隨著科學技術的發(fā)展，機械制造技術有了深刻的變化。由于社會對產(chǎn)品多樣化的需求更加強烈，多品種鄙煤、中小批量生產(chǎn)的比重明顯增加，采用傳統(tǒng)的普通加工設備已難以適應高效率、高質(zhì)量馆类、多樣化的加工要求混聊。機床數(shù)控技術的應用弹谁，大大縮短了機械加工的前期準備時間乾巧，并使機械加工的全過程自動化水平不斷提高，同時也增強了制造系統(tǒng)適應各種生產(chǎn)條件變化的能力预愤。

　　數(shù)控機床的基本組成包括加工程序沟于、輸入裝置、數(shù)控系統(tǒng)植康、伺服系統(tǒng)旷太、輔助控制裝置、反饋系統(tǒng)及機床本體销睁。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)祟勿，復雜的加工要求可在計算機上進行繪圖(如銑床及加工中心加工曲面工件時)，然后生成加工程序累筋。程序的輸入可由數(shù)控系統(tǒng)的面板進行手工輸入耀旅，也可通過計算機的通訊口用電纜進行傳輸，也可以用計算機USB接口進行傳輸书瘤。

　　在選購數(shù)控機床時可從三個方面考慮傅女，首先是機床本體能否符合自己的加工要求，機床的質(zhì)量如何叙杨。其次是數(shù)控系統(tǒng)原酷，數(shù)控系統(tǒng)有很多種類，選擇合適的系統(tǒng)是選購數(shù)控機床的關鍵疙鸟。最后是驅(qū)動單元蔼俐，也是機床控制的關鍵，不同的驅(qū)動單元能達到的加工精度也不一樣树戴，在選擇驅(qū)動單元時币席，要根據(jù)加工的工件的精度要求選擇合適的驅(qū)動單元。

　　以下從數(shù)控系統(tǒng)及驅(qū)動單元兩個方面進行分析：

　　1 數(shù)控系統(tǒng)的選配

　　數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的“大腦”赞季，對機床控制信息進行運算及處理愧捕。根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的原理可分為經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)和標準型數(shù)控系統(tǒng)兩大類。

　　經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)

　　標準型數(shù)控系統(tǒng)

　　經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)從控制方法來看申钩，一般指開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)次绘，具有結構簡單、造價低撒遣、維修調(diào)試方便邮偎、運行維護費用低等優(yōu)點，但受步進電機矩頻特性及精度、進給速度禾进、力矩三者之間相互制約豁跑，性能的提高受到限制。所以泻云，經(jīng)濟型數(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)濟型數(shù)控車床艇拍、銑床等，在普通機床的數(shù)控化改造中也得到廣泛的應用宠纯。

　　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卸夕，由數(shù)控系統(tǒng)送出一定數(shù)量和頻率的指令脈沖，由驅(qū)動單元進行機床定位脏猴。開環(huán)系統(tǒng)在外部因素影響的情況下讨拷，機床不動作或動作不到位，但系統(tǒng)已當機床到達了指定位置处鲜，此時機床的加工精度將大大降低依粮。但因其結構簡單、反應迅速恳岔、工作穩(wěn)定可靠党令、調(diào)試及維修均很方便，加之價格十分低廉粮唯，因此目前在國內(nèi)至今仍有最大的市場杂猾。

　　標準型數(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)。

　　半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)一般指機床的伺服電機的位置信號(光電編碼器)反饋到數(shù)控系統(tǒng)浇找，系統(tǒng)能自動進行位置檢測和誤差比較签子，可對部分誤差進行補償控制，因此其控制精度比開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)要高搭为，但比全閉環(huán)的數(shù)控系統(tǒng)要低缺西。

　　全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)除包括機床的伺服電機的位置反饋外，還有機床工作臺的位置檢測裝置(通常用光柵尺)的位置信號反饋到系統(tǒng)馒胆，從而形成全部位置隨動控制缨称，系統(tǒng)在加工過程中自動檢測并補償所有的位置誤差。

　　全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的加工精度是最高的祝迂，但這種系統(tǒng)的調(diào)試睦尽、維修極其困難，而且系統(tǒng)的價格很高型雳，只適用于中当凡、高檔的數(shù)控機床上。

