按控制方式分类的伺服系统

伺服系统包括驱动机构和机床移动部件，它是数控系统的执行部分，按其控制原理可分为三类。

1.开环控制系统（Open Loop Control System）

典型的开环伺服系统如图1-10所示，是采用步进电动机的伺服系统，对于数控装置发来的每一个进给脉冲经驱动线路放大并驱动步进电动机转动一个步距（即一个固定的角度如1.5°）再经减速齿轮带动丝杠旋转，并通过丝杠螺母副传动使工作台移动。可以看出工作台的移动量与进给脉冲的数量成正比。显然这种开环系统的精度完全依赖于步进电动机的步距精度及齿轮、丝杠的传动精度，它没有测量反馈矫正措施，所以对高精度的数控机床往往不能满足要求，但开环系统的结构简单、调试容易、造价低，在数控机床的发展过程中占有一定的重要地位，现在仍普遍采用。

图1-10 开环伺服系统方框图

2.半闭环控制系统（Semi-closed Loop Control System）

如图1-11所示，采用装在丝杠上或伺服电动机上的角位移测量元件测量丝杠或电动机轴的转动量间接地测量工作台的移动量。它的优点就是不论工作台位移的长短，角位移测量元件制成360°可循环使用。

半闭环的意思就是用丝杠（或电动机轴）的转动量与数控装置的命令相比较（闭环），而另一部分丝杠—螺母—工作台的移动量不受闭环控制（开环），故称为半闭环，显然，从理论上讲半闭环的精度低于闭环，但半闭环调试方便，稳定性好，角位移的测量元件简单、廉价，所以配备传动精度较高的齿轮、丝杠的半闭环系统得到广泛应用。(www.xing528.com)

图1-11 半闭环伺服系统方框图

3.闭环控制系统（Closed Loop Control System）

如图1-12所示，采用直线位移测量元件，测量机床移动部件工作台（或主轴箱）的位置并将测量结果送回与数控装置命令的移动量相比较，二者不相等有差值时，将此差值放大控制伺服电动机带工作台继续移动；直至测量值与命令值相等差值为零或接近于零时停止移动。从理论上讲闭环伺服系统的精度取决于测量元件的精度，但实际上机床的结构、传动装置以及传动间隙等非线性因素都会影响精度，严重的还会使闭环伺服系统的品质下降甚至引起振荡。

图1-12 闭环伺服系统方框图