數(shù)控機(jī)床的按伺服系統(tǒng)的控制方式分類

　　數(shù)控機(jī)床按照對被控制量有無檢測反饋裝置可以分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。在閉環(huán)系統(tǒng)中，根據(jù)測量裝置安放的位置又可以將其分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種。在開環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，還發(fā)展了一種開環(huán)補(bǔ)償型數(shù)控系統(tǒng)。
開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。在開環(huán)控制中，機(jī)床沒有檢測反饋裝置（見圖1—4）。

圖1—4 開環(huán)控制系統(tǒng)框圖 
　　 數(shù)控裝置發(fā)出信號的流程是單向的，所以不存在系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。也正是由于信號的單向流程,它對 機(jī)床移動部件的實(shí)際位置不作檢驗(yàn)，所以機(jī)床加工精度不高，其精度主要取決于伺服系統(tǒng)的性能。 工作過程是: 輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)控裝置運(yùn)算分配出指令脈沖,通過伺服機(jī)構(gòu)(伺服元件常為步進(jìn)電機(jī))使被控工作臺移動。
　　這種機(jī)床工作比較穩(wěn)定、反應(yīng)迅速、調(diào)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(shù)控機(jī)床。
閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。由于開環(huán)控制精度達(dá)不到精密機(jī)床和大型機(jī)床的要求，所以必須檢測它的實(shí)際工作位置，為此，在開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床上增加檢測反饋裝置，在加工中時刻檢測機(jī)床移動部件的位置，使之和數(shù)控裝置所要求的位置相符合，以期達(dá)到很高的加工精度。
　　閉環(huán)控制系統(tǒng)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(dāng)指令值發(fā)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(jī)轉(zhuǎn)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(shí)際位移量反饋回去，在位置比較電路中與指令值進(jìn)行比較，用比較的差值進(jìn)行控制，直至差值消除時為止，最終實(shí)現(xiàn)工作臺的精確定位。這類機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是精度高、速度快，但是調(diào)試和維修比較復(fù)雜。其關(guān)鍵是系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以在設(shè)計時必須對穩(wěn)定性給予足夠的重視。

圖1—5 閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖
 
(1)   可以通用。因而靈活性和適應(yīng)性強(qiáng)，也便于批量生產(chǎn)，模塊化的軟、硬件，提高了系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性。所以，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都采用 CNC 裝置。 半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成如圖1—6所示。

圖1—6 半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖 
 
　　這種控制方式對工作臺的實(shí)際位置不進(jìn)行檢查測量，而是通過與伺服電機(jī)有聯(lián)系的測量元件，如測速發(fā)電機(jī) A 和光電編碼盤 B( 或旋轉(zhuǎn)變壓器 ) 等間接檢測出伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角，推算出工作臺的實(shí)際位移量，圖 1—6 半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖用此值與指令值進(jìn)行比較，用差值來實(shí)現(xiàn)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(nèi)，因而稱之為半閉環(huán)控制。這種控制方式介于開環(huán)與閉環(huán)之間，精度沒有閉環(huán)高，調(diào)試卻比閉環(huán)方便。
(2)   開環(huán)補(bǔ)償型數(shù)控機(jī)床。將上述三種控制方式的特點(diǎn)有選擇地集中起來，可以組成混合控制的方案 。這在大型數(shù)控機(jī)床中是人們多年研究的題目，現(xiàn)在已成為現(xiàn)實(shí)。因?yàn)椋�大型�?shù)控機(jī)床，需要高得多的進(jìn)給速度和返回速度，又需要相當(dāng)高的精度。如果只采用全閉環(huán)的控制，機(jī)床傳動鏈和工作臺全部置于控制環(huán)節(jié)中，因素十分復(fù)雜，盡管安裝調(diào)試多經(jīng)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(huán)補(bǔ)償型；一是半閉環(huán)補(bǔ)償型。這里僅將開環(huán)補(bǔ)償型控制數(shù)控機(jī)床加以介紹。
(3) 圖1—7為開環(huán)補(bǔ)償型控制方式的組成框圖。它的特點(diǎn)是：基本控制選用步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)控制伺服機(jī)構(gòu)，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(jī)械系統(tǒng)的誤差。

圖1—7 開環(huán)補(bǔ)償型控制框圖