1.3　數控機床分類

目前，為了研究數控機床，可從不同的角度對數控機床進行分類。

1.3.1　按控制系統的特點分類

（1）點位控制數控機床

對于一些孔加工用數控機床，只要求獲得精確的孔系坐標定位精度（圖1-4）而不管從一個孔到另外一個孔是按照什么軌跡運動，如坐標鉆床、坐標銑床以及沖床等，就可以采用簡單而價格低廉的點位控制系統。

這種點位控制系統，為了確保準確的定位，系統在高速運行后，一般采用3級減速，以減小定位誤差。但是，由于移動件本身存在慣性，而且在低速運動時，摩擦力有可能變化，所以即使系統關斷后，工作臺并不立即停止，形成定位誤差，而且這個值有一定的分散性。

（2）直線控制數控機床

某些數控機床不僅要求具有準確定位的功能，而且要求從一點到另一點之間按直線移動，并能控制位移的速度（圖1-5）。因為這一類型的數控機床在兩點間移動時，要進行切削加工。所以對于不同的刀具和工件，需要選用不同的切削用量及進給速度。

這一類的數控機床包括經濟型數控鏜銑床、數控車床等。一般情況下，這些數控機床有2～3個可控軸，但可同時控制軸數只有1個。

為了能在刀具磨損或更換刀具后，仍得到合格的零件，這類機床的數控系統常常具有刀具半徑補償功能、刀具長度補償功能和主軸轉速控制的功能。

（3）輪廓控制的數控機床

更多的數控機床具有輪廓控制的功能（圖1-6），即可以加工具有曲線或者曲面的零件。這類機床有兩坐標及兩坐標以上的數控銑床、加工中心等。這類數控機床應能同時控制兩個或兩個以上的軸進行插補運算，對位移和速度進行嚴格的不間斷控制。現代數控機床絕大多數都具有兩坐標或兩坐標以上聯動的功能；不僅有刀具半徑補償、刀具長度補償，還有機床軸向運動誤差補償，絲杠、齒輪的間隙誤差補償等一系列功能。按照可聯動（同時控制）軸數，可以有2軸控制、2.5軸控制、3軸控制、4軸控制、5軸控制等。

2.5軸控制（兩個軸是連續控制，第三軸是點位或直線控制）的原理，實現了三個主要軸X、Y、Z內的二維控制（圖1-7）。

3軸控制是三個坐標軸X、Y、Z都同時插補，是三維連續控制（圖1-8）。

5軸連續控制是一種很重要的加工形式（圖1-9），這時三個坐標軸X、Y、Z與工作臺的回轉、刀具的擺動同時聯動（也可以是與兩軸的數控轉臺聯動，或刀具做兩個方向的擺動）。由于刀尖可以按數學規律導向，使之垂直于任何雙倍曲線平面，因此特別適合于加工透平葉片、機翼等。

1.3.2　按伺服系統分類

（1）開環伺服系統數控機床

這是比較原始的一種數控機床，這類機床的數控系統將零件的程序處理后，輸出數字指令信號給伺服系統，驅動機床運動，沒有來自位置傳感器的反饋信號，如圖1-10所示。最典型的系統就是采用步進電動機的伺服系統。這類機床較為經濟，但是速度及精度都較低。因此，目前在國內，仍作為一種經濟型數控機床，多用于舊機床改造。

（2）閉環伺服系統數控機床

這類機床可以接受插補器的指令，而且隨時接受工作臺測得的實際位置反饋信號，根據其差值不斷進行誤差修正，如圖1-11所示，這類數控機床可以消除由于傳動部件制造中存在的精度誤差給工件加工帶來的影響。

采用閉環伺服系統的數控機床，可以得到很高的加工精度，但是，由于很多機械傳動環節（如絲杠副、工作臺等）都包含在反饋環節內，而各種機械傳動環節，包括絲杠與螺母、工作臺與導軌的摩擦特性，各部件的剛度，以及位移檢測元件安裝的間隙等，都是可變的，將直接影響伺服系統的調節參數，而且有一些是非線性的參數。因此閉環系統設計與調整有較大的難度，設計與調整不好，很容易造成系統不穩定。所以，閉環伺服系統主要用于精度要求很高的鏜銑床、超精車床、超精銑床等。

（3）半閉環伺服系統數控機床

大多數數控機床是半閉環伺服系統，將測量元件從工作臺移到電動機端頭或絲杠端頭。這種系統的閉環環路內不包括絲杠、螺母副及工作臺，因此可以獲得穩定的控制特性，如圖1-12所示。而且由于采用了高分辨率的測量元件，可以獲得比較滿意的精度及速度。

1.3.3　按工藝方式分類

①金屬切削類數控機床　如數控車床、加工中心、數控鉆床、數控磨床、數控鏜床等。

②金屬成型類數控機床　如數控折彎機、數控彎管機、數控回轉頭壓力機等。

③數控特種加工機床　如數控線切割機床、數控電火花加工機床、數控激光切割機等。

④其他類型的數控機床　如火焰切割機、數控三坐標測量機等。

1.3.4　按功能水平分類

根據一些功能及指標，可以把數控機床分為低、中、高三個檔次（表1-1），這種分類方法，目前在我國用得很多，但沒有一個確切的定義。