不同类型进给伺服系统分类

1.开环数控系统

典型的开环数控系统如图1-6所示。开环数控系统一般以功率步进电动机作为伺服驱动单元，当数控系统插补结果需要某一坐标轴运动一个单位长度时，向该轴伺服电路输出一个进给脉冲，经环形分配和功率放大后，驱动步进电动机转动一个步距，再经减速齿轮带动丝杠旋转，并通过丝杠螺母副传动，带动丝杠旋转，工作台移动一个单位长度，这个单位长度通常称为脉冲当量，工作台的移动量与进给脉冲的数量成正比。这种系统没有位置测量装置，信号是单向的，系统稳定性好，无位置反馈，其主要精度取决于进给驱动系统和机械传动机构的性能和精度，对高精度的数控机床往往不能满足要求，但这类系统具有结构简单、工作稳定、维修容易、价格低廉等优点。在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到较多应用，一般用于经济型数控机床。

图1-6 开环数控系统

2.半闭环数控系统

半闭环数控系统的位置采样点如图1-7所示，采用装在丝杠上或伺服电动机上的角位移测量元件，间接地测量工作台的移动量，半闭环是将电动机轴或丝杠的转动量与数控系统的命令相比较，而另一部分：丝杠—螺母—工作台的移动量不受闭环控制，故称半闭环。半闭环数控系统不包括或只包括少量机械传动环节，因此有稳定的控制性能。其稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好，由于通过采样旋转角度而不是采样运动部件的实际位置进行测量，因此，丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的误差难以消除，为了获得满意的精度，可采用误差补偿的方法。半闭环系统精度低于闭环，但其结构简单，调试方便，稳定性好，角位移测量元件价廉，所以配备传动精度较高的齿轮，滚珠丝杠的半闭环系统在现代CNC机床中得到了广泛应用。

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图1-7 半闭环数控系统的位置采样点

3.全闭环数控系统

全闭环数控系统（图1-8）直接对运动部件的实际位置进行检测，采用的是直

图1-8 全闭环数控系统

线位移测量元件。从理论上讲，全闭环系统可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量。闭环伺服系统的精度取决于测量元件的精度，具有很高的位置控制精度。但实际上位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙都是非线性的，故很容易造成系统的不稳定，影响系统的精度，使闭环系统的设计、安装和调试都相当困难。这类系统主要用于精度要求很高的数控镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。