数控机床一般由NC控制体系、伺服驱动体系和反响检测体系3 部分组成。数控机床对方位体系要求的伺服功用包括：定位速度和概括切削进给速度;定位精度和概括切削精度;精加工的外表粗糙度;在外界搅扰下的安稳性。这些要求首要取决于伺服体系的静态、动态特性。对闭环体系来说，总希望体系有较高的动态精度，即当体系有一个较小的方位差错时，机床移动部件会敏捷反响。下面就方位控制体系影响数控机床加工要求的几个方面进行论说。

　　1、 加工精度

　　精度是机床有必要保证的一项功用目标。方位伺服控制体系的方位精度在很大程度上决议了数控机床的加工精度。因而方位精度是一个极为重要的目标。为了保证有满足的方位精度，一方面是正确挑选体系中开环扩大倍数的大小，另一方面是对方位检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制体系中，关于检测元件自身的差错和被检丈量的差错是很难区分出来的，反响检测元件的精度对体系的精度常常起着决议性的效果。可以说，数控机床的加工精度首要由检测体系的精度决议。位移检测体系能够丈量的最小位移量称做分辨率。分辨率不仅取决于检测元件自身，也取决于丈量线路。在设计数控机床、尤其是高精度或大中型数控机床时，有必要精心选用检测元件。所挑选的丈量体系的分辨率或脉冲当量，一般要求比加工精度高一个数量级。总之，高精度的控制体系有必要有高精度的检测元件作为保证。例如，数控机床中常用的直线感应同步器的精度已可达±0.0001mm，即0.1µm，灵敏度为0.05µm，重复精度0.2µm;而圆型感应同步器的精度可达0.5N，灵敏度0.05N，重复精度0.1N。

　　2、 开环扩大倍数

　　在典型的二阶体系中，阻尼系数x=1/2(KT)-1/2，速度稳态差错e(∞)=1/K，其中K为开环扩大倍数，工程上多称作开环增益。明显，体系的开环扩大倍数是影响伺服体系的静态、动态目标的重要参数之一。

　　一般情况下，数控机床伺服机构的扩大倍数取为20～30(1/S)。一般把K>20 规模的伺服体系称为低扩大倍数或软伺服体系，多用于点位控制。而把K<20 的体系称为高扩大倍数或硬伺服体系，应用于概括加工体系。

　　假若为了不影响加工零件的外表粗糙度和精度，希望阶跃响应不产生振荡，即要求是取值大一些，开环扩大倍数K就小一些;若从体系的快速性出发，希望x挑选小一些，即希望开环扩大倍数～增加些，一起K值的增大对体系的稳态精度也能有所进步。因而，对K值的选取是必需归纳考虑的问题。换句话说，并非体系的扩大倍数愈高愈好。当输入速度骤变时，高扩大倍数可能导致输出剧烈的变动，机械设备要受到较大的冲击，有的还可能引起体系的安稳性问题。这是因为在高阶体系中体系安稳性对K值有取值规模的要求。低扩大倍数体系也有一定的优点，例如体系调整比较容易，结构简略，对扰动不敏感，加工的外表粗糙度好。

　　3、 进步可靠性

　　数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，假如发生毛病其丢失就更大，所以进步数控机床的可靠性就显得尤为重要。可靠度是评价可靠性的首要定量目标之一，其界说为：产品在规则条件下和规则时刻内，完成规则功用的概率。对数控机床来说，它的规则条件是指其环境条件、作业条件及作业方式等，例如温度、湿度、振荡、电源、搅扰强度和操作规程等。这里的功用首要指数控机床的运用功用，例如数控机床的各种机能，伺服功用等。

　　均匀毛病(失效)间隔时刻(MTBF)是指发生毛病经修补或替换零件还能持续作业的可修复设备或体系，从一次毛病到下一次毛病的均匀时刻，数控机床常用它作为可靠性的定量目标。因为数控设备选用微机后，其可靠性大大进步，所以伺服体系的可靠性就相对杰出。它的毛病首要来自伺服元件及机械传动部分。一般液压伺服体系的可靠性比电气伺服体系差，电磁阀、继电器等电磁元件的可靠性较差，应尽量用无接触点元件替代。

　　现在数控机床因受元件质量、工艺条件及费用等限制，其可靠性还不很高。为了使数控机床能得到工厂的欢迎，有必要进一步进步其可靠性，然后进步其运用价值。在设计伺服体系时，有必要按设计的技能要求和可靠性挑选元器件，并按严厉的测验检验进行筛选，在机械互锁设备等方面，有必要给予密切注意，尽量削减因机械部件引起的毛病。

　　4、 宽规模调速

　　在数控机床的加工中，伺服体系为了一起满足高速快移和单步点动，要求进给驱动具有满足宽的调速规模。

　　单步点动作为一种辅佐作业方式常常在作业台的调整中运用。

　　伺服体系在低速情况下完成平稳进给，则要求速度有必要大于“死区”规模。所谓“死区”指的是因为静摩擦力的存在使体系在很小的输入下，电机战胜不了这摩擦力而不能滚动。此外，还因为存在机械间隙，电机尽管滚动，但拖板并不移动，这些现象也可用“死区”来表达。

　　设死区规模为a，则最低速度Vmin，应满足Vmin≥a，因为a≤dK，d为脉冲当量(mm/脉冲);K为开环扩大倍数，则

　　Vmin≥dK

　　若取d=0.01mm/脉冲，K=30×1/S，则最低速度

　　Vmin≥a=30×0.01mm/min=18mm/min

　　伺服体系最高速度的挑选要考虑到机床的机械允许边界和实际加工要求，高速度固然能进步生产率，但对驱动要求也就更高。此外，从体系控制视点看也有一个检测与反响的问题，尤其是在计算机控制体系中，有必要考虑软件处理的时刻是否满足。

　　因为fmax=fmax/d

　　式中：fmax为最高速度的脉冲频率，kHz;vmax为最高进给速度，mm/min;d为脉冲当量，mm。

　　又设D为调速规模，D=vmax/vmin，得

　　fmax =Dvmin/d=DKd/d=DK

　　因为频率的倒数就是两个脉冲的间隔时刻，对应于最高频率fmax的倒数则为最小的间隔时刻tmin，即tmin=1/DK。明显，体系有必要在tmin内通过硬件或软件完成方位检测与控制的操作。对最高速度而言，vmax的取值是受到tmin的束缚。

　　一个较好的伺服体系，调速规模D往往可到达800～1000。当今最先进的水平是在脉冲当量d=1µm的条件下，进给速度从0～240m/min规模内接连可调。

　　5、 定论

　　上述几方面对数控机床方位伺服体系所要求的伺服功用进行了剖析，并提出了体系安稳运行的可靠性目标，该研究结果可用于伺服数控体系的设计，也可用于现有数控机床的改造以进步其作业精度。