數(shù)控機床一般由NC控制系統(tǒng)、伺服驅動系統(tǒng)和反饋檢測系統(tǒng)3 部分組成。數(shù)控機床對位置系統(tǒng)要求伺服性能包括：定位速度和輪廓切削進給速度；定位精度和輪廓切削精度；精加工表面粗糙度；外界干擾下穩(wěn)定性。這些要求主要取決于伺服系統(tǒng)靜態(tài)、動態(tài)特性。對閉環(huán)系統(tǒng)來說，總希望系統(tǒng)有較高動態(tài)精度，即當系統(tǒng)有一個較小位置誤差時，機床移動部件會迅速反應。下面就位置控制系統(tǒng)影響數(shù)控機床加工要求幾個方面進行論述。
1、 加工精度
精度是機床必須保證一項性能指標。位置伺服控制系統(tǒng)位置精度很大程度上決定了數(shù)控機床加工精度。位置精度是一個極為重要指標。保證有足夠位置精度，是正確選擇系統(tǒng)中開環(huán)放大倍數(shù)大小，另是對位置檢測元件提出精度要求。閉環(huán)控制系統(tǒng)中，檢測元件本身誤差和被檢測量偏差是很難區(qū)分出來，反饋檢測元件精度對系統(tǒng)精度常常起著決定性作用。可以說，數(shù)控機床加工精度主要由檢測系統(tǒng)精度決定。位移檢測系統(tǒng)能夠測量最小位移量稱做分辨率。分辨率取決于檢測元件本身，也取決于測量線路。設計數(shù)控機床、尤其是高精度或大中型數(shù)控機床時，必須精心選用檢測元件。所選擇測量系統(tǒng)分辨率或脈沖當量，一般要求比加工精度高一個數(shù)量級。總之，高精度控制系統(tǒng)必須有高精度檢測元件作為保證。例如，數(shù)控機床中常用直線感應同步器精度已可達±0.0001mm，即0.1μm，靈敏度為0.05μm，重復精度0.2μm；而圓型感應同步器精度可達0.5N，靈敏度0.05N，重復精度0.1N。
2、 開環(huán)放大倍數(shù)
典型二階系統(tǒng)中，阻尼系數(shù)x=1/2（KT）-1/2，速度穩(wěn)態(tài)誤差e（∞）＝1/K，其中K為開環(huán)放大倍數(shù)，工程上多稱作開環(huán)增益。顯然，系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)是影響伺服系統(tǒng)靜態(tài)、動態(tài)指標重要參數(shù)之一。
一般情況下，數(shù)控機床伺服機構放大倍數(shù)取為20～30（1/S）。通常把K<20 范圍伺服系統(tǒng)稱為低放大倍數(shù)或軟伺服系統(tǒng)，多用于點位控制。而把K>20 系統(tǒng)稱為高放大倍數(shù)或硬伺服系統(tǒng)，應用于輪廓加工系統(tǒng)。
不影響加工零件表面粗糙度和精度，希望階躍響應不產(chǎn)生振蕩，即要求是取值大一些，開環(huán)放大倍數(shù)K就小一些；若從系統(tǒng)快速性出發(fā)，希望x選擇小一些，即希望開環(huán)放大倍數(shù)～增加些，同時K值增大對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度也能有所提高。，對K值選取是必需綜合考慮問題。換句話說，并非系統(tǒng)放大倍數(shù)愈高愈好。當輸入速度突變時，高放大倍數(shù)可能導致輸出劇烈變動，機械裝置要受到較大沖擊，有還可能引起系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。這是高階系統(tǒng)中系統(tǒng)穩(wěn)定性對K值有取值范圍要求。低放大倍數(shù)系統(tǒng)也有一定優(yōu)點，例如系統(tǒng)調(diào)整比較容易，結構簡單，對擾動不敏感，加工表面粗糙度好。
3、 提高可靠性
