分类讨论：数控机床的不同类型

1.按加工工艺方法分类

（1）金属切削类数控机床

与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在着很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。

在普通数控机床上加装一个刀库和换刀装置就成为加工中心。加工中心进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如，铣、镗、钻加工中心，它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的，工件一次装夹后，可以对箱体零件的4面甚至5面进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。

（2）成型加工类数控机床

常见的成型加工主要应用于金属板材加工，这一类数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。

（3）特种加工类数控机床

除了切削加工数控机床以外，数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。

（4）其他机械设备

近年来，其他机械设备中也大量采用了数控技术，如：数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。

2.按驱动装置的特点分类

（1）开环控制数控机床

无位置反馈装置的数控机床称为开环控制数控机床。使用步进电动机（包括电液脉冲电动机）作为伺服执行元件，是其最明显的特点。在开环控制数控机床中，数控装置输出的脉冲，经过步进驱动器的环形分配器或脉冲分配软件的处理，并通过驱动电路进行功率放大后，控制步进电动机的角位移。步进电动机再经过减速装置（或直接连接）带动丝杠旋转，通过丝杠将角位移转换为移动部件的直线位移。因此，控制步进电动机的转角与转速，就可以间接控制移动部件的移动速度与位移量。图1-6为开环数控机床伺服驱动部分的结构原理图。

图1-6 开环控制(www.xing528.com)

开环控制系统的数控机床结构简单、成本较低。但是，系统对移动部件的实际位移量不进行监测，也不能进行误差校正。因此，步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精度。开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。

（2）半闭环控制数控机床

半闭环控制数控机床的特点是：机床的传动丝杠或伺服电动机上装有角位移检测装置（如：光电编码器等），通过它检测丝杠的转角，从而间接地检测了移动部件的位移，如图1-7所示。角位移信号被反馈到数控装置或伺服驱动中，实现了从数控装置到电动机输出转角间的闭环自动调节。同样，由于伺服电动机和丝杠相连，通过丝杠将旋转运动转换为移动部件的直线位移，因此，间接控制了移动部件的移动速度与位移量。这种结构，只对电动机或丝杠的角位移进行了闭环控制，没有实现对最终输出的直线位移的闭环控制，故称为“半闭环控制”。

半闭环控制的数控机床，电气控制与机械传动间有明显的分界，因此，调试比较方便；且机械部分的间隙、摩擦死区、刚度等非线性环节都在闭环以外，因此，系统的稳定性较好。

图1-7 半闭环控制数控机床

伺服电动机和光电编码器通常做成一体，电动机和丝杠间可以直接连接或通过减速装置连接。位置检测单位和实际最小移动单位间的匹配，可以通过数控系统参数（电子齿轮比）进行设定。它具有设计方便、传动系统简单、结构紧凑、制造成本低、性能价格比高等特点，从而在数控机床上得到了广泛的应用。

（3）闭环控制数控机床

闭环控制数控机床的特点是：机床移动部件上直接安装有直线位移检测装置，检测装置检测最终位移输出量。实际位移值被反馈到数控装置或伺服驱动中，它可以直接与输入的指令位移值进行比较，用误差进行控制，最终实现移动部件的精确运动和定位。从理论上说，对于这样的闭环系统，其运动精度仅取决于检测装置的检测精度，它与机械传动的误差无关，显然，其精度将高于半闭环系统。而且，它可以对传动系统的间隙、磨损自动补偿，其精度保持性要比半闭环系统好得多。图1-8为闭环控制数控机床伺服驱动部分的结构原理图。

图1-8 闭环控制数控机床

由于闭环控制系统的工作特点，所以它对机械结构以及传动系统的要求比半闭环更高，传动系统的刚度、间隙、导轨的爬行等各种非线性因素将直接影响系统的稳定性，严重时甚至产生振荡。

解决以上问题的最佳途径是采用直线电动机作为驱动系统的执行元件。采用直线电动机驱动，可以完全取消传动系统中将旋转运动变为直线运动的环节，大大简化了机械传动系统的结构，实现所谓的“零传动”，从根本上消除传动环节对精度、刚度、快速性、稳定性的影响。因此，可以获得比传统进给驱动系统更高的定位精度、快进速度和加速度。

除以上两种分类方法以外，数控机床还可以按照功能水平、功能特点等不同的分类方法分类，但这些分类方法的定义均不够明确，概念比较模糊，不同种类机床之间很难规定出明确的界限，在此从略。