一般數(shù)控機(jī)床對(duì)位置伺服系統(tǒng)有如下要求：
1) 定位速度和輪廓切削進(jìn)給速度。
2) 定位精度和輪廓切削精度。
3) 精加工的表面粗糙度。
4) 在外界干擾下的穩(wěn)定性。
這些要求主要取決于伺服系統(tǒng)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性。一般對(duì)于閉環(huán)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，總希望系統(tǒng)有一個(gè)較小的位置誤差時(shí)，機(jī)床移動(dòng)部件能迅速反應(yīng)，即系統(tǒng)有較高的動(dòng)態(tài)精度。下面對(duì)位置控制系統(tǒng)影響數(shù)控機(jī)床加工要求的幾個(gè)方面作一些簡(jiǎn)單的分析。
一、開(kāi)環(huán)增益
數(shù)控機(jī)床的位置伺服系統(tǒng)是一個(gè)典型的二階系統(tǒng)。在典型的二階系統(tǒng)中，阻尼系數(shù)， 速度穩(wěn)態(tài)誤差e(∞)=1／k，其中k為開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)，工程上也稱(chēng)作開(kāi)環(huán)增益。 系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益是影響伺服系統(tǒng)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)指標(biāo)的重要參數(shù)之一。
一般情況下，數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的增益取為20~30(1/s)。通常把k＜20范圍的伺服系統(tǒng)稱(chēng)為低增益或軟伺服系統(tǒng)，多用于點(diǎn)位控制。而把k＞20的系統(tǒng)稱(chēng)為高增益或硬伺服系統(tǒng)，應(yīng)用于輪廓加工系統(tǒng)。
假若為了不影響被加工零件的表面粗糙和精度，希望階躍響應(yīng)不產(chǎn)生振蕩，即要求ξ取得大一些，開(kāi)環(huán)增益k就小一些；若從系統(tǒng)的快速件出發(fā)，希望ξ選擇小一些，即希望開(kāi)環(huán)增益k增加些，同時(shí)k值的增大對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度也能有所提高。因此，對(duì)k值的選取是個(gè)應(yīng)綜合考慮的問(wèn)題。
二、位置精度
位置伺服控制系統(tǒng)的位置精度在很大程度上決定了數(shù)控機(jī)床的加工精度。因此位置精度是一個(gè)極為重要的指標(biāo)。為了保證有足夠的位置精度，一方面是正確選擇系統(tǒng)中開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)的大小，另 一方面是對(duì)位置檢測(cè)元件提出精度的要求。因?yàn)樵陂]環(huán)控制系統(tǒng)中，對(duì)于檢測(cè)元件本身的誤差和被檢測(cè)量的偏差是很難區(qū)分出來(lái)的，反饋檢測(cè)元件的精度對(duì)系統(tǒng)的精度常常起著決定性的作用?？梢哉f(shuō)，數(shù)控機(jī)床（閉環(huán)）的加工精度主要由檢測(cè)系統(tǒng)的精度決定。位移檢測(cè)系統(tǒng)能夠測(cè)量的最小位移量稱(chēng)做分辨率。分辨率不僅取決于檢測(cè)元件本身，也取決于測(cè)量線路。在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床、尤其是設(shè)計(jì)高精度或大中型數(shù)控機(jī)床時(shí)，必須精心選用檢測(cè)元件。選擇測(cè)量系統(tǒng)的分辨率或脈沖當(dāng)量， 一般要求比加工精度高一個(gè)數(shù)量級(jí)。
三、調(diào)速范圍
在數(shù)控機(jī)床的加工中，伺服系統(tǒng)為了同時(shí)滿足快速移動(dòng)和單步點(diǎn)動(dòng)，要求進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍。
一個(gè)較好的伺服系統(tǒng)，調(diào)速范圍往往可達(dá)到800～1000。當(dāng)今最先進(jìn)的水平是在脈沖當(dāng)量δ =1μm的條件下，進(jìn)給速度從0～240m/min范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。
四、速度誤差系數(shù)
在數(shù)控機(jī)床的位置伺服系統(tǒng)中，對(duì)速度誤差系數(shù)kv(在數(shù)值上kv＝k，k為系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)）的要求可由下式給出：
當(dāng)vmax為空行程的最向速度時(shí)，e可規(guī)定得大一些，但在輪廓加工中，e不能隨便設(shè)定，e要控制在精度要求范圍內(nèi)。過(guò)大的誤差e會(huì)直接引起工件的尺寸誤差?？紤]到這一點(diǎn)，提高伺服系統(tǒng)的kv值是至關(guān)重要的，即kv愈大，系統(tǒng)的跟隨誤差小，但過(guò)大的kv會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
對(duì)于連續(xù)切削系統(tǒng)要求同時(shí)精確地控制每個(gè)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的位置與速度，實(shí)際上由于每個(gè)軸的伺服控制系統(tǒng)存在著穩(wěn)態(tài)誤差，就會(huì)影響坐標(biāo)軸的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和位置的精確性，產(chǎn)生輪廓跟隨誤差，簡(jiǎn)稱(chēng)輪廓誤差。
輪廓誤差是指實(shí)際軌跡與要求軌跡之間的最短距離，用e表示。
五、伺服系統(tǒng)的可靠性
可靠度是評(píng)價(jià)可靠性的主要定量指標(biāo)之一，其定義為：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。對(duì)數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，它的規(guī)定條件是指其環(huán)境條件、工作條件及工作方式等。
數(shù)控機(jī)床常用平均故障(失效)間隔時(shí)間(mtbf)作為可靠性的定量指標(biāo)。mtbf是指發(fā)生故障經(jīng)修理或更換零件還能繼續(xù)工作的可修復(fù)設(shè)備或系統(tǒng)，從一次故障到下一次故障的平均時(shí)間。