數(shù)控機床一般由NC控制體系、伺服驅(qū)動體系和反響檢測體系3 部分組成。數(shù)控機床對方位體系要求的伺服功用包括：定位速度和概括切削進給速度;定位精度和概括切削精度;精加工的外表粗糙度;在外界攪擾下的安穩(wěn)性。這些要求首要取決于伺服體系的靜態(tài)、動態(tài)特性。對閉環(huán)體系來說，總希望體系有較高的動態(tài)精度，即當體系有一個較小的方位差錯時，機床移動部件會敏捷反響。下面就方位控制體系影響數(shù)控機床加工要求的幾個方面進行論說。

　　1、 加工精度

　　精度是機床有必要保證的一項功用目標。方位伺服控制體系的方位精度在很大程度上決議了數(shù)控機床的加工精度。因而方位精度是一個極為重要的目標。為了保證有滿足的方位精度，一方面是正確挑選體系中開環(huán)擴大倍數(shù)的大小，另一方面是對方位檢測元件提出精度的要求。因為在閉環(huán)控制體系中，關(guān)于檢測元件自身的差錯和被檢丈量的差錯是很難區(qū)分出來的，反響檢測元件的精度對體系的精度常常起著決議性的效果?？梢哉f，數(shù)控機床的加工精度首要由檢測體系的精度決議。位移檢測體系能夠丈量的最小位移量稱做分辨率。分辨率不僅取決于檢測元件自身，也取決于丈量線路。在設(shè)計數(shù)控機床、尤其是高精度或大中型數(shù)控機床時，有必要精心選用檢測元件。所挑選的丈量體系的分辨率或脈沖當量，一般要求比加工精度高一個數(shù)量級?？傊呔鹊目刂企w系有必要有高精度的檢測元件作為保證。例如，數(shù)控機床中常用的直線感應(yīng)同步器的精度已可達±0.0001mm，即0.1µm，靈敏度為0.05µm，重復精度0.2µm;而圓型感應(yīng)同步器的精度可達0.5N，靈敏度0.05N，重復精度0.1N。

　　2、 開環(huán)擴大倍數(shù)

　　在典型的二階體系中，阻尼系數(shù)x=1/2(KT)-1/2，速度穩(wěn)態(tài)差錯e(∞)=1/K，其中K為開環(huán)擴大倍數(shù)，工程上多稱作開環(huán)增益。明顯，體系的開環(huán)擴大倍數(shù)是影響伺服體系的靜態(tài)、動態(tài)目標的重要參數(shù)之一。

　　一般情況下，數(shù)控機床伺服機構(gòu)的擴大倍數(shù)取為20～30(1/S)。一般把K>20 規(guī)模的伺服體系稱為低擴大倍數(shù)或軟伺服體系，多用于點位控制。而把K<20 的體系稱為高擴大倍數(shù)或硬伺服體系，應(yīng)用于概括加工體系。

　　假若為了不影響加工零件的外表粗糙度和精度，希望階躍響應(yīng)不產(chǎn)生振蕩，即要求是取值大一些，開環(huán)擴大倍數(shù)K就小一些;若從體系的快速性出發(fā)，希望x挑選小一些，即希望開環(huán)擴大倍數(shù)～增加些，一起K值的增大對體系的穩(wěn)態(tài)精度也能有所進步。因而，對K值的選取是必需歸納考慮的問題。換句話說，并非體系的擴大倍數(shù)愈高愈好。當輸入速度驟變時，高擴大倍數(shù)可能導致輸出劇烈的變動，機械設(shè)備要受到較大的沖擊，有的還可能引起體系的安穩(wěn)性問題。這是因為在高階體系中體系安穩(wěn)性對K值有取值規(guī)模的要求。低擴大倍數(shù)體系也有一定的優(yōu)點，例如體系調(diào)整比較容易，結(jié)構(gòu)簡略，對擾動不敏感，加工的外表粗糙度好。

　　3、 進步可靠性

　　數(shù)控機床是一種高精度、高效率的自動化設(shè)備，假如發(fā)生毛病其丟失就更大，所以進步數(shù)控機床的可靠性就顯得尤為重要?？煽慷仁窃u價可靠性的首要定量目標之一，其界說為：產(chǎn)品在規(guī)則條件下和規(guī)則時刻內(nèi)，完成規(guī)則功用的概率。對數(shù)控機床來說，它的規(guī)則條件是指其環(huán)境條件、作業(yè)條件及作業(yè)方式等，例如溫度、濕度、振蕩、電源、攪擾強度和操作規(guī)程等。這里的功用首要指數(shù)控機床的運用功用，例如數(shù)控機床的各種機能，伺服功用等。

