根据伺服系统类型的分类方法

按伺服系统类型不同，数控机床可分为开环控制数控机床、闭环控制数控机床和半闭环控制数控机床。

1.开环控制数控机床

开环控制（Open loop Control）数控机床通常不带位置检测元件，伺服驱动元件一般为步进电动机。数控装置每发出一个进给脉冲后，脉冲便经过放大，并驱动步进电动机转动一个固定角度，再通过机械传动驱动工作台运动。开环伺服系统如图1-11所示。这种系统没有被控对象的反馈值，系统的精度完全取决于步进电动机的步距精度和机械传动的精度，其控制线路简单、调节方便、精度较低（一般可达±0.02 mm），通常应用于小型或经济型数控机床。

图1-11　开环伺服系统

2.闭环控制数控机床

闭环控制（Closed loop Control）数控机床通常带位置检测元件，随时可以检测出工作台的实际位移并反馈给数控系统，与设定的指令值进行比较后，利用其差值控制伺服电动机，直至差值为零。这类机床一般采用直流伺服电动机或交流伺服电动机驱动。位置检测元件通常有直线光栅、磁栅、同步感应器等。闭环伺服系统如图1-12所示。

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图1-12　闭环伺服系统

由闭环伺服系统的工作原理可以看出，系统精度主要取决于位置检测元件的精度，从理论上讲，它完全可以消除由于传动部件制造中存在的误差给工件加工带来的影响，所以这种系统可以得到很高的加工精度。闭环伺服系统的设计和调整都有很大的难度，直线位移检测元件的价格比较昂贵，主要用于一些精度要求较高的镗铣床、超精车床和加工中心。

3.半闭环控制数控机床

半闭环控制（Semi-Closed Loop Control）数控机床通常将位置检测元件安装在伺服电动机的轴上或滚珠丝杠的端部，不直接反馈机床的位移量，而是检测伺服系统的转角，将此信号反馈给数控系统进行指令比较，用差值控制伺服电动机。半闭环伺服系统如图1-13所示。

图1-13　半闭环伺服系统

因为半闭环伺服系统的反馈信号取自电动机轴的回转，因此系统中的机械传动装置处于反馈回路之外，其刚度、间歇等非线性因素对系统稳定性没有影响，调试方便。同样，机床的定位精度主要取决于机械传动装置的精度，但是现在的数控装置均有螺距误差补偿和间歇补偿功能，不需要将传动装置各种零件的精度提得很高，通过补偿就能将精度提高到绝大多数用户都能接受的程度。再加上直线位移检测元件比角位移检测元件昂贵得多，因此，除了对定位精度要求特别高或行程特别长，不能采用滚珠丝杠的大型机床外，绝大多数数控机床均采用半闭环伺服系统。