隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展蔓嚷，機(jī)械制造技術(shù)有了深刻的變化嘱丢。由于社會(huì)對(duì)產(chǎn)品多樣化的需求更加強(qiáng)烈，多品種澜搅、中小批量生產(chǎn)的比重明顯增加，采用傳統(tǒng)的普通加工設(shè)備已難以適應(yīng)高效率饲肪、高質(zhì)量屋犯、多樣化的加工要求。機(jī)床數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用塔苦，大大縮短了機(jī)械加工的前期準(zhǔn)備時(shí)間滑期，并使機(jī)械加工的全過程自動(dòng)化水平不斷提高，同時(shí)也增強(qiáng)了制造系統(tǒng)適應(yīng)各種生產(chǎn)條件變化的能力医窖。

　　數(shù)控機(jī)床的基本組成包括加工程序账阳、輸入裝置、數(shù)控系統(tǒng)蔽树、伺服系統(tǒng)狡氏、輔助控制裝置噪设、反饋系統(tǒng)及機(jī)床本體。加工程序可由人工編寫（如車床數(shù)控系統(tǒng)加工簡單工件時(shí)）伍毙，復(fù)雜的加工要求可在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行繪圖（如銑床及加工中心加工曲面工件時(shí)）乔墙，然后生成加工程序。程序的輸入可由數(shù)控系統(tǒng)的面板進(jìn)行手工輸入丐重，也可通過計(jì)算機(jī)的通訊口用電纜進(jìn)行傳輸腔召，也可以用計(jì)算機(jī)USB接口進(jìn)行傳輸。

　　在選購數(shù)控機(jī)床時(shí)可從三個(gè)方面考慮弥臼，首先是機(jī)床本體能否符合自己的加工要求宴咧，機(jī)床的質(zhì)量如何。其次是數(shù)控系統(tǒng)径缅，數(shù)控系統(tǒng)有很多種類掺栅，選擇合適的系統(tǒng)是選購數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵。最后是驅(qū)動(dòng)單元纳猪，也是機(jī)床控制的關(guān)鍵氧卧，不同的驅(qū)動(dòng)單元能達(dá)到的  加工精度也不一樣，在選擇驅(qū)動(dòng)單元時(shí)氏堤，要根據(jù)加工的工件的精度要求選擇合適的驅(qū)動(dòng)單元沙绝。

　　以下從數(shù)控系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)單元兩個(gè)方面進(jìn)行分析：

　　1、數(shù)控系統(tǒng)的選配

　　數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的“大腦”鼠锈，對(duì)機(jī)床控制信息進(jìn)行運(yùn)算及處理闪檬。根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的原理可分為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)兩大類。

　　1.1 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)

　　經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)從控制方法來看购笆，一般指開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)坐署，具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低挥挚、維修調(diào)試方便玻岳、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但受步進(jìn)電機(jī)矩頻特性及精度卜伟、進(jìn)給速度别孵、力矩三者之間相互制約，性能的提高受到限制米原。所以葛窜，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)常用于數(shù)控線切割及一些速度和精度要求不高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床、銑床等虹悄，在普通機(jī)床的數(shù)控化改造中也得到廣泛的應(yīng)用珊侍。

　　開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)是指數(shù)控系統(tǒng)本身不帶位置檢測裝置，由數(shù)控系統(tǒng)送出一定數(shù)量和頻率的指令脈沖改宅，由驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行機(jī)床定位晒淮。開環(huán)系統(tǒng)在外部因素影響的情況下，機(jī)床不動(dòng)作或動(dòng)作不到位姓迅，但系統(tǒng)已當(dāng)機(jī)床到達(dá)了指定位置敲霍，此時(shí)機(jī)床的加工精度將大大降低。但因其結(jié)構(gòu)簡單丁存、反應(yīng)迅速肩杈、工作穩(wěn)定可靠、調(diào)試及維修均很方便解寝，加之價(jià)格十分低廉扩然，因此目前在國內(nèi)至今仍有最大的市場。

