自上世紀50年代以來(lái)，世界 閥門(mén)專(zhuān)機主要經(jīng)歷了數控NC(Numerical Control)和計算機數控CNC( ComputerNumerical Control ) 2個(gè)階段。數控NC階段主要經(jīng)歷了以下3代：第1代數控系統，始于50年代初年，系統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代數控系統，始于50年代末，以晶體管元件和印刷電路板廣泛應用于數控系統為標志。第3代數控系統，始于60年代中期，由于小規模集成電路的出現，使其體積變小、功耗降低，性提高，推動(dòng)了數控系統的進(jìn)一步發(fā)展。計算機數控CNC階段也經(jīng)歷了3代：第4代數控系統，始于70年代，當采用小型計算機的CNC裝置在芝加哥展覽會(huì )上露面時(shí)，標志著(zhù)CNC技術(shù)的問(wèn)世；第5代數控系統，始于70年代后期，中、大規模集成電路技術(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，并逐步應用于數控系統；第6代數控系統，始于90年代初，受通用微機技術(shù)發(fā)展的影響，數控系統正朝著(zhù)以個(gè)人計算機((PC)為基礎，向著(zhù)開(kāi)放化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化等方面進(jìn)一步發(fā)展。數控機床通常由控制系統、進(jìn)給伺服系統、檢測系統、機械傳動(dòng)系統及其他輔助系統組成。其中進(jìn)給伺服系統作為數控機床的重要功能部件，其性能是 決定數控機床加工性能的重要的技術(shù)指標。因此提高進(jìn)給伺服系統的動(dòng)態(tài)特性與靜態(tài)特性的品質(zhì)是 人們始終追求的目標。接下來(lái)主要介紹一下進(jìn)給伺服系統和機械傳動(dòng)系統的發(fā)展歷程。

　　 1、進(jìn)給伺服系統

進(jìn)給伺服系統是 以運動(dòng)部件的位置和速度作為控制量的自動(dòng)控制系統，它是 一個(gè)很典型的機電一體化系統，主要由位置控制單元、速度控制單元、驅動(dòng)元件(電機)、檢測與反饋單元和機械執行部件幾個(gè)部分組成。根據系統使用的電動(dòng)機的不同，進(jìn)給伺服系統分為4大類(lèi)伺服系統：步進(jìn)伺服系統，直流伺服系統，交流伺服系統，直線(xiàn)伺服系統步進(jìn)伺服系統。在20世紀60年代以前，步進(jìn)伺服系統是 以步進(jìn)電機驅動(dòng)的液壓伺服電動(dòng)機或是 以功率步進(jìn)電機直接驅動(dòng)為特征，伺服系統采用開(kāi)環(huán)控制。步進(jìn)伺服系統接受脈沖信號，它的轉速和轉過(guò)的角度取決于指令脈沖的頻率或個(gè)數。由于沒(méi)有檢測和反饋環(huán)節，步進(jìn)電機的精度取決于步距角的精度，齒輪傳動(dòng)間隙等，所以它的精度較低。而且步進(jìn)電機在低頻時(shí)易出現振動(dòng)現象，它的輸出力矩隨轉速升高而下降。又由于步進(jìn)伺服系統為開(kāi)環(huán)控制，步進(jìn)電機在啟動(dòng)頻率過(guò)高或負載過(guò)大時(shí)易出現“丟步”或“堵轉”現象，停止時(shí)轉速過(guò)高容易出現過(guò)沖的現象。另外步進(jìn)電機從靜止加速到工作轉速需要的時(shí)間也較長(cháng)，速度響應較慢。但是 由于其結構簡(jiǎn)單、易于調整、工作、價(jià)格較低的特點(diǎn)，在許多要求不高的場(chǎng)合還是 可以應用的。

60一70年代后，數控系統大多采用直流伺服系統。直流伺服電機具有良好的寬調速性能。輸出轉矩大，過(guò)載，伺服系統也由開(kāi)環(huán)控制發(fā)展為閉環(huán)控制，因而在工業(yè)及相關(guān)獲得了廣泛的運用。但是 ，隨著(zhù)現代工業(yè)的發(fā)展，其相應設備如數控機床、三面數控鏜孔機床、工業(yè)機器人等對電伺服系統提出越來(lái)越高的要求，尤其是 精度、性等性能。而傳統直流電動(dòng)機采用的是 機械式換向器，在應用過(guò)程中面臨很多問(wèn)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(shí)會(huì )產(chǎn)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(chǎn)生干擾。

