数控机床的按伺服系统的控制方式分类

　　数控机床按照对被控制量有无检测反馈装置可以分为开环和闭环两种。在闭环系统中，根据测量装置安放的位置又可以将其分为全闭环和半闭环两种。在开环系统的基础上，还发展了一种开环补偿型数控系统。
开环控制数控机床。在开环控制中，机床没有检测反馈装置（见图1—4）。

图1—4 开环控制系统框图 
　　 数控装置发出信号的流程是单向的，所以不存在系统稳定性问题。也正是由于信号的单向流程,它对 机床移动部件的实际位置不作检验，所以机床加工精度不高，其精度主要取决于伺服系统的性能。 工作过程是: 输入的数据经过数控装置运算分配出指令脉冲,通过伺服机构(伺服元件常为步进电机)使被控工作台移动。
　　这种机床工作比较稳定、反应迅速、调试方便、维修简单，但其控制精度受到限制。 它适用于一般要求的中、小型数控机床。
闭环控制数控机床。由于开环控制精度达不到精密机床和大型机床的要求，所以必须检测它的实际工作位置，为此，在开环控制数控机床上增加检测反馈装置，在加工中时刻检测机床移动部件的位置，使之和数控装置所要求的位置相符合，以期达到很高的加工精度。
　　闭环控制系统框图如图1—5所示。图中A为速度测量元件， C为位置测量元件。当指令值发送到位置比较电路时，此时若工作台没有移动，则没有反馈量，指令值使得伺服电机转动，通过A将速度反馈信号送到速度控制电路，通过C将工作台实际位移量反馈回去，在位置比较电路中与指令值进行比较，用比较的差值进行控制，直至差值消除时为止，最终实现工作台的精确定位。这类机床的优点是精度高、速度快，但是调试和维修比较复杂。其关键是系统的稳定性，所以在设计时必须对稳定性给予足够的重视。

图1—5 闭环控制系统框图
 
(1)   可以通用。因而灵活性和适应性强，也便于批量生产，模块化的软、硬件，提高了系统的质量和可靠性。所以，现代数控机床都采用 CNC 装置。 半闭环控制数控机床。半闭环控制系统的组成如图1—6所示。

图1—6 半闭环控制系统框图 
 
　　这种控制方式对工作台的实际位置不进行检查测量，而是通过与伺服电机有联系的测量元件，如测速发电机 A 和光电编码盘 B( 或旋转变压器 ) 等间接检测出伺服电机的转角，推算出工作台的实际位移量，图 1—6 半闭环控制系统框图用此值与指令值进行比较，用差值来实现控制 。 从图 1—6 可以看出，由于工作台没有完全包括在控制回路内，因而称之为半闭环控制。这种控制方式介于开环与闭环之间，精度没有闭环高，调试却比闭环方便。
(2)   开环补偿型数控机床。将上述三种控制方式的特点有选择地集中起来，可以组成混合控制的方案 。这在大型数控机床中是人们多年研究的题目，现在已成为现实。因为，大型数控机床，需要高得多的进给速度和返回速度，又需要相当高的精度。如果只采用全闭环的控制，机床传动链和工作台全部置于控制环节中，因素十分复杂，尽管安装调试多经周折，仍然困难重重。为了避开这些矛盾，可以采用混合控制方式。在具体方案中它又可分为两种形式：一是开环补偿型；一是半闭环补偿型。这里仅将开环补偿型控制数控机床加以介绍。
(3) 图1—7为开环补偿型控制方式的组成框图。它的特点是：基本控制选用步进电机的开环控制伺服机构，附加一个校正伺服电路。通过装在工作台上的直线位移测量元件的反馈信号来校正机械系统的误差。

图1—7 开环补偿型控制框图