,尤其對上述簡單的過程控制有“大材小用”和不經(jīng)濟等問題。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)而又遠比計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的自動化裝置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)展和應用,上述控制技術(shù)也發(fā)生了根本的變化,在20世紀70年代出現(xiàn)了用軟件手段來實現(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惡劣的工業(yè)環(huán)境;由于它兼?zhèn)淞擞嬎銠C控制和繼電控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點,故目前世界各國已作為一種標準化通用設備普遍應用于工業(yè)控制。
自微處理器和微型計算機問世以來,微型計算機已成為人類生活中普遍應用的工具;從人造衛(wèi)星的發(fā)射到日常生活的應用中,從科學計算到兒童玩具,都有微型計算機的蹤跡。微型計算機的應用之所以發(fā)展得如此迅速,一個重要的原因是其性能價格比在各種類型的計算機中占有領(lǐng)先地位。微型計算機以價廉物美、可靠性高、維護方便、小巧靈活而深受歡迎。目前,微型計算機已廣泛應用于機床的局部控制或整機控制中,減少了機械部件,提高了生產(chǎn)效率,減輕了工人的勞動強度,成為機床電氣控制系統(tǒng)的主要發(fā)展方向,其中數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)就是典型的例子。
為了解決占機械加工總量80%左右的單件和小批量生產(chǎn)的自動化,以提高勞動效率,提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低勞動強度為目的,在50年代就出現(xiàn)了數(shù)控機床。數(shù)控機床是一種具有廣泛通用性的高效率自動化機床,它綜合應用了電子技術(shù)、檢測技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制和機床結(jié)構(gòu)設計等各個技術(shù)領(lǐng)域的最新技術(shù)成就。目前又在一般數(shù)控機床的基礎(chǔ)上,發(fā)展成為附帶自動換刀,自適應控制等功能的復雜數(shù)控系列產(chǎn)品,稱為加工中心。它能對多道工序的工件進行連續(xù)加工,節(jié)省了夾具,縮短了裝夾定位、對刀等輔助時間,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現(xiàn)順序加工的自動機床、組合機床和專用機床。
用小型通用計算機去控制某一特定對象時,要依靠事前存放在存儲器內(nèi)的系統(tǒng)程序。而數(shù)控裝置則依靠程序來實現(xiàn)對具體機床的控制,對不同的控制對象和不同的功能要求只需要改變預先存放的系統(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)控機床一個明顯優(yōu)點,同時系統(tǒng)能將全部加工程序一次輸入存儲器,可避免逐段閱讀程序容易出錯的弊病,并能簡化程序設計和修改。專用計算機控制系統(tǒng)中還放置了各種診斷程序,進行故障預檢及自動查找,提高了設備的可靠性并便于維修。
隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展,數(shù)控機床的應用日益廣泛,進一步推動了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展,因此產(chǎn)生了自動編程系統(tǒng)、計算機數(shù)控系統(tǒng)(cnc)、計算機群控系統(tǒng)(dnc)和柔性制造系統(tǒng)(fms)。fms是把一群數(shù)控機床與工件、刀具、夾具等用自動傳遞線連接起來,并在計算機的統(tǒng)一控制下形成一個管理和制造相結(jié)合的生產(chǎn)整體,這樣就組成了計算機群控自動線,或稱為柔性制造系統(tǒng)。當今興起的計算機集成制造系統(tǒng)(cims),設計制造一體化(cad/cam)是機械制造自動化的高級階段,可實現(xiàn)產(chǎn)品從設計到制造的全部自動化。