交流伺服系統針對直流電動(dòng)機的缺點(diǎn)，人們一直在努力尋求以交流伺服電動(dòng)機取代具械換向器和電刷的直流伺服電動(dòng)機的方法，以滿(mǎn)足各種應用，尤其是 、伺服驅動(dòng)的需要。但是 由于交流電機具有強禍合、非線(xiàn)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(lái)，隨著(zhù)電子電力等各項技術(shù)的發(fā)展，特別是 現代控制理論的發(fā)展，在矢量控制算法方面的突破，原來(lái)一直困擾著(zhù)交流電動(dòng)機的問(wèn)題得以解決，交流伺服發(fā)展越來(lái)越快直線(xiàn)伺服系統永磁同步直線(xiàn)電機在推力、動(dòng)態(tài)性能、定位精度方面比其他直線(xiàn)電機優(yōu)越性，因而越來(lái)越多的用于直線(xiàn)伺服系統中。但由于直線(xiàn)伺服系統存在很大的參數攝動(dòng)和負載擾動(dòng)，此外還存在“邊端效應”等問(wèn)題，因此，采用傳統的比例或比例積分位置調節器的矢量控制系統很難滿(mǎn)足伺服系統的要求。

2、機械傳動(dòng)系統

機械傳動(dòng)系統由數控機床的主傳動(dòng)系統，進(jìn)給運動(dòng)系統，回轉工作臺與導軌組成。數控機床主傳動(dòng)系統的作用就是 產(chǎn)生不同的主軸切削速度以滿(mǎn)足不同的加工條件要求。主傳動(dòng)系統組成包括主軸電動(dòng)機、傳動(dòng)系統和主軸組件等。其中動(dòng)力源部分包括：電機；傳動(dòng)系統包括：定比傳動(dòng)機構、變速裝置；運動(dòng)控制裝置包括：離合器、制動(dòng)器；執行件包括：主軸等。進(jìn)給運動(dòng)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)給運動(dòng)的傳動(dòng)精度、靈敏度和穩定性的直接影響。進(jìn)給運動(dòng)是 數字控制系統的直接控制對象。對于閉環(huán)控制系統，還要在進(jìn)給運動(dòng)的末端加上位置檢測系統，并將測量的實(shí)際位移反饋到控制系統中，以使運動(dòng)更準確?；剞D工作臺的作用：按照數控裝置的指令做回轉分度或連續回轉進(jìn)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(dòng)平穩性，同時(shí)應盡量使導軌結構簡(jiǎn)單，便于制造、調整和維護。數控機床常用的導軌按其接觸面間摩擦性質(zhì)的不同可分為滑動(dòng)導軌和滾動(dòng)導軌。在數控機床上常用的滑動(dòng)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，多用于進(jìn)給運動(dòng)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(dòng)這種導軌摩擦系數小，不易引起發(fā)熱變形，但會(huì )隨空氣壓力波動(dòng)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(chǎng)合。

3)貼塑導軌：在動(dòng)導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 導軌面的摩擦系數低，且動(dòng)靜摩擦系數接近，不易產(chǎn)生爬行現象；塑料的阻尼性能好，具有吸收振動(dòng)能力，可減小振動(dòng)和噪聲；、化學(xué)穩定性、可加工性能好；工藝簡(jiǎn)單、成本低。滾動(dòng)導軌的較大優(yōu)點(diǎn)是 摩擦系數很小，一般為0.0025一0.005，比貼塑料導軌還小很多，且動(dòng)、靜摩擦系數很接近，因而運動(dòng)輕便靈活，在很低的運動(dòng)速度下都不出現爬行，低速運動(dòng)平穩性好，位移精度和定位。滾動(dòng)導軌的缺點(diǎn)是 抗振性差，結構比較復雜，制造成本較高。近年來(lái)數控機床愈來(lái)愈多地采用由廠(chǎng)家生產(chǎn)的直線(xiàn)滾動(dòng)導軌副或滾動(dòng)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。