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引言
任何國家、工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，zui基本的是依靠人員素質(zhì)、裝備精良和資源充足三者，而工業(yè)發(fā)展所*的裝備就是機(jī)床。機(jī)床的*、機(jī)床工業(yè)的實(shí)力強(qiáng)大，對(duì)一國工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的加速發(fā)展具有極其重大的戰(zhàn)略意義。數(shù)控機(jī)床作為其*代表，代表了機(jī)床行業(yè)發(fā)展的方向和未來。所以對(duì)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行分析與研究相當(dāng)重要，具有深遠(yuǎn)的意義。

 

機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的檢測(cè)裝置和反饋元件，通常安裝在機(jī)床的工作臺(tái)或絲杠上，相當(dāng)于普通機(jī)床的刻度和人的眼睛。它把機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際位移轉(zhuǎn)變成電信號(hào)反饋給數(shù)控裝置，供數(shù)控裝置與指令值比較產(chǎn)生誤差信號(hào)，以控制機(jī)床向消除該誤差的方向移動(dòng)。
 按有無檢測(cè)裝置，數(shù)控系統(tǒng)可以分為開環(huán)與閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，而按檢測(cè)裝置的安裝位置又可以分為閉環(huán)與半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。下面對(duì)幾種數(shù)控系統(tǒng)分別進(jìn)行分析與研究：

1 開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)
開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有檢測(cè)和反饋裝置，數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號(hào)是單向的，所以不存在系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。因?yàn)闊o位置反饋裝置，所以精度不高，其精度主要取決于伺服系統(tǒng)的性能。開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)具有工作穩(wěn)定，反應(yīng)迅速，調(diào)試方便，維修簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在精度和速度要求不高，驅(qū)動(dòng)力矩不大的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。但是長(zhǎng)期運(yùn)行或啟動(dòng)及結(jié)束時(shí)易產(chǎn)生丟步和超步的現(xiàn)象，很難提高加工精度。在我國，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床一般都采用開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。

2 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)
半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)是從驅(qū)動(dòng)裝置（常用伺服電機(jī)）或絲杠引出，通過采樣旋轉(zhuǎn)角度而不是采樣運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置進(jìn)行檢測(cè)。因此，由絲杠的螺距誤差和齒輪間隙引起的誤差難以消除。半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，因此可以獲得穩(wěn)定的控制性能，而機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)帶來的誤差可用誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ㄏ?，因此仍可以獲得比較滿意的精度。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)試方便，精度也較高，因而在現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床中得到了廣泛的應(yīng)用。

3 閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)
由于機(jī)械傳動(dòng)裝置的剛性、摩擦阻尼等非線性因素和傳動(dòng)間隙等都不包括在半閉環(huán)伺服系統(tǒng)環(huán)內(nèi)，因而其大部分傳動(dòng)間隙，彈性變形，滾珠絲杠螺母的誤差及滯后都對(duì)機(jī)床精度產(chǎn)生影響。為了解決這些問題，閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖1所示，是從機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件上直接引出，通過采樣運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置進(jìn)行檢測(cè)，可以消除整個(gè)放大和傳動(dòng)環(huán)節(jié)的誤差、間隙和失動(dòng)，因而具有很高的位置控制精度。但是由于位置環(huán)內(nèi)的許多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試都相當(dāng)困難。閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)主要應(yīng)用于精度要求很高的精鏜床、超精車床、超精磨床等。

4 雙閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)
雙閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)是半閉環(huán)和閉環(huán)控制相結(jié)合的產(chǎn)物，不僅具有高精度的位置控制功能，而且還具有*的穩(wěn)定性和易調(diào)試性，其系統(tǒng)組成如圖2所示。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是，整個(gè)系統(tǒng)由內(nèi)外兩個(gè)位置環(huán)組成，其中內(nèi)部閉環(huán)為轉(zhuǎn)角位置閉環(huán)，其檢測(cè)元件為裝于電機(jī)軸上的光電編碼盤，驅(qū)動(dòng)裝置為交流伺服系統(tǒng)，由此構(gòu)成一以電機(jī)轉(zhuǎn)角θo為輸出，指令轉(zhuǎn)角θi為輸入的角度隨動(dòng)系統(tǒng)。外部位置閉環(huán)采用光柵、感應(yīng)同步器等線位移檢測(cè)元件直接獲得機(jī)床工作臺(tái)的位移信息，并以內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)角隨動(dòng)系統(tǒng)為驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。該數(shù)控系統(tǒng)即有較好的穩(wěn)定性，又可達(dá)到很高的控制精度，具有廣泛的適用范圍。