数控机床控制系统的选择方法
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目录
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数控装置的选择
2
进给驱动的选择
3
主轴驱动的选择
4
检测元件的选择
数控装置的选择
根据数控机床类型选择相 应的数控装置，一般来说， 数控装置有适用于车、钻、 镗、铣、磨、冲压、电火 花切割等加工类型，应有 针对性的进行选择。
性能的 选择
选择功能中的可编程序控制器有内 装和独立型两种。最好选用内装型， 它有不同型号，首先要根据数控装 置与机床之间的输入输出信号点数 来选择。选用的点数要笔实用点数 稍多一些，一杯可能追加和变更控 制性能的需要。其次要估计顺序程 序规模选择存储容量。程序规模随 着机床复杂程度的增加，存储容量 也随着增大，要根据具体情况合理 选择。还有处理时间、指令功能、 定时器、计数器、内部继电器等技 术规格，数量也应满足设计要求。
检测元件的选择
根据数控系统位置控制方案， 对机床直线位移采用直接或间 接测量，而选用直线型或旋转 型检测元件。目前数控机床广 泛采用半闭环控制，选用旋转 型角度测量元件
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目前数控机床最常用的检测元 件是光电脉冲编码器，它根据 数控机床的滚珠丝杠螺距、数 控系统的最小移动但闻、指令 倍率和检测倍率等来选用相应 规格的脉冲编码器。
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进给驱动制造厂家对生产的进给速度 控制单元和伺服电机提供系列的成套 产品，所以当选好伺服电机之后，由 产品说明书选用相应的速度控制单元。
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通过正确计算加在电
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机轴上的负载条件来
选择合适规格的伺服
电机。
主轴驱动的选择
按下列原则选择主轴电机：
根据不同的 机床计算出 切削功率， 所选电机应 满足这个要 求。
价格的 选择
在选择符合技术要求的数控 装置时，还要考虑到生产厂 家的信誉，产品使用说明等 文件资料是否齐全，能不能 给用户培训编程、操作和维 修人员。有无专门的技术服 务部门，长期提供零备件和 及时的维修服务，以利发挥 技术经济效益。
类型的 选择
不同的数控装置，其性能高低差 别很大，入控制轴数有单轴，2 轴，3轴，4轴，5轴，甚至10多 轴，20多轴；联动轴数有2轴或 3轴以上，最高进给速度有 10m/min,15m/min,24m/min,240 m/min；分辨率有 0.01mm,0.001mm,0.0001mm。 这些指标不同，价格亦不同，应 根据机床实际需要，如一般车削 加工选用2轴或4轴（双刀架）控 制，平面零件加工选用3轴以上 联动。不要追求最新最高水平， 应合理选择。
根据要求的主轴 加减速时间，计 算出电机功率不 应超过电机的最 大输出功率
在要求主轴频 繁起、制动的 场合、必须计 算出平均功率， 其值不能超过 电机连续额定 输出功率。
在要求恒表面 受到控制的场 合，则恒表面 速和，应 在电机能够提 供的功率范围 之内。
根据数控机床要求检测精度还是 速度，选用位置或转速检测元件 ， 一般来说，大型机床以满足速度 要求为主，高精度、中小型机床 以满足精度为主。选择检测元件 其分辨率一般要比加工精度高一 个数量级
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功能的 选择
不同国家、不同的数控装置 制造厂家，生产的不同规格 产品，价格上有很大差异， 应在满足控制类型、性能、 功能选择的基础上，综合分 析性能价格比，选择性能价 格比高的数控装置，以便降 低成本。
