數控係（xì）統的配置和（hé）功能選擇（zé）係統是數控機床的重要組成部分，配置什麽樣的數控係統（tǒng）及選擇哪些數控功能，都是機床生產廠家和最終用戶所關注的問題。
　　數控統的配置　伺服控製（zhì）單元的選擇　數控係統的位置控製方式
　　開（kāi）環控製係統：采用步進電機作為驅動部件，沒有位置和速度反饋器件，所以控製簡單，價格低廉，但它們的負（fù）載能力小，位置控製精度較差（chà），進給（gěi）速度較低，主要用於經濟型數（shù）控裝（zhuāng）置；
　　半閉環和閉環位置控製係統：采用直流或交流伺服電機作為驅動部件，可以（yǐ）采用內裝於電機內的脈衝編碼器，旋（xuán）轉變壓器作為位置/速（sù）度（dù）檢（jiǎn）測器件（jiàn）來（lái）構成半閉環位（wèi）置控製係統，也可以采用直接安（ān）裝（zhuāng）在工作臺的光柵或感應同步器作（zuò）為位置（zhì）檢測器（qì）件，來構（gòu）成高精度的全閉環位置控製係（xì）統。
　　由於螺距（jù）誤差的存在，使得從半閉環係統位置檢測器反饋的絲杠旋轉（zhuǎn）角度變化（huà）量，還不能精確地反映進（jìn）給軸的直線運動位置。但是，經過數控係統對螺距誤差的補償後，它們也能達到相當高的位置控（kòng）製精度
。與全閉環係（xì）統相比，它們的價格（gé）較低（dī），安裝在（zài）電機內部的位置（zhì）反饋器（qì）件的密封性好，工（gōng）作更加穩定可靠（kào），幾乎無需維修，所以（yǐ）廣泛地應用於各種類型的（de）數控機（jī）床。
　　直流伺（sì）服電機的控製比較簡（jiǎn）單，價格也較低，其主要缺點是電機內部具有機械換向裝（zhuāng）置，碳刷容易磨損，維修工作量大。運行時易起火花，使電機的（de）轉（zhuǎn）速和功率的提（tí）高較（jiào）為困難。
　　交流伺服電機是無刷結構，幾乎不需維修，體積相（xiàng）對較小，有利於（yú）轉速和功率的提高，目前已在很大（dà）範圍內取代了（le）直流伺服電機。
　　伺服控製單元的種類（lèi）
　　分離型伺服控製單（dān）元，其（qí）特點是數控係統和伺服控製單元相對獨立，也就（jiù）是說，它們（men）可（kě）以與多種數控係統配用，NC係統給出的指令是與軸運動（dòng）速度相關的DC電壓（yā）（例如0-10V），而從機床返回（huí）的是（shì）與NC係統匹（pǐ）配的（de）軸運動位置檢測信號（例如（rú）編碼器?感應同步器等輸出信（xìn）號）。伺服數據的設定和調整都在伺服控製單元側進行（用電位器調（diào）節（jiē）或通過數字方（fāng）式輸入）。
　　串（chuàn）行（háng）數（shù）據（jù）傳輸型伺服控製單元，其特點是NC係統與伺服控製單（dān）元之間的數據傳送是雙向（xiàng）。與軸運動相關的指令數據、伺服數據和報警信號是通過相應的時鍾信號線、選通信（xìn）號（hào）號（hào）、發送數據線（xiàn）、接（jiē）收數據線、報警信號線（xiàn）傳送。從位置編碼器返（fǎn）回NC裝置（zhì）的有運動（dòng）軸的實際位置和狀（zhuàng）態（tài）等信息。
　　網絡（luò）數據傳輸型伺服控製單元，其特點（diǎn）是軸控製（zhì）單元密集（jí）安裝在一起（qǐ），由一個公用的DC電源單（dān）元（yuán）供電。NC裝置通過FCP板上的網絡數據（jù）處理模塊的連（lián）接點SR、ST與各個軸控製單元（子站）的網絡數據處（chù）理模塊的SR、ST點串聯，組成伺服控製環（huán）。各個軸的（de）位置編碼器與軸控製單元之間是通過二根高速通信線連接，反饋的信息有運動（dòng）軸位置和（hé）相關的狀態信息。
