自從1952年世界上第一臺三坐標數(shù)控銑床問世以來，數(shù)控機床發(fā)展至今已經(jīng)50多年了。在這50多年中，數(shù)控機床技術(shù)得到了巨大的發(fā)展。從數(shù)控系統(tǒng)來看，由以電子管為基礎(chǔ)的硬件數(shù)控技術(shù)發(fā)展到目前以微處理器為基礎(chǔ)的軟件數(shù)控系統(tǒng)。伴隨著數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，數(shù)控機床的伺服驅(qū)動技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展，從電液脈沖馬達、功率步進電動機發(fā)展到高性能交、直流伺服電動機驅(qū)動系統(tǒng)。特別是高性能交流電動機伺服系統(tǒng)代表了當前伺服驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展方向。
數(shù)控機床控制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1—3所示．
數(shù)控機床控制系統(tǒng)的組成與工業(yè)機器人控制系統(tǒng)相似，由計算機數(shù)字控制(CNC)系統(tǒng)、伺服驅(qū)動器(sD)、伺服電動機(sM)、速度和位置傳感器(S)等組成。
計算機數(shù)字控制(CNC)系統(tǒng)用來存儲零件加工程序，進行各種插補運算和軟
件實時控制，向各坐標軸的伺服驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)出各種控制命令。伺服驅(qū)動器SD和伺服電動機SM接收到計算機數(shù)字控制(CNC)系統(tǒng)的控制命令后，能夠快速平滑調(diào)節(jié)運動速度，并能夠精確地進行位置控制。機床進給裝置的實際速度和位置通常用裝在電動機軸端的速度和位置傳感器來檢測。
作為數(shù)控機床進給用的伺服驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：
1)應(yīng)具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍，通常要達到10000：1以上，才能滿足低速加工和高速返回的要求。
2)應(yīng)具有足夠的加(減)速力矩。為了快速移動機床導(dǎo)板或重切削的需要要求伺服電動機能產(chǎn)生出足夠大的力矩。
3)伺服驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)要快，以使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)跟隨性能，盡快消除負載擾動對電動機速度的影響。
4)伺服電動機的轉(zhuǎn)子慣量要小，以提高伺服系統(tǒng)的加(減)速性能。整個電動機的質(zhì)量和體積應(yīng)盡可能小些，為機械設(shè)計與安裝創(chuàng)造方便條件。
5)在從低速到高速的整個速度范圍內(nèi)，應(yīng)該保持運行平滑，電動機的轉(zhuǎn)矩脈動盡可能要小，在運動中不產(chǎn)生脈動和過大的噪聲；在停止時不產(chǎn)生爬行現(xiàn)象和高頻振動。
6)伺服電動機應(yīng)安全可靠，希望電動機本身無需維護或容易維護。這一點在使用多臺伺服電動機的生產(chǎn)線中是應(yīng)該特別強調(diào)的。同時，也要求伺服電動機能在油氣、粉塵等易燃易爆及人體不宜接近等惡劣環(huán)境中正常工作。伺服電動機應(yīng)是無火花運行。
7)與cNc系統(tǒng)的接口應(yīng)當簡便。整個伺服驅(qū)動裝置必須能方便地接收來自上一級控制的指令，同時也必須將自身的運行狀態(tài)送到上一級控制器。這樣，在伺服電動機和伺服驅(qū)動器、計算機數(shù)字控制系統(tǒng)之間，就存在著信號形式與強弱的顯著差別，必須通過接口聯(lián)系起來，這就要求接口應(yīng)該是簡便易行的。
數(shù)控機床和工業(yè)機器人都是典型的機電一體化產(chǎn)品，由此可以歸納出對機電一體化產(chǎn)品中的伺服驅(qū)動系統(tǒng)要求如下：
1)應(yīng)能控制施加于機械上的力或力矩的大小。
2)應(yīng)能使機械快速或緩慢平滑地移動。
3)應(yīng)能調(diào)整機械的加速度或減速度的大小。
4)應(yīng)能使機械移動到所規(guī)定的距離。
5)應(yīng)能使機械運動跟蹤控制指令。
6)應(yīng)能在規(guī)定的位置上使機械保持停止狀態(tài)。
7)應(yīng)能使機械的移動方向在正反兩個方向上自由地改變：
應(yīng)該指出，不同的機電一體化產(chǎn)品對伺服驅(qū)動系統(tǒng)的要求其側(cè)重點是有區(qū)別的，這主要是由生產(chǎn)工藝或工作特點所決定的。例如，上面介紹過的工業(yè)機器人和數(shù)控機床就是如此。
數(shù)控機床進給裝置的負載在相當寬的范圍內(nèi)具有恒轉(zhuǎn)矩的性質(zhì)，而且負載慣量變化很小，而工業(yè)機器人伺服電動機軸上的慣量和力矩隨著工業(yè)機器人運動姿態(tài)和負載的不同將發(fā)生很大變化；后者對伺服驅(qū)動系統(tǒng)所產(chǎn)生的力或力矩的適應(yīng)性，提出了更高的要求，而使控制問題復(fù)雜化，要求電動機的體積和質(zhì)量應(yīng)該盡可能的
另一方面，由于數(shù)控機床是用于精密機械零件的加工，所以對動態(tài)和靜態(tài)控制精度提出了很高的要求，要求伺服驅(qū)動系統(tǒng)具有非常寬闊的調(diào)速范圍和定位精度，而工業(yè)機器人在這一點上，一般來說就沒有數(shù)控機床的要求高。
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