　　1.2 標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)

　　標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)包括半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)和全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)聋伦。

　　半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)一般指機(jī)床的伺服電機(jī)的位置信號(hào)（光電編碼器）反饋到數(shù)控系統(tǒng)夫偶，系統(tǒng)能自動(dòng)進(jìn)行位置檢測和誤差比較，可對(duì)部分誤差進(jìn)行補(bǔ)償控制觉增，因此其控制精度比開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)要高兵拢，但比全閉環(huán)的數(shù)控系統(tǒng)要低。

　　全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)除包括機(jī)床的伺服電機(jī)的位置反饋外逾礁，還有機(jī)床工作臺(tái)的位置檢測裝置（通常用光柵尺）的位置信號(hào)反饋到系統(tǒng)说铃，從而形成全部位置隨動(dòng)控制，系統(tǒng)在加工過程中自動(dòng)檢測并補(bǔ)償所有的位置誤差栗柴。

　　全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的加工精度是最高的碟荐，但這種系統(tǒng)的調(diào)試、維修極其困難憎材，而且系統(tǒng)的價(jià)格很高未蚕，只適用于中、高檔的數(shù)控機(jī)床上邪笆。

　　因?yàn)殚_環(huán)控制系統(tǒng)的價(jià)格比閉環(huán)控制系統(tǒng)要低得多琴邻，因此在選擇數(shù)控系統(tǒng)時(shí)，要考慮數(shù)控系統(tǒng)占整臺(tái)數(shù)控機(jī)床的價(jià)格成本比例熏尉，然后根據(jù)機(jī)床的配置情況及機(jī)床本身的要求赂燎，中、低檔機(jī)床采用開環(huán)控制系統(tǒng)潜路，中向膏、高檔機(jī)床采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。

　　2罚午、驅(qū)動(dòng)單元的選配

　　驅(qū)動(dòng)單元包括驅(qū)動(dòng)裝置和電機(jī)兩部分逞迟，對(duì)驅(qū)動(dòng)單元的選購主要在于驅(qū)動(dòng)裝置的選擇，因?yàn)殡姍C(jī)是通用的部件恕沫，性能差別只存在于不同的廠家和型號(hào)监憎。

　　驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要可分為：反應(yīng)式步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)纱意、混合式（也稱永磁反應(yīng)式）步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)三大類。

　　反應(yīng)式步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子無繞組鲸阔，由被勵(lì)磁的定子繞組產(chǎn)生反應(yīng)力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行偷霉。混合式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子用永久磁鋼褐筛，由勵(lì)磁和永磁產(chǎn)生的電磁力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行类少。步進(jìn)電機(jī)受脈沖的控制，通過改變通電的順序可改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向渔扎，改變脈沖的頻率可改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度硫狞。步進(jìn)電機(jī)有一定的步距精度，沒有累積誤差晃痴。但步進(jìn)電機(jī)的效率低残吩，拖動(dòng)負(fù)載的能力不大，脈沖當(dāng)量不能太大愧旦，調(diào)速范圍不大世剖。目前步進(jìn)電機(jī)可分為兩相、三相锥桐、五相等幾種菲贝，常用的是三相步進(jìn)電機(jī)，如廣州數(shù)控的DY3A即是三相混合式步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器鳄砸。在過去很長一段時(shí)間里威跟，步進(jìn)電機(jī)占很大的市場，但目前正逐步為伺服電機(jī)所取代惧圆。

　　目前常用的伺服電機(jī)是交流伺服電機(jī)往茄，在電機(jī)的軸端裝有光電編碼器，通過檢測轉(zhuǎn)子角度用以變頻控制瘦镶。從最低轉(zhuǎn)速到最高轉(zhuǎn)速乘占，伺服電機(jī)都能平滑運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小澳坟。伺服電機(jī)有較長的過載能力笔畜，有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。伺服電機(jī)有很小的啟動(dòng)頻率孤殿，能很快從最低轉(zhuǎn)速加速到額定轉(zhuǎn)速呐粘。