　　串行數據（jù）傳輸型（xíng）和網絡（luò）數（shù）據傳輸型伺服控製單元的伺服參數在NC裝（zhuāng）置中用數字設定，開機初始化（huà）時裝入伺服控製單元，修改和調整（zhěng）都十分方便。
　　網絡數據傳輸型伺服控（kòng）製單元（例如（rú）大隈OSP-U10/U100係統）在相應的控製軟件配合下，具有實時的調整能力，例如在Hi-G型定位加減速功能中，可以根據電機的速度（dù）和扭矩特性求（qiú）出相應的函數（shù），再以其函數控製高速定位時的加減速（sù）度，從而抑製高速定位時可能（néng）引起的振動。定位速（sù）度的提高可以縮短非切削（xuē）時間，提高加工效率。又如在Hi-Cut型進給速度（dù）控製功（gōng）能中，係統可以在（zài）讀（dú）入零件加工程序後，自動識別數控指令要求加工的零件形狀（圓弧、棱邊等），自動調節加工速（sù）度（dù），使之最佳化，進而實現（xiàn）高速高精度加工。
　　采（cǎi）用高速微處理器和專用（yòng）數字信號處理機（DSP）的全數字化交流伺服係統出現後，硬件伺服（fú）控製變為（wéi）軟件伺服控製，一（yī）些現代控製理論的先進算法得到實現，進而大大地（dì）提高了（le）伺服係統的控製性能。
　　伺服控（kòng）製單元是數控係統中與機械直接相關聯（lián）的部（bù）件，它們的性能與機床的（de）切削速度和位置精度關係很大，其價格也占（zhàn）數控係統的很大部分。相對來說，伺服部件的故障率（lǜ）也較高，約占電（diàn）氣故（gù）障（zhàng）的70%以上，所以選配伺服控製單元十分重（chóng）要。
　　伺服故障除了與伺服（fú）控製單（dān）元的可靠性有（yǒu）關外，還與機床的（de）使用（yòng）環境、機械狀況和切削條件密切相關。例如環境溫度過高（gāo），易引起器（qì）件過熱而損壞；防護不嚴可能引起電機進水，造成短路；導軌和絲杠潤滑（huá）不好或（huò）切削負荷過重會引起電機過（guò）流。機械傳動機構卡死（sǐ）更會引起功率器件的損壞，雖然伺服控製單元本身有一定的過載保護能力，但是故障情況嚴重或者多次發生時，仍（réng）然會（huì）使器件損壞。有些數控係統具有主軸和進給軸的實時負載顯示功能（例如大隈OSP係統的“當（dāng）前位置”頁麵上不僅可以顯示軸運動的實時位（wèi）置數據，而且還同時顯示各軸的（de）實時負（fù）載百分比，用戶可以利用這（zhè）些信息，采取措施來防止事故的發生。
　　進給伺服電（diàn）機的選擇
　　輸出扭（niǔ）矩是進給電機負載（zǎi）能力的指標。從圖2可（kě）見，在連續操作狀態下，輸出扭矩（jǔ）是隨轉（zhuǎn）速的升高而減少的，電機的性能愈（yù）好，這種減少值就愈小。為進給軸配（pèi）置電機時應（yīng）滿（mǎn）足最（zuì）高切削速度時的（de）輸（shū）出扭矩（jǔ）。雖然在（zài）快速（sù）進給時不作切削，負載較小 ，但也應考慮最高快速進給速度下的起動（dòng）扭矩 。高速時的輸出扭矩下降過多也會影響進給軸的控製特性（xìng）。
　　主軸伺服電機的選擇
　　輸出功率是主軸電機負載能力的指標。從圖3可見主軸電機的額定功率是指在恒功率區（速度N1到N2）內運行（háng）時的輸出功率，低於基本速度N1時達不到額定功率，速度愈低，輸出功率就愈小。為了滿足主軸低速時的功率要求，一（yī）般采用（yòng）齒輪箱變速，使主軸低速時的電機速度也在基本速度N1以（yǐ）上，此時，機械結構較為複雜，成本也會相（xiàng）應增加。在主軸與伺服電機直接連接的數控機床中，有兩種方法來滿足主軸低速時（shí）的功（gōng）率（lǜ）要求，其（qí）一是選擇基本速度較低或額定功率高一檔的主軸（zhóu）電機，其二是采用特種的繞組切換式主軸伺服電機（例如日本大隈的YMF型主軸電機），這種電機（jī）的三相繞組在低速運行時接成星形，而在（zài）高速運（yùn）行時接（jiē）成三角形，從而提高了主（zhǔ）軸電機的低速功率特性，降低主軸機械部件的成本。