　　因為開環(huán)控制系統(tǒng)的價格比閉環(huán)控制系統(tǒng)要低得多纠俭，因此在選擇數(shù)控系統(tǒng)時沿量，要考慮數(shù)控系統(tǒng)占整臺數(shù)控機床的價格成本比例，然后根據(jù)機床的配置情況及機床本身的要求，中朴则、低檔機床采用開環(huán)控制系統(tǒng)权纤，中、高檔機床采用閉環(huán)控制系統(tǒng)乌妒。

　　2 驅(qū)動單元的選配

　　驅(qū)動單元包括驅(qū)動裝置和電機兩部分眉挥，對驅(qū)動單元的選購主要在于驅(qū)動裝置的選擇，因為電機是通用的部件虚蹋，性能差別只存在于不同的廠家和型號荞亩。

　　驅(qū)動電機主要可分為：反應式步進驅(qū)動電機、混合式(也稱永磁反應式)步進驅(qū)動電機和伺服驅(qū)動電機三大類抄娜。

　　反應式步進驅(qū)動電機的轉子無繞組，由被勵磁的定子繞組產(chǎn)生反應力矩實現(xiàn)步進運行毙纫∩俺梗混合式步進電機的轉子用永久磁鋼，由勵磁和永磁產(chǎn)生的電磁力矩實現(xiàn)步進運行港排。步進電機受脈沖的控制搪狗，通過改變通電的順序可改變電機的旋轉方向，改變脈沖的頻率可改變電機的旋轉速度筑背。步進電機有一定的步距精度跛究，沒有累積誤差。但步進電機的效率低寸靶，拖動負載的能力不大重虑，脈沖當量不能太大，調(diào)速范圍不大秦士。

　　目前常用的伺服電機是交流伺服電機缺厉，在電機的軸端裝有光電編碼器，通過檢測轉子角度用以變頻控制隧土。從最低轉速到最高轉速提针，伺服電機都能平滑運轉，轉矩波動小曹傀。伺服電機有較長的過載能力辐脖，有較小的轉動慣量和大的堵轉轉矩。伺服電機有很小的啟動頻率皆愉，能很快從最低轉速加速到額定轉速嗜价。

　　采用交流伺服電機作為驅(qū)動器件，可以和直流伺服電機一樣構成高精度亥啦，高性能的半閉環(huán)或閉環(huán)控制系統(tǒng)炭剪。由于交流伺服電機內(nèi)是無刷結構，幾乎不需維修，體積相對較小奴拦，有利于轉速和功率的提高颖倾。目前已經(jīng)在很大范圍內(nèi)取代了直流伺服電機。采用高速微處理器和專用數(shù)字信號處理機(DSP)的全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)出現(xiàn)后天库，原來的硬件伺服控制變?yōu)檐浖欧刂撇殴樱恍┈F(xiàn)代控制理論中的先進算法得到實現(xiàn)，進而大大地提高了伺服系統(tǒng)的性能都泥，因此伺服單元能較大的提高加工效率及加工精度详贿，但伺服驅(qū)動單元的價格也較高。隨著伺服控制技術的逐步提高岗蚪，目前伺服驅(qū)動單元正逐步成為驅(qū)動單元的主力軍权惊，伺服驅(qū)動單元的價格也在逐步減低。

　　伺服驅(qū)動器有兩種汰材。一種采用脈沖控制方式抹播，此種驅(qū)動器與電機閉環(huán)，但不反饋到數(shù)控系統(tǒng)像鹤，這種驅(qū)動器在某種程度上可稱為開環(huán)控制的伺服控制痒拧。另一種采用電壓控制方式，通過電壓的高低進行電機的轉速控制哩簿，電機的反饋信號通過驅(qū)動器反饋到數(shù)控系統(tǒng)進行位置控制宵蕉。

　　選擇驅(qū)動單元時，也要考慮驅(qū)動單元的價格在整臺數(shù)控機床中的比例节榜。整臺數(shù)控機床價格較低的一般選擇步進驅(qū)動單元羡玛，而價格較高的機床選擇伺服驅(qū)動單元。但選擇驅(qū)動單元的同時全跨，也要考慮驅(qū)動單元與數(shù)控系統(tǒng)的匹配問題缝左，選擇閉環(huán)控制系統(tǒng)時必須選擇閉環(huán)的伺服驅(qū)動單元。交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機浓若。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機渺杉。所以，在控制系統(tǒng)的設計過程中要綜合考慮控制要求挪钓、成本等多方面的因素是越，選用適當?shù)目刂齐姍C。