　　采用交流伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器件，可以和直流伺服電機(jī)一樣構(gòu)成高精度转捕，高性能的半閉環(huán)或閉環(huán)控制系統(tǒng)作岖。由于交流伺服電機(jī)內(nèi)是無刷結(jié)構(gòu)，幾乎不需維修，體積相對(duì)較小痘儡，有利于轉(zhuǎn)速和功率的提高辕万。目前已經(jīng)在很大范圍內(nèi)取代了直流伺服電機(jī)。采用高速微處理器和專用數(shù)字信號(hào)處理機(jī)（DSP）的全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)出現(xiàn)后沉删，原來的硬件伺服控制變?yōu)檐浖欧刂菩罨担恍┈F(xiàn)代控制理論中的先進(jìn)算法得到實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而大大地提高了伺服系統(tǒng)的性能丑念，因此伺服單元能較大的提高加工效率及加工精度，但伺服驅(qū)動(dòng)單元的價(jià)格也較高结蟋。隨著伺服控制技術(shù)的逐步提高脯倚，目前伺服驅(qū)動(dòng)單元正逐步成為驅(qū)動(dòng)單元的主力軍，伺服驅(qū)動(dòng)單元的價(jià)格也在逐步減低嵌屎。

　　伺服驅(qū)動(dòng)器有兩種鸯流。一種采用脈沖控制方式，此種驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)閉環(huán)滴督，但不反饋到數(shù)控系統(tǒng)址靶，這種驅(qū)動(dòng)器在某種程度上可稱為開環(huán)控制的伺服控制。另一種采用電壓控制方式瘫碾，通過電壓的高低進(jìn)行電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制乔盹，電機(jī)的反饋信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)器反饋到數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行位置控制。

　　選擇驅(qū)動(dòng)單元時(shí)奴爷，也要考慮驅(qū)動(dòng)單元的價(jià)格在整臺(tái)數(shù)控機(jī)床中的比例叨剧。整臺(tái)數(shù)控機(jī)床價(jià)格較低的一般選擇步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元，而價(jià)格較高的機(jī)床選擇伺服驅(qū)動(dòng)單元擂门。但選擇驅(qū)動(dòng)單元的同時(shí)秩旬，也要考慮驅(qū)動(dòng)單元與數(shù)控系統(tǒng)的匹配問題，選擇閉環(huán)控制系統(tǒng)時(shí)必須選擇閉環(huán)的伺服驅(qū)動(dòng)單元自畔。交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)淘客。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。所以杨匕，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮控制要求着饥、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)啡邑。

　　3贱勃、功能選擇

　　以上是根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的加工精度進(jìn)行考慮，除此以外谤逼，還要從數(shù)控系統(tǒng)的功能選擇上考慮贵扰。

　　3.1 控制軸

　　數(shù)控系統(tǒng)控制軸的數(shù)量也是選擇的關(guān)鍵。控制軸可分為直線進(jìn)給軸和旋轉(zhuǎn)軸戚绕，按控制軸的數(shù)量可分為兩軸聯(lián)動(dòng)纹坐、三軸聯(lián)動(dòng)、多軸聯(lián)動(dòng)等舞丛≡抛樱控制軸的數(shù)量越多，機(jī)床所能加工的形狀越復(fù)雜球切，但其成本就越高谷誓。目前車床一般用兩個(gè)直線移動(dòng)軸聯(lián)動(dòng)，有時(shí)會(huì)附加一個(gè)直線移動(dòng)軸或旋轉(zhuǎn)軸晃烟。銑床一般用三個(gè)直線移動(dòng)軸聯(lián)動(dòng)蕾崔，有時(shí)會(huì)附加一個(gè)直線移動(dòng)軸或旋轉(zhuǎn)軸。高檔的系統(tǒng)則聯(lián)動(dòng)的軸更多翠柄，代表機(jī)床制造業(yè)最高境界的是五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)氧蔼，其中三個(gè)軸為直線移動(dòng)軸，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸皿完，五軸聯(lián)動(dòng)時(shí)可加工出復(fù)雜的空間曲面夫蚜。當(dāng)然這需要高檔的數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及軟件的支持狈馏，對(duì)機(jī)床的要求也極高功刽。