　　這兒要（yào）特別指出的是，雖然高（gāo）速加工（gōng）是提高數（shù）控機床生產效率的有效途徑（jìng），但高速、高精度切（qiē）削會給伺服驅動和計算機部件帶來更（gèng）高的要求，必然增加數（shù）控係統的成本，而高速加工的另一個重要應用領域是輕金屬和薄壁零件的加工，所以，應該按（àn）機（jī）床的實際需要選擇主軸和進給電機的速（sù）度。
　　位（wèi）置檢測器（qì）件的選擇
　　機械（xiè）原點是數控機床所有座標係的基（jī）準點，機械原點的穩（wěn）定性是數控機床極為（wéi）重要（yào）的技術指標，也是穩定加工（gōng）精度的基本保證，機械原點的建立方法有兩種：
　　在（zài）采用相對位置編碼器、感應同步器或光柵作為位置反饋器件的數（shù）控機床中，數控係統將（jiāng）各進給軸的回零減速開關（或標記）之後由位置反饋器件產生的第一個零點標記信號作為基準點。這類機床在每次斷電或緊急停機後（hòu）都必須（xū）重新作各進給軸的回零操作（zuò），否則，實際位置可（kě）能發生偏移，回零減速開關與其撞塊的相對位置調整不妥，也會引起機（jī）械原點位置的（de）不穩定，這些都是應該重視的；
　　在采用絕對位置編碼（mǎ）器作為位置（zhì）反饋器件的數（shù）控機（jī）床中，絕對位（wèi）置編碼器（qì）能夠自動記憶（yì）各進給（gěi）軸全行程內（nèi）的每一點位置，不需回零開關，每次斷（duàn）電或緊急停機後，都不（bú）必重新作基準點的設定操作。基準點位置（zhì）設定後永久不變，並由專供絕對位置編碼器使用的存儲器記憶，特（tè）別適用於鼠牙盤定位的旋轉工作臺零點位置的設定，不僅（jǐn）穩定性好，而且給操作和調整帶來（lái）極大方便。
　　機械設計方案的選擇
　　機床是由機械和電氣兩（liǎng）部分組成，在設（shè）計總體方案時應從機電兩方麵（miàn）來考慮機床各種功能的實施方案，數控機床的機械要（yào）求和數控係統的（de）功能都很複雜，所以更應機電溝通，揚長避（bì）短。下麵舉例（lì）說（shuō）明。

　　例一主軸轉速（sù）的調節（jiē）有采用伺服電機或變頻電機實現自動無級調速和用普通三相異步電機驅動、機械齒輪分級變速、進行人工換檔兩類方法。
　　加工中心機床使用多種刀具進行連續的不同種類（銑、鑽、鏜和攻絲等）的切削加工，所以主軸的轉速是經常變化（huà）的，而且必須由加工程序的S指令自動實現，自動換刀時還必須（xū）進行主軸定（dìng）向，所以必須采用帶有定向功能的自動無級調速方式（shì）。
　　對於主軸轉速要求不高的（de）普通數控銑床來說，刀具的更換都是用手動方式進行，而且在加工過程中，同一把（bǎ）刀具選擇不同轉速的機會並不（bú）多見，在手（shǒu）動換刀的同時進行手動變速對生（shēng）產效率的影響並不大，所以經（jīng）常采用機械齒輪分級變速、人工換檔的控製方式（shì）。與采用伺服電機進行無級調速的方案相比（bǐ），可（kě）以顯著地（dì）降低生產（chǎn）成本，節省能源（yuán），維修也簡單，是很實用的選擇。
　　例二（èr）使用臥式（shì）加工中心對零件進行多麵加工時，往往（wǎng）需要更換夾具並（bìng）多次裝卡，必（bì）須占用可貴的機床運行時間，選用有雙工位自動托板交換（huàn）（APC）裝置的臥式加工中心（xīn），可以大大地（dì）節省零件裝卡的（de）占機時（shí）間（jiān），從而提高（gāo）機床的生產效率，而且該功能的控製是由PLC控製程序（xù）來完成，除了多用幾個（gè）輸（shū）入（rù）/輸出控製點外，數控係統的成本（běn）增加不多，是個功能/價格（gé）比很高的選擇。