技术服 务的选
择
进给驱动的选择
优先选用交流伺服电机，因为 它与直流电机比较，转子惯量 小，动态响应好，输出功率大， 转速高，结构简单，成本较低， 应用环境不受限制。
数控机床的位置控制系统
7050铝合金等通道多转角挤压过程的三维有限元模拟
吕哲;郑立静;于燕;李焕喜;高文理
【期刊名称】《稀有金属材料与工程》
【年(卷),期】2008(37)12
【摘要】对7050铝合金等通道多次转角挤压(equal-channel angular pressing,简称ECAP)过程中的变形行为进行三维有限元模拟,并研究了挤压过程中等效应变的演化以及载荷-位移曲线变化。
为开发多道次ECAP工艺的模具设计、工艺参数提供理论指导依据。
【总页数】4页(P2125-2128)
【关键词】等通道多次转角挤压;有限元分析;等效应变;7050铝合金
【作者】吕哲;郑立静;于燕;李焕喜;高文理
【作者单位】北京航空航天大学,北京100083;湖南大学,湖南长沙410082
【正文语种】中文
【中图分类】TG371
【相关文献】
1.7050铝合金等通道转角挤压的有限元模拟及力学性能 [J], 徐尊平;程南璞;陈志谦
2.等通道转角挤压过程和参数的有限元模拟概述 [J], 袁玉春;马爱斌;江静华
3.等通道转角挤压过程和参数的有限元模拟概述 [J], 袁玉春;马爱斌;江静华
4.7050铝合金热挤压成形过程的有限元模拟 [J], 许柏华;张翔;王晓溪
5.7050铝合金等通道转角挤压过程中显微结构和力学性能演化的小角x射线散射研究 [J], 郑立静;李树索;李焕喜;陈昌麒;韩雅芳;董宝中
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浅谈数控机床原理、分类与选择
浅谈数控机床原理、分类与选择（作者:___________单位: ___________邮编: ___________）摘要:数控机床是运用数控技术对零件进行加工控制的机床。
经过近几十年国内外厂家的发展，数控机床的种类繁多，且控制精度日渐提高，本文对数控机床的原理、分类进行了详细的介绍，给出了企业在选择数控机床时应主要考虑的几个原则。
关键词:数控机床;原理;分类数控机床是在普通机床的基础上发展起来的，由于它具有良好的柔性、高的加工精度和稳定性、能加工复杂零件、减轻了工人的劳动强度和易于实现现代化管理等一系列优点，目前在机械制造业中得到了广泛的应用。
一、数控机床原理数控机床一般由信息载体、数控装置、伺服系统和机床本体等四部分组成。
信息载体即穿孔纸带、穿孔卡、磁带和磁盘等，用于记录程序编制的内容，并通过光电纸带阅读机、磁带机和磁盘驱动器等读入装置输送给数控装置。
数控装置是数控机床的核心，也就是常说的NC（普通数控装置）或CNC（计算机数控装置），NC是数控机床发展初期的一种形式，现在的数控机床大多使用CNC系统。
数控装置的作用是接受读入装置输入的加工信息，经过译码处理和运算，发出相应的指令脉冲给伺服系统，完成零件加工。
伺服系统是数控机床的执行部分，由电动机和传动装置组成。
伺服系统接受数控装置传来的指令脉冲信号，控制机床执行件（工作台或刀架）运动的位移和速度。
机床本体主要是机械部件，包括主运动部件、进给运动部件和支承部件等。
对于数控机床部件来讲，机械部件结构较通用机床简单，但其各项技术指标要求比通用机床要高。
在数控机床上进行加工时，首先根据零件图编制程序，编程的代码和指令格式大多符合ISO标准和相应的国家标准。
然后将程序通过信息载体输入到NC或CNC中，由数控系统根据程序内容发出指令，一方面由伺服系统中的电动机通过传动装置控制机床执行件的运动，另一方面控制机床的其它辅助运动，如主轴转速、转向选择，冷却泵的开停等。
数控机床的主轴速度调节方法
数控机床的主轴速度调节方法数控机床是现代制造业中广泛应用的一种重要设备，其高精度、高效率的加工能力使得生产过程更加灵活和精确。
而数控机床的主轴速度调节方法在其中起着至关重要的作用。