　　3 功能選擇

　　以上是根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的加工精度進行考慮碌上，除此以外倚评，還要從數(shù)控系統(tǒng)的功能選擇上考慮。

　　數(shù)控系統(tǒng)控制軸的數(shù)量也是選擇的關鍵条嚼≈拊常控制軸可分為直線進給軸和旋轉軸获隆，按控制軸的數(shù)量可分為兩軸聯(lián)動、三軸聯(lián)動村会、多軸聯(lián)動等涌遏。控制軸的數(shù)量越多泌拐，機床所能加工的形狀越復雜基差，但其成本就越高。目前車床一般用兩個直線移動軸聯(lián)動威球，有時會附加一個直線移動軸或旋轉軸宅蜒。銑床一般用三個直線移動軸聯(lián)動，有時會附加一個直線移動軸或旋轉軸蜓浦。高檔的系統(tǒng)則聯(lián)動的軸更多捍农，代表機床制造業(yè)最高境界的是五軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(tǒng)，其中三個軸為直線移動軸铜缠，兩個旋轉軸它褪，五軸聯(lián)動時可加工出復雜的空間曲面。當然這需要高檔的數(shù)控系統(tǒng)翘悉、伺服系統(tǒng)以及軟件的支持，對機床的要求也極高居触。

　　控制軸越多妖混，數(shù)控系統(tǒng)的價格成幾何級數(shù)增長。因此轮洋，在選擇數(shù)控系統(tǒng)時制市，要根據(jù)機床本身的運動軸進行選擇，多余的控制軸并不能提高機床的控制精度弊予，反而增加了數(shù)控系統(tǒng)的成本祥楣。

　　系統(tǒng)的圖形顯示功能，該功能用于模擬零件加工過程汉柒，顯示真實刀具在毛坯上的切削路徑误褪，可以選擇直角坐標系中的二個不同平面，也可選擇不同視角的三維立體碾褂，可以在加工的同時作實時的顯示兽间，也可在機械鎖定的方式下作加工過程的快速描繪，是一種檢驗零件加工程序达迁，提高編程效率和實時監(jiān)視的有效工具寇羔。

　　眾所周知，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仔约，通常的辦法是借助于通用計算機的計算甫页，將它們細分為微小的三維直線段組成的加工程序压荠，在模具加工中這種長達幾百KB的加工程序是經(jīng)常遇到的，而一般數(shù)控系統(tǒng)提供的程序存儲容量為64~128KB裸朱，這給模具加工帶來很大困難韩宦。DNC通訊功能具有兩種工作方式，其一是一次地將通用計算機中的程序傳送到數(shù)控系統(tǒng)的加工程序的存儲區(qū)內(nèi)(如果它的容量足夠大的話)酱滞，其二是將通用計算機中的程序一段一段地傳送到數(shù)控系統(tǒng)的緩沖存儲器中招殊，邊加工邊傳送，直到加工結束诲猴。徹底解決了大容量程序零件的加工問題秆候，雖然選用這項功能需要增加一定的費用，但它確實是一項實用功能慌回，因此建議在選擇數(shù)控系統(tǒng)時將DNC傳輸功能選做必備功能刺洒。

　　攻螺紋是數(shù)控機床的一項常用功能，到底采用什么方式是一個值得考慮的問題吼砂。剛性攻螺紋功能必須采用伺服電機驅(qū)動主軸逆航，不僅要求在主軸上增加一個位置傳感器，而且對主軸傳動機構的間隙和慣量都有嚴格地要求渔肩，電氣設計和調(diào)整也有一定的工作量因俐，所以這個功能的成本是不能忽略的。對用戶來說周偎，如果可以通過采用彈性縮卡頭進行柔性攻螺紋抹剩，或者機床本身的轉速并不高時，就不必選用剛性攻螺紋功能蓉坎。

　　上述這類問題在數(shù)控機床的功能配置時是經(jīng)常遇到的澳眷，作為一個數(shù)控機床的設計和銷售人員必須清楚了解數(shù)控系統(tǒng)的各種功能用途，根據(jù)機床的實際情況為用戶配置經(jīng)濟合理蛉艾、功能和價格比都比較高的數(shù)控機床钳踊，減少不必要的浪費。

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