　　例三加工中心機床的換刀時間對生產效率（lǜ）有很（hěn）大影響，而換刀（dāo）速度與機械結構有很大的關係。例如，由油缸控製的（de）機械手換刀時間（jiān）一般在10秒以上，在（zài）2~3秒內能完成換刀動作的機械手一般采用伺（sì）服（fú）電機（jī）驅動，配有凸輪和內外油缸鬆（sōng）刀（dāo）機構。與（yǔ）機構不（bú）相當的換刀速度，可能使故障率增加。選（xuǎn）擇合理的切削路徑、采用高質（zhì）量的刀具、切削條件的最佳化也（yě）是提高（gāo）生產效率（lǜ）的重要手段（duàn），應（yīng）綜合考（kǎo）慮。
　　數控（kòng）功能的選擇
　　除基本功能以外，數控係統還為用戶提供多種可（kě）選功能，各知名（míng）品牌的數控係統的基本功能（néng）差別不大，所以，合理地選擇適（shì）合（hé）機床的可選功能，放棄可有可無或不實用的可選功能，對提高產品的功能/價（jià）格（gé）比大有好（hǎo）處，下麵列舉幾個例子供參（cān）考。
　　動畫/軌跡顯示功能
　　該功能用於模擬零件加工過（guò）程，顯示真實刀具（jù）在（zài）毛坯上的切削路徑，可（kě）以選擇直角（jiǎo）座（zuò）標係中的兩個不同平麵的同時（shí）顯示，也可選擇不（bú）同視角的三維立體顯示。可以（yǐ）在加工的同時作實時的顯示，也可在機械鎖（suǒ）定的方式下（xià）作加工過（guò）程的快（kuài）速描繪。這（zhè）是一種檢驗零件（jiàn）加工程序、提高編程（chéng）效率和實時監視的有效工具（jù）。
　　軟（ruǎn）盤驅動器（qì）
　　通過這種數據傳送（sòng）工具可以將係統中已經調試完（wán）畢的加工程序存入軟盤後存檔（dàng），也（yě）可（kě）以通過它將在其它計算機生成的加（jiā）工程序存入NC係統，從（cóng）而減少加工程序（xù）的輸入占機時間，更可以用它作各（gè）種機床數據的備份或存儲，給程編和操作人員帶來很大方便。
　　DNC-B通信功能
　　眾所（suǒ）周知，由非圓曲線或曲麵組成的零件加工程序的編製十分困難（nán），通常的辦法是借助於通用計算機，將它們細分為微小的三維（wéi）直線段後再編寫加工程序，所以程序容量極大。在模具加工中（zhōng），這種（zhǒng）長達幾百K字節（4K字節約等於10米紙帶長度）的加工程序經（jīng）常遇到，而一般數控係統提供的基本程序存儲容量為64?128K字節，這給模具加工帶來很大困難。
　　DNC-B通信功能（néng）具有兩種工作方式，其一是（shì）在個人計算機和數控係統的加工程序存儲區之間（jiān）進行雙向的程（chéng）序傳送（sòng），其二是將個人計算機的加工程序一（yī）段一（yī）段（duàn）地傳送到（dào）數控係統的緩衝運行存儲器，邊加工邊傳送，直到加工結束。這就徹底解決了大容量程序零件的加工問題。雖然選用這項（xiàng）功能需要增加一定的費用，但它確實是功能/價格比很高的選（xuǎn）項。
　　當然（rán），選擇擴充內存容量也是解決曲麵模具加工的有效方法，例如大隈（wēi）OSP係統的最大運行緩衝存儲器容量為512K字節。程序存儲器容量可以擴充到4096K字節（jiē），這樣就可以滿足極大部分模具加工（gōng）的需要，與采用DNC-B方式相比，它的優點是省去了個（gè）人（rén）計算機這個環節，使（shǐ）運行更加可（kě）靠，操作（zuò）也比較方便。
　　簡（jiǎn）化編程的功能