主轴是数控机床中负责转动刀具的部件，主轴速度调节方法主要用于控制主轴的转速，以满足不同加工需求下的工作要求。
下面将详细介绍一些常见的数控机床主轴速度调节方法。
1. 机械变速法：机械变速法是一种通过机械装置改变传动比以调节主轴转速的方法。
常见的机械变速装置有齿轮传动、皮带传动和变压器传动等。
通过调整齿轮或皮带的组合方式，可以实现主轴的多种转速选择。
机械变速法的优点是结构简单、可靠性高，但调速范围相对较窄。
2. 变频调速法：变频调速法是通过改变电机的供电频率来控制主轴转速的方法。
通过控制变频器输出的电源频率，可实现主轴转速的连续调节。
变频调速法具有调速范围广、精度高、响应速度快等优点，适用于各种不同工况下的加工需求。
3. 数字调速法：数字调速法是利用数控系统通过控制主轴电机的电流或电压来精确控制主轴转速的方法。
数控系统通过传感器对主轴的转速进行实时监测，并通过闭环控制方式对主轴电机的电流或电压进行调整，从而实现精准的主轴转速控制。
数字调速法具有调速精度高、可靠性好、适应性强等优点，适用于对加工精度要求较高的场合。
4. 智能调速法：智能调速法是一种结合人工智能技术的主轴速度调节方法。
通过对加工过程中的实时数据进行分析和处理，机床可以自动调整主轴转速以达到最佳加工效果。
智能调速法具有自适应性强、能够根据工件材料、加工情况等因素进行动态调整的优点，适用于复杂的加工过程。
在应用各种主轴速度调节方法时，还需考虑到以下几点：1. 加工要求：根据不同的加工要求选择合适的主轴转速调节方法。
如对于高速电镀加工，要求主轴转速稳定且高速，可以选择数字调速法；而对于高精度加工，要求主轴的转速精度较高，可以选择智能调速法。
2. 加工材料：对于不同的加工材料，需要选择适当的主轴转速以保证加工效果。
广数数控系统对比选择
广数数控系统对比选择目前，数控系统种类繁多，按数控系统的性能价格比分为:经济型数控系统、标准型数控系统、全功能型数控系统和特殊型数控系统四大类产品。
经济型数控系统也称简易数控系统。
其特点是价格便宜、精度适中、功能简化、针对性强，比较适用于老设备技朮改造和产品更新。
标准型数控系统的特点是功能较全，价格适中，适用于中档的数控机床，应用较广。
多功能型数控系统的特点是功能齐全，价格较贵。
适用于加工复杂零件的大中型机床以及FMS、CIMS中使用的数控机床。
特殊型数控系统适用于各类特种加工机床，如:电加工机床，超精加工机床等。
依据经济实用原则。
对中小型车床的改造广泛采用步进电机驱动的开环控制系统。
用经济型数控系统改造后车床的控制原理。
改造后车床可以自动车削圆柱面、圆锥面、端面、球面、螺纹等。
目前，国内生产的经济型数控系统有多种类型。
经济型数控系统主要包括数控装置、坐标轴驱动(或伺服)系统、主轴驱动系统、刀架及辅助功能的强电控制与驱动系统、接口等。
经济型数控装置有步进电机驱动的开环数控装置、直流电机驱动的半闭环数控装置和点位式经济型数控装置三种。
对于数控车床改造一般选用步电机驱动开环数控装置。
选择时主要考虑以下性能:CPU类型、用户容量、控制轴或联动轴数、设定单位、插补类型、编程尺寸及编程标准，G、M、S、T、F功能、刀具补偿功能、间隙补偿功能及循环功能、显示方式及显示信息的形式、绝对编程、增量编程、程序输入方式以及报警、诊断等。
根据需要选择相应的性能。
步进电机驱动单元的性能参数主要有:步进电机性能参数及安装尺寸，控制箱与电机的接线型式等。
系统的快速进给速度、空载起动频率，静态转矩，系统升频降频时间，起动矩频特性、起动惯频特性、运行矩频特性。
驱动电路的型式主要有:高低压驱动电路、斩波驱动电路、调频调压驱动电路、细分驱动电路、电流检测型功率放大电路等。
不同的电路型式、其工作性能不同，根据加工需要合理选择。
刀架控制与驱动系统主要考虑刀架型式(如四位或八位电动刀架，或转塔六位刀架等)，定位精度及重复定位精度，换刀时间、刀具选择时刀架的转向、夹紧力，刀杆尺寸及装夹刀具结构型式等性能参数。
数控机床控制系统的选配