　　控制軸越多，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格成幾何級(jí)數(shù)增長缘说。因此淘巩，在選擇數(shù)控系統(tǒng)時(shí)，要根據(jù)機(jī)床本身的運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行選擇努儒，多余的控制軸并不能提高機(jī)床的控制精度遇穷，反而增加了數(shù)控系統(tǒng)的成本。

　　3.2 圖形顯示

　　系統(tǒng)的圖形顯示功能申屹，該功能用于模擬零件加工過程绘证，顯示真實(shí)刀具在毛坯上的切削路徑，可以選擇直角坐標(biāo)系中的二個(gè)不同平面哗讥，也可選擇不同視角的三維立體嚷那，可以在加工的同時(shí)作實(shí)時(shí)的顯示，也可在機(jī)械鎖定的方式下作加工過程的快速描繪杆煞，是一種檢驗(yàn)零件加工程序魏宽，提高編程效率和實(shí)時(shí)監(jiān)視的有效工具。

　　3.3 DNC傳輸功能

　　眾所周知决乎，由非圓曲線或面組成的零件加工程序的編制是十分困難的队询，通常的辦法是借助于通用計(jì)算機(jī)的計(jì)算派桩，將它們細(xì)分為微小的三維直線段組成的加工程序，在模具加工中這種長達(dá)幾百KB的加工程序是經(jīng)常遇到的蚌斩，而一般數(shù)控系統(tǒng)提供的程序存儲(chǔ)容量為64~128KB铆惑，這給模具加工帶來很大困難。DNC通訊功能具有兩種工作方式送膳，其一是一次地將通用計(jì)算機(jī)中的程序傳送到數(shù)控系統(tǒng)的加工程序的存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)（如果它的容量足夠大的話）员魏，其二是將通用計(jì)算機(jī)中的程序一段一段地傳送到數(shù)控系統(tǒng)的緩沖存儲(chǔ)器中，邊加工邊傳送穆烹，直到加工結(jié)束乌换。徹底解決了大容量程序零件的加工問題，雖然選用這項(xiàng)功能需要增加一定的費(fèi)用败何，但它確實(shí)是一項(xiàng)實(shí)用功能祖销，因此建議在選擇數(shù)控系統(tǒng)時(shí)將DNC傳輸功能選做必備功能。

　　3.4 剛性攻絲

　　攻螺紋是數(shù)控機(jī)床的一項(xiàng)常用功能惹你，到底采用什么方式是一個(gè)值得考慮的問題。剛性攻螺紋功能必須采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸哈滥，不僅要求在主軸上增加一個(gè)位置傳感器糊扑，而且對(duì)主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙和慣量都有嚴(yán)格地要求，電氣設(shè)計(jì)和調(diào)整也有一定的工作量喷总，所以這個(gè)功能的成本是不能忽略的樟闽。對(duì)用戶來說，如果可以通過采用彈性縮卡頭進(jìn)行柔性攻螺紋柳卒，或者機(jī)床本身的轉(zhuǎn)速并不高時(shí)笨扁，就不必選用剛性攻螺紋功能。

　　上述這類問題在數(shù)控機(jī)床的功能配置時(shí)是經(jīng)常遇到的列疗，作為一個(gè)數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和銷售人員必須清楚了解數(shù)控系統(tǒng)的各種功能用途滑蚯，根據(jù)機(jī)床的實(shí)際情況為用戶配置經(jīng)濟(jì)合理、功能和價(jià)格比都比較高的數(shù)控機(jī)床抵栈，減少不必要的浪費(fèi)告材。

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