(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速

匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现

速度的精确控制。
　　这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多

是由于测速反馈线接反或者断线所致。
　　(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多

采用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置
进行直接或间接的测量，将测量值反馈到 CNC 并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令

位置，从而实现对位置的精确控制。
　　位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。

　　(10)外部设备一般指 PC 计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用

中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。
　　2.数控机床运动坐标的电气控制

　　数控机床一个运动坐标的电气控制由电流(转矩)控制环、速度控制环和位置控制环串联

 

组成 。

　　(1)电流环是为伺服电机提供转矩的电路。一般情况下它与电动机的匹配调节已由制造

者作好了或者指定了相应的匹配参数，其反馈信号也在伺服系统内联接完成，因此不需接

线与调整。
　　(2)速度环是控制电动机转速亦即坐标轴运行速度的电路。速度调节器是比例积分(PI)调

节器，其 P、I 调整值完全取决于所驱动坐标轴的负载大小和机械传动系统(导轨、传动机构)

的传动刚度与传动间隙等机械特性，一旦这些特性发生明显变化时，首先需要对机械传动

系统进行修复工作，然后重新调整速度环 PI 调节器。

　　速度环的最佳调节是在位置环开环的条件下才能完成的，这对于水平运动的坐标轴和

转动坐标轴较容易进行，而对于垂向运动坐标轴则位置开环时会自动下落而发生危险，可
以采取先摘下电动机空载调整，然后再装好电动机与位置环一起调整或者直接带位置环一

起调整，这时需要有一定的经验和细心。

“

”

　　速度环的反馈环节见前面 速度测量 一节。

　　(3)位置环是控制各坐标轴按指令位置精确定位的控制环节。位置环将最终影响坐标轴

的位置精度及工作精度。这其中有两方面的工作：

　　一是位置测量元件的精度与 CNC 系统脉冲当量的匹配问题。测量元件单位移动距离发

 

出的脉 冲数目经过外部倍频电路和/或 CNC 内部倍频系数的倍频后要与数控系统规定的分

辨率相符。例如位置测量元件 10 脉冲/mm，数控系统分辨率即脉冲当量为 0.001mm，则测

量元件送出的脉冲必须经过 100 倍频方可匹配。

　　二是位置环增益系数 Kv 值的正确设定与调节。通常 Kv 值是作为机床数据设置的，数

控系统中对各个坐标轴分别指定了 Kv 值的设置地址和数值单位。在速度环最佳化调节后
Kv 值的设定则成为反映机床性能好坏、影响最终精度的重要因素。Kv 值是机床运动坐标自

身性能优劣的直接表现而并非可以任意放大。关于 Kv 值的设置要注意两个问题，首先要满

足下列公式：
Kv=v/Δ

式中 v——坐标运行速度，m/min
Δ——跟踪误差，mm

　　注意，不同的数控系统采用的单位可能不同，设置时要注意数控系统规定的单位。例
如，坐标运行速度的单位是 m/min，则 Kv 值单位为 m/(mm·min)，若 v 的单位为 mm/s，则
Kv 的单位应为 mm/(mm·s)。

　　其次要满足各联动坐标轴的 Kv 值必须相同，以保证合成运动时的精度。通常是以 Kv

值最低的坐标轴为准。
　　位置反馈(

“

”

参见上节 位置测量 )有三种情况：一种是没有位置测量元件，为位置开环

控制即无位置反馈，步进电机驱动一般即为开环；一种是半闭环控制，即位置测量元件不
在坐标轴最终运动部件上，也就是说还有部分传动环节在位置闭环控制之外，这种情况要

求环外传动部分应有相当的传动刚度和传动精度，加入反向间隙补偿和螺距误差补偿之后，
可以得到很高的位置控制精度；第三种是全闭环控制，即位置测量元件安装在坐标轴的最

终运动部件上，理论上这种控制的位置精度情况最好，但是它对整个机械传动系统的要求
更高而不是低，如若不然，则会严重影响两坐标的动态精度，而使得机床只能在降低速度

环和位置精度的情况下工作。影响全闭环控制精度的另一个重要问题是测量元件的精确安
装问题，千万不可轻视。