　　均勻毛病(失效)間隔時刻(MTBF)是指發(fā)生毛病經(jīng)修補或替換零件還能持續(xù)作業(yè)的可修復設(shè)備或體系，從一次毛病到下一次毛病的均勻時刻，數(shù)控機床常用它作為可靠性的定量目標。因為數(shù)控設(shè)備選用微機后，其可靠性大大進步，所以伺服體系的可靠性就相對杰出。它的毛病首要來自伺服元件及機械傳動部分。一般液壓伺服體系的可靠性比電氣伺服體系差，電磁閥、繼電器等電磁元件的可靠性較差，應(yīng)盡量用無接觸點元件替代。

　　現(xiàn)在數(shù)控機床因受元件質(zhì)量、工藝條件及費用等限制，其可靠性還不很高。為了使數(shù)控機床能得到工廠的歡迎，有必要進一步進步其可靠性，然后進步其運用價值。在設(shè)計伺服體系時，有必要按設(shè)計的技能要求和可靠性挑選元器件，并按嚴厲的測驗檢驗進行篩選，在機械互鎖設(shè)備等方面，有必要給予密切注意，盡量削減因機械部件引起的毛病。

　　4、 寬規(guī)模調(diào)速

　　在數(shù)控機床的加工中，伺服體系為了一起滿足高速快移和單步點動，要求進給驅(qū)動具有滿足寬的調(diào)速規(guī)模。

　　單步點動作為一種輔佐作業(yè)方式常常在作業(yè)臺的調(diào)整中運用。

　　伺服體系在低速情況下完成平穩(wěn)進給，則要求速度有必要大于“死區(qū)”規(guī)模。所謂“死區(qū)”指的是因為靜摩擦力的存在使體系在很小的輸入下，電機戰(zhàn)勝不了這摩擦力而不能滾動。此外，還因為存在機械間隙，電機盡管滾動，但拖板并不移動，這些現(xiàn)象也可用“死區(qū)”來表達。

　　設(shè)死區(qū)規(guī)模為a，則最低速度Vmin，應(yīng)滿足Vmin≥a，因為a≤dK，d為脈沖當量(mm/脈沖);K為開環(huán)擴大倍數(shù)，則

　　Vmin≥dK

　　若取d=0.01mm/脈沖，K=30×1/S，則最低速度

　　Vmin≥a=30×0.01mm/min=18mm/min

　　伺服體系最高速度的挑選要考慮到機床的機械允許邊界和實際加工要求，高速度固然能進步生產(chǎn)率，但對驅(qū)動要求也就更高。此外，從體系控制視點看也有一個檢測與反響的問題，尤其是在計算機控制體系中，有必要考慮軟件處理的時刻是否滿足。

　　因為fmax=fmax/d

　　式中：fmax為最高速度的脈沖頻率，kHz;vmax為最高進給速度，mm/min;d為脈沖當量，mm。

　　又設(shè)D為調(diào)速規(guī)模，D=vmax/vmin，得

　　fmax =Dvmin/d=DKd/d=DK

　　因為頻率的倒數(shù)就是兩個脈沖的間隔時刻，對應(yīng)于最高頻率fmax的倒數(shù)則為最小的間隔時刻tmin，即tmin=1/DK。明顯，體系有必要在tmin內(nèi)通過硬件或軟件完成方位檢測與控制的操作。對最高速度而言，vmax的取值是受到tmin的束縛。

　　一個較好的伺服體系，調(diào)速規(guī)模D往往可到達800～1000。當今最先進的水平是在脈沖當量d=1µm的條件下，進給速度從0～240m/min規(guī)模內(nèi)接連可調(diào)。

　　5、 定論

　　上述幾方面對數(shù)控機床方位伺服體系所要求的伺服功用進行了剖析，并提出了體系安穩(wěn)運行的可靠性目標，該研究結(jié)果可用于伺服數(shù)控體系的設(shè)計，也可用于現(xiàn)有數(shù)控機床的改造以進步其作業(yè)精度。