數(shù)控機床是一種高精度、高效率自動化設備，發(fā)生故障其損失就更大，提高數(shù)控機床可靠性就顯尤為重要。可靠度是評價可靠性主要定量指標之一，其定義為：產(chǎn)品規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能概率。對數(shù)控機床來說，它規(guī)定條件是指其環(huán)境條件、工作條件及工作方式等，例如溫度、濕度、振動、電源、干擾強度和操作規(guī)程等。這里功能主要指數(shù)控機床使用功能，例如數(shù)控機床各種機能，伺服性能等。
平均故障（失效）間隔時間（MTBF）是指發(fā)生故障經(jīng)修理或更換零件還能繼續(xù)工作可修復設備或系統(tǒng)，從一次故障到下一次故障平均時間，數(shù)控機床常用它作為可靠性定量指標。數(shù)控裝置采用微機后，其可靠性大大提高，伺服系統(tǒng)可靠性就相對突出。它故障主要來自伺服元件及機械傳動部分。通常液壓伺服系統(tǒng)可靠性比電氣伺服系統(tǒng)差，電磁閥、繼電器等電磁元件可靠性較差，應盡量用無接觸點元件代替。
目前數(shù)控機床因受元件質(zhì)量、工藝條件及費用等限制，其可靠性還不很高。使數(shù)控機床能到工廠歡迎，必須進一步提高其可靠性，提高其使用價值。設計伺服系統(tǒng)時，必須按設計技術要求和可靠性選擇元器件，并按嚴格測試檢驗進行篩選，機械互鎖裝置等方面，必須給予密切注意，盡量減少因機械部件引起故障。
4、 寬范圍調(diào)速
數(shù)控機床加工中，伺服系統(tǒng)同時滿足高速快移和單步點動，要求進給驅動具有足夠寬調(diào)速范圍。單步點動作為一種輔助工作方式常常工作臺調(diào)整中使用。伺服系統(tǒng)低速情況下實現(xiàn)平穩(wěn)進給，則要求速度必須大于“死區(qū)”范圍。所謂“死區(qū)”指是靜摩擦力存使系統(tǒng)很小輸入下，電機克服不了這摩擦力而不能轉動。此外，還存機械間隙，電機轉動，但拖板并不移動，這些現(xiàn)象也可用“死區(qū)”來表達。
設死區(qū)范圍為a，則最低速度Vmin，應滿足Vmin≥a，a≤dK，d為脈沖當量（mm/脈沖）；K為開環(huán)放大倍數(shù)，則
Vmin≥dK
若取d=0.01mm/脈沖，K=30×1/S，則最低速度
Vmin≥a=30×0.01mm/min=18mm/min
伺服系統(tǒng)最高速度選擇要考慮到機床機械允許界限和實際加工要求，高速度固然能提高生產(chǎn)率，但對驅動要求也就更高。此外，從系統(tǒng)控制角度看也有一個檢測與反饋問題，尤其是計算機控制系統(tǒng)中，必須考慮軟件處理時間是否足夠。
fmax=fmax/d
式中：fmax為最高速度脈沖頻率，kHz；vmax為最高進給速度，mm/min；d為脈沖當量，mm。
又設D為調(diào)速范圍，D=vmax/vmin，
fmax =Dvmin/d=DKd/d=DK
頻率倒數(shù)就是兩個脈沖間隔時間，對應于最高頻率fmax倒數(shù)則為最小間隔時間tmin，即tmin=1/DK。顯然，系統(tǒng)必須tmin內(nèi)硬件或軟件完成位置檢測與控制操作。對最高速度而言，vmax取值是受到tmin約束。
一個較好伺服系統(tǒng)，調(diào)速范圍D往往可達到800～1000。當今最先進水平是脈沖當量d=1μm條件下，進給速度從0～240m/min范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。
5、 結論
上述幾方面對數(shù)控機床位置伺服系統(tǒng)所要求伺服性能進行了分析，并提出了系統(tǒng)穩(wěn)定運行可靠性指標，該研究結果可用于伺服數(shù)控系統(tǒng)設計，也可用于現(xiàn)有數(shù)控機床改造以提高其工作精度。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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