　　為了（le）提（tí）高編程的效率（lǜ），縮短（duǎn）加工程序的（de）長度（dù），發揮程序存儲器的潛力，數控係統（tǒng）提供了一些簡化程序編製的方（fāng）法。
　　固定循環
　　將常（cháng）用的加工工序（例如鑽孔、鏜孔、攻絲及腔體和周邊加工等（děng））編寫（xiě）成參數式的固定（dìng）循環程序，編程時由用戶填入（rù）相應的數據（如基麵、孔深、每次切入量以（yǐ）及（jí）主軸轉速和進給速度等）就可完成預定的加工工（gōng）序，並可（kě）多次重複使用。
　　座標計算（suàn）功能
　　利用數控係統的實時計算（suàn）能力，將以各種規則分布的孔加工工序（例如斜線、圓周和網格等（děng））編寫成參數式的（de）固（gù）定循環程序，編程時由用戶填入相（xiàng）應的數據（如角度、半徑、孔（kǒng）數、行數和列數等）就可完成預定的加工工序。
　　子程序功能
　　用戶可以將零件中多處用到的同一加工工序編成子程序，在相應的部位（wèi）調用，從而縮短（duǎn）加（jiā）工程序的長度。
　　用戶宏程序（xù）
　　用戶可以利用係統提供的各種算術、邏輯和函數運算符以及各種分（fèn）支語（yǔ）句，來組成描述（shù）加工零件形狀的數學表達式（shì），在程序執行過程中，數（shù）控係統邊運算，邊輸出結果，用（yòng）很（hěn）短的程序就可以實現特種曲線和曲麵的加工。
　　剛性（xìng）攻絲（sī）功能
　　剛性攻絲功能必須采用伺服電機來驅動主軸，不僅要求在主軸上增加位置（zhì）傳感器，而（ér）且對主軸傳動機構的間隙和慣量都有嚴格的要求，所以不能忽略這（zhè）個功能的成本。對（duì）用戶來說，如（rú）果沒有特殊（shū）的要求（例如高（gāo）速高精度、特種材料或大直徑孔加（jiā）工等），可以（yǐ）采用彈性伸縮卡（kǎ）頭，在一般（bān）主軸上進行柔性攻絲來滿足加工要求，就不必選用剛性攻（gōng）絲功（gōng）能。
　　刀具壽命管理功能（néng）
　　在加工中心上是否要選用刀具壽命管（guǎn）理功能，必須考慮加工零件的批量（liàng）、刀具和毛坯質（zhì）量的一致性以及刀庫的容量等因素（sù），否（fǒu）則（zé），不僅會造成許多人為的錯誤，影響生產的正（zhèng）常進行，而且備用刀具占用的刀位也將大大減少刀庫的有效容量（liàng），使一些複雜零件（jiàn）因刀位（wèi）不足而無法加工。
　　自動刀具半徑/長（zhǎng）度和工件測量功能
　　加工程序中的刀具運動軌跡（jì）通常按刀具中心和刀（dāo）尖編寫，所以在程序（xù）執行（háng）前必須輸入相應的刀具半徑和長度，這對加工（gōng）中心（xīn）尤其重要。

　　刀具半徑和長度可以用普通的量具手工測量，也可用專門（mén）的刀具測量儀測量。操作者（zhě）可以通過（guò）每把刀的刀尖在Z軸方向相對於機床上同一“對（duì）刀麵”的（de）位置差（chà）來作為長（zhǎng）度偏移值進行補償，采用數控係統本身提供的“半自動刀（dāo）具長度測量”功能，輸入相對於“標準刀具（jù）”的長度（dù）補償值。
　　自動刀具半徑/長（zhǎng）度和工件測量功能，需要配備專用的接（jiē）觸（chù）式傳感器及激光測頭和（hé）信號接收器（qì）。選用此功能時（shí）應明（míng）確以下幾點：
　　接觸式傳感器和信號接收器安裝在機（jī）床（chuáng）工作區內，它的防護十分（fèn）重要（yào），切削量大，使用噴淋衝洗的（de）機床不宜安裝；
　　進行上述測量需要占（zhàn）用機床（chuáng）加工時（shí）間，可能影響機床的效率；
　　工件測（cè）量功能的一般用途是測量工件毛坯上作為程編原點的基準孔中心或其它基準點的位（wèi）置，代替人工“對刀”，它的精度不會高（gāo）於機床本身的（de）定位精度（dù）。