數控機床的按伺服系統的控制方式分類

　　數控機床按照對被控制量有無檢測反饋裝置可以分為開環和閉環兩種。在閉環系統中，根據測量裝置安放的位置又可以將其分為全閉環和半閉環兩種。在開環系統的基礎上，還發展了一種開環補償型數控系統。
開環控制數控機床。在開環控制中，機床沒有檢測反饋裝置（見圖1—4）。

圖1—4 開環控制系統框圖 
　　 數控裝置發出信號的流程是單向的，所以不存在系統穩定性問題。也正是由于信號的單向流程,它對 機床移動部件的實際位置不作檢驗，所以機床加工精度不高，其精度主要取決于伺服系統的性能。 工作過程是: 輸入的數據經過數控裝置運算分配出指令脈沖,通過伺服機構(伺服元件常為步進電機)使被控工作臺移動。
　　這種機床工作比較穩定、反應迅速、調試方便、維修簡單，但其控制精度受到限制。 它適用于一般要求的中、小型數控機床。
閉環控制數控機床。由于開環控制精度達不到精密機床和大型機床的要求，所以必須檢測它的實際工作位置，為此，在開環控制數控機床上增加檢測反饋裝置，在加工中時刻檢測機床移動部件的位置，使之和數控裝置所要求的位置相符合，以期達到很高的加工精度。
　　閉環控制系統框圖如圖1—5所示。圖中A為速度測量元件， C為位置測量元件。當指令值發送到位置比較電路時，此時若工作臺沒有移動，則沒有反饋量，指令值使得伺服電機轉動，通過A將速度反饋信號送到速度控制電路，通過C將工作臺實際位移量反饋回去，在位置比較電路中與指令值進行比較，用比較的差值進行控制，直至差值消除時為止，最終實現工作臺的精確定位。這類機床的優點是精度高、速度快，但是調試和維修比較復雜。其關鍵是系統的穩定性，所以在設計時必須對穩定性給予足夠的重視。

圖1—5 閉環控制系統框圖
 
(1)   可以通用。因而靈活性和適應性強，也便于批量生產，模塊化的軟、硬件，提高了系統的質量和可靠性。所以，現代數控機床都采用 CNC 裝置。 半閉環控制數控機床。半閉環控制系統的組成如圖1—6所示。

圖1—6 半閉環控制系統框圖 
 
　　這種控制方式對工作臺的實際位置不進行檢查測量，而是通過與伺服電機有聯系的測量元件，如測速發電機 A 和光電編碼盤 B( 或旋轉變壓器 ) 等間接檢測出伺服電機的轉角，推算出工作臺的實際位移量，圖 1—6 半閉環控制系統框圖用此值與指令值進行比較，用差值來實現控制 。 從圖 1—6 可以看出，由于工作臺沒有完全包括在控制回路內，因而稱之為半閉環控制。這種控制方式介于開環與閉環之間，精度沒有閉環高，調試卻比閉環方便。
(2)   開環補償型數控機床。將上述三種控制方式的特點有選擇地集中起來，可以組成混合控制的方案 。這在大型數控機床中是人們多年研究的題目，現在已成為現實。因為，大型數控機床，需要高得多的進給速度和返回速度，又需要相當高的精度。如果只采用全閉環的控制，機床傳動鏈和工作臺全部置于控制環節中，因素十分復雜，盡管安裝調試多經周折，仍然困難重重。為了避開這些矛盾，可以采用混合控制方式。在具體方案中它又可分為兩種形式：一是開環補償型；一是半閉環補償型。這里僅將開環補償型控制數控機床加以介紹。
(3) 圖1—7為開環補償型控制方式的組成框圖。它的特點是：基本控制選用步進電機的開環控制伺服機構，附加一個校正伺服電路。通過裝在工作臺上的直線位移測量元件的反饋信號來校正機械系統的誤差。

圖1—7 開環補償型控制框圖