9.1.4 数控机床的分类
1.按机床的类别分类
按机床的类别，数控机床可分为数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控电火花加工机床、数控电火花线切割机床、数控激光切割机床等。
2.按刀具（或工件）的运动轨迹分类
（1）点位控制或位置控制数控机床 点位控制（point control）或位置控制（place control）机床只要求控制刀具从一点移到另一点的准确位置，而对于运动轨迹原则上不加控制。例如，某些数控钻床、数控镗床、数控测量仪等，都属于此类。
图9-4a所示为典型的点位控制运动方式。图中，刀具由点A（2，0，0）运动到点D（0，1，3）：第一阶段，x、y、z三个坐标运动方向的电动机同时工作，将工具移至点B（1，1，1），此时y方向控制电动机停止工作；第二阶段，x、z两个坐标运动方向的电动机同时工作，将刀具移至点C（0，1，2），此时x方向控制电动机停止工作；第三阶段，z坐标运动方向的电动机工作，将刀具移至点D（0，1，3）。这种控制机床较为简单，价格较低。
图9-4 控制方式
a）点位控制方式 b）连续控制方式
（2）连续控制数控机床 连续控制（continue control）数控机床又称为轮廓控制数控机床。这类机床能对两个或两个以上坐标方向的位移进行严格、不间断的控制。其数控系统较为复杂，因为它需要进行复杂的插补运算。插补运算的作用是：根据给定的运动代码指令和进给速度，计算刀具相对于工件的运动轨迹，实现轮廓控制。图9-4b所示为连续控制运动方式，其中，工具由点A（2，0，0）作直线运动直接到达点D（0，1，3）。
3.按伺服系统的控制方式分类
（1）开环控制系统数控机床 这种机床的控制方式通常以步进电动机或电液伺服马达为驱动元件。输入的数据经过数控系统的运算分配指令脉冲，每一个脉冲送给环形分配器驱动步进电动机或电液伺服马达，使其转动一个角度带动传动机构，从而使被控制对象移动。该方式对实际传动机构的动作完成与否不进行检查，驱动控制指令发送出去后不再反馈回数控系统。
图9-5所示为机床中常用的开环控制（opening loop control）系统，步进电动机通过齿轮传动，驱动丝杠和工作台。开环控制方式容易掌握，调试方便，维修简单。但开环控制系统的精度完全依赖于步进电动机的步距精度及齿轮、丝杠的传动精度，因此精度控制受到限制。在工作中，如果出现突然过载现象，控制系统由于得不到反馈信息，依旧发出控制进给脉冲，从而造成“失步”误差。故此类机床属于控制精度比较低的经济型数控机床。
图9-5 开环控制系统
（2）闭环控制系统数控机床 闭环控制（closed loop control）系统如图9-6所示，在数控设备的运动部件上装有测量元件，将运动部件的位置、速度信息及时反馈给伺服系统，伺服系统将指令位置、速度信息与实际信息进行比较并及时发出补偿控制命令。如果测量元件装在机械传动链末端部件上，如装在机床工作台上，则该系统为全闭环系统（简称为闭环系统），如图9-6b所示。如果测量元件装在机械传动链中间部件上，如装在滚珠丝杠上，则该系统为半闭环系统，如图9-6a所示。
闭环控制系统由于有位置测量装置和反馈元件的联系，因此，系统的精度取决于测量装置的精度。目前采用的检测装置有感应同步器、磁尺、光栅等，精度一般为0.5～1μm。在半闭环控制系统中由于末端件工作台没有完全包括在控制回路内，因而其控制精度比全闭环的要低。
该类数控机床的优点是精度高、速度快，但调试和维修比较困难。
图9-6 闭环控制系统
a）半闭环系统 b）全闭环系统
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