20世紀(jì)80年代，美國通過下一代控制器(NGC)計(jì)劃提出了開放體系結(jié)構(gòu)控制器的概念，激發(fā)了人們開發(fā)新一代數(shù)控，即開放式數(shù)控的研究熱潮。國內(nèi)外對(duì)開放式數(shù)控的體系結(jié)構(gòu)以及具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究。目前，其研究已超過了開放式數(shù)控的內(nèi)涵，數(shù)控系統(tǒng)朝著開放式、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)一直采用的ISO 6983標(biāo)準(zhǔn)(G、M代碼)已不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的需要。這種面向運(yùn)動(dòng)和開關(guān)控制的數(shù)控程序限制了CNC系統(tǒng)的開放性和智能化發(fā)展，同時(shí)也使得CNC與CAX技術(shù)之間形成了瓶頸， STEP-NC的概念正是在這種背景下提出的。
盡管現(xiàn)代CAD/CAM系統(tǒng)以及CNC控制各自的性能都已經(jīng)大大提高，但其依然還是采用G、M代碼的IS06983標(biāo)準(zhǔn)作為編程的數(shù)據(jù)接口，這種數(shù)據(jù)接口造成了當(dāng)前CNC系統(tǒng)主要存在以下的問題:
①現(xiàn)場(chǎng)編程或修改非常困難，對(duì)于較復(fù)雜的加工對(duì)象，G、M代碼一般需要事先由后處理程序生成，增加了信息流失或出錯(cuò)的可能性。
②G、M代碼只定義了數(shù)控沖床的運(yùn)動(dòng)和開關(guān)動(dòng)作，不包含產(chǎn)品數(shù)據(jù)的其他信息，因此CNC系統(tǒng)根本不可能獲得完整的產(chǎn)品信息，更不可能事先智能化。
③從CAD/CAM系統(tǒng)到CNC系統(tǒng)的傳輸過程是單向的，難以支持先進(jìn)制造模式。
④由于覆蓋面太窄，廠商不得不開發(fā)各自的擴(kuò)充功能和專有指令，造成不同數(shù)控系統(tǒng)之間互不兼容。
⑤不支持基于樣條數(shù)據(jù)的五軸鏡削和高速加工。⑥生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長，生產(chǎn)效率低。
STEP-NC發(fā)展概況
TEP-NC將產(chǎn)品信息的表達(dá)與交換的國際標(biāo)準(zhǔn)STEP (standard for the exchange of product model data)擴(kuò)展至CNC領(lǐng)域。1997年，歐共體的OPTIMAL計(jì)劃( optimised preparation of manufacturing information with multi-level CAM-CNC coupling)定義了第一 版STEP-NC鏡削接口標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)的STEP-NC研究項(xiàng)目提供了基礎(chǔ)。1999年1月，歐共體又啟動(dòng)了為期3年的STEP-NC研究項(xiàng)目，在OPTIMAL計(jì)劃中用STEP標(biāo)準(zhǔn)所定義的鏡削接口數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，研究開發(fā)適合鏡、車、磨、放電加工、快速成形、木材和玻璃加工的標(biāo)準(zhǔn)接口。美國STEP Tools公司也開發(fā)了一種支持STEP數(shù)據(jù)共享的XML編程技術(shù)，至2000年8月，在網(wǎng)絡(luò)上提供了約10000個(gè)免費(fèi)的STEP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序，并集成到了PDM軟 件ST - Reposi tory中，旨在方便地從Internet上對(duì)STEP數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
從2000年開始， STEP TJols公司在美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)協(xié)會(huì)的幫助下，展開了一個(gè)為期3年的“超級(jí)模型”項(xiàng)目，其目標(biāo)是建立一個(gè)適合鏡、車的數(shù)據(jù)庫和軟件工具，驗(yàn)證CNC 數(shù)控沖床能夠直接讀取三維設(shè)計(jì)和制造數(shù)據(jù)，從而快速、安全和智能化地制造零件。為了CAD、CAM、CNC控制器能隨時(shí)地提取或?qū)懭霐?shù)據(jù)，他們開發(fā)了STEP-NC數(shù)據(jù)庫的操作規(guī)范體系和自身維護(hù)與管理體系。2000年末，他們?cè)菔玖死?quot;超級(jí)模型"進(jìn)行鏡削特定特征加工對(duì)象的全過程一一"超級(jí)模型"從一個(gè)FB Mach CAM系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)，然后一臺(tái)改造過的Bridgeport CNC控制器通過"超級(jí)模型"的智能接口讀取STEP-NC數(shù)據(jù)后直接控制鏡床進(jìn)行加工。目前他們正在進(jìn)行完善和擴(kuò)展工作，以適用于各種加工。此外，他們還與Lawrence Livermore國家實(shí)驗(yàn)室合作，正在OMAC的基礎(chǔ)上開發(fā)STEP-NC接口。
2000年6月，韓國POHANG科技大學(xué)的STEP-NC技術(shù)國家研究實(shí)驗(yàn)室NRLSNT
(National Research Lab for step NC Technology)也開始了為期5年的STEP小JC研究計(jì)劃， 重點(diǎn)開展車削的STEP-NC，從數(shù)據(jù)模型到智能化加工相關(guān)技術(shù)的研究。
目前較具代表性的研究項(xiàng)目有歐洲的STEP-NC項(xiàng)目、美國的Super Modal項(xiàng)目、日本的Digital Master項(xiàng)目等。在上述國家研究成果的基礎(chǔ)上，目前已形成了部分國際標(biāo)準(zhǔn)草案(IS(}-DIS-14649)，有關(guān)基本規(guī)則與恍削加工的標(biāo)準(zhǔn)(草案)已完成，包括基本概念和規(guī)則(Part1)、通用標(biāo)準(zhǔn)(Part 10)、數(shù)控鏡削加工工藝(Part 11)、鏡削刀具(Part 111)等。