伺服驅動系統的分類

數控機床的伺服驅動系統按其用途和功能分為進給驅動系統和主軸驅動系統；按其控制原理和有無位置檢測反

饋環節分為開環系統和閉環系統；按驅動執行元件的動作原理分為電液伺服驅動系統和電氣伺服驅動系統。電

氣伺服驅動系統又分為直流伺服驅動系統和交流伺服驅動系統。

1 進給驅動與主軸驅動

進給驅動是用于數控機床工作臺或刀架坐標的控制系統，控制機床各坐標軸的切削進給運動，并提供切削過程

所需的轉矩。主軸驅動控制機床主軸的旋轉運動，為機床主軸提供驅動功率和所需的切削力。一般地，對于進

給驅動系統，主要關心它的轉矩大小、調節范圍的大小和調節精度的高低，以及動態響應速度的快慢。對于主

軸驅動系統，主要關心其是否具有足夠的功率、寬的恒功率調節范圍及速度調節范圍。

2 開環控制和閉環控制

數控機床伺服驅動系統的基本組成如圖所示。數控機床的伺服驅動系統按有無反饋檢測單元分為開環和閉環兩

種類型(見數控機床伺服驅動系統分類)這兩種類型的伺服驅動系統的基本組成不完全相同。但不管是哪種類

型，執行元件及其驅動控制單元都必不可少。驅動控制單元的作用是將進給指令轉化為驅動執行元件所需要的

信號形式，執行元件則將該信號轉化為相應的機械位移。

開環伺服驅動系統由驅動控制單元、執行元件和機床組成。通常，執行元件選用步進電機。執行元件對系統的

特性具有重要影響。

閉環伺服驅動系統由執行元件、驅動控制單元、機床，以及反饋檢測單元、比較控制環節組成。反饋檢測單元

將工作臺的實際位置檢測后反饋給比較控制環節，比較控制環節將指令信號和反饋信號進行比較，以兩者的差

值作為伺服系統的跟隨誤差經驅動控制單元，驅動和控制執行元件帶動工作臺運動。

在CNC系統中，由于計算機的引入，比較控制環節的功能由軟件完成，從而導致系統結構的一些改變，但基本上

還是由執行元件、反饋檢測單元、比較控制環節、驅動控制單元和機床組成。

3 直流伺服驅動與交流伺服驅動

70年代和80年代初，數控機床多采用直流伺服驅動。直流大慣量伺服電機具有良好的寬調速性能，輸出轉矩大

過載能力強，而且，由于電機慣性與機床傳動部件的慣量相當，構成閉環后易于調整。而直流中小慣量伺服

電機及其大功率晶體管脈寬調制驅動裝置，比較適應數控機床對頻繁啟動、制動，以及快速定位、切削的要求

但直流電機一個zui大的特點是具有電刷和機械換向器，這限制了它向大容量、高電壓、高速度方向的發展，

使其應用受到限制。

進入80年代，在電機控制領域交流電機調速技術取得了突破性進展，交流伺服驅動系統大舉進入電氣傳動調速

控制的各個領域。交流伺服驅動系統的zui大優點是交流電機容易維修，制造簡單，易于向大容量、高速度方向

發展，適合于在較惡劣的環境中使用。同時，從減少伺服驅動系統外形尺寸和提高可靠性角度來看，采用交流

電機比直流電機將更合理。

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