比很 高的 选项 。 （ ＮＩ 攻 螺纹 功 能 攻 螺纹 是数 控机 床 的一 项 ４ ｌ 性 常用 功能 ， 到底 采用什 么方式 是一个值得 考虑的 问题 ，
独 家 策 期
电 机 ） 这 法得 到实现 ， 而大 大地 提 高 了伺服 系统 的性 能 ， ， 进 例 而 在 高 速 ￣ Ｏ制 环 就 ｔ Ｓ — Ｕ １０网 Ｉ Ｏ 低 速 功 率 是 一 种 高 性 能 的 伺 服 控 制 网 ， 对 进 行 自律 控 制 的 各 它
手 动 变 速 对 生 产 效 率 的 影 响 不 大 ， 以 经 常 用 普 通 三 所 相 异步 电机 驱动 和机 械齿 轮变 速 的主轴控 制 方式 ， 这
样可 以显著 地 降低生 产成 本 。
如 果 改 用 伺 服 电 机 实 现 主轴 无 级 变 速 ， 然 可 以 虽 省 去 一 些 齿 轮 和 传 动 机 构 ， 是 为 了 提 高 主 轴 低 速 运 但
圆 曲线 或面 组 成 的零 件 加 』 程 序 的 编制 是 十分 困 难 ＝ 的 ， 常的 办 法是 借 助 干通 用 计算 机 的计 算 ， 它 们 通 将 细分 为 微 小的 二 维 直线 段组 成 的 加 Ｉ程 序 ，在 模具 ＝
加 工 中 这 种 长 达 几 百 ｋ ４ Ｂ约 等 于 １ ｍ 纸 带 长 度 ） Ｂ（ ｋ ０ 的 加 工 程 序 是 经 常 遇 到 的 ， 而 一 股 数 控 系 统 提 供 的
拟零 件 加 工过 程 ，显示 真 实 刀具 在毛 坯 上 的切 削路 径 ， 以选 择直 角坐 标 系中的 二个 不 同平面 ， 可 也可选 择 不 同视 角的 三维 立体 ， 以在加 工 的同 时作 实时 的 可 显示 ， 可在 机械锁 定的 方式 下作加 工过程 的快速描 也 绘 ，是一 种检验零 件加 工程序 、提 高编程 效率和实 时
简述数控机床的加工原理
简述数控机床的加工原理
数控机床是根据数字信号控制的自动化加工设备，其加工原理主要包括以下几个方面：
1. 数控机床的控制系统：数控机床的控制系统由硬件和软件两部分组成。
硬件包括中央处理单元、输入输出设备、运动控制部分等，用于接收指令、处理数据、控制运动。
软件包括机床程序和工艺参数等，通过输入特定的代码和参数，确定加工路径和工艺要求。
2. 机床运动系统：数控机床的运动系统由主轴、进给轴和伺服系统组成，用于控制刀具和工件的运动。
主轴通过主轴驱动装置进行旋转，切削工具固定在主轴上，用于完成切削加工。
进给轴通过进给系统控制工件的相对移动，可以实现线性及旋转运动，以控制切削刀具的进给速度和位置。
3. 机床测量系统：数控机床的测量系统用于实时检测机床运动状态和工件尺寸，以保证加工质量。
常见的测量系统包括编码器、光栅尺、电容尺等，用于测量机床的位置、速度、角度等参数。
4. 加工过程控制：数控机床通过控制系统和测量系统实现对加工过程的监测和控制。
根据预设的工艺路径和参数，控制刀具的进给速度、切削深度、切削力等，以达到预期的加工效果。
总的来说，数控机床的加工原理是通过控制系统控制机床的运动和加工参数，实现对工件的精确切削加工。
通过数字化的控
制方式，可以提高加工精度和效率，扩大加工范围，提高生产自动化水平。
CNC机床加工中的数控系统选型与应用
CNC机床加工中的数控系统选型与应用在CNC机床加工过程中，数控系统的选型与应用至关重要。
数控系统是实现CNC机床运动控制和加工程序控制的核心部分，直接影响到机床的精度、效率和稳定性。
本文将探讨CNC机床加工中数控系统的选型与应用。
一、数控系统选型要点1. 机床类型与加工需求：不同类型的CNC机床适用于不同的加工任务。
例如，铣床、车床、钻床等，每种机床的数控系统要求有所不同。
因此，在选型时要根据自己的加工需求选择适用于相应机床类型的数控系统。
2. 精度要求：数控系统的精度直接决定了加工零件的精度。
高精度的加工要求需要选择具有高精度控制能力的数控系统，例如，采用精度更高的编码器、伺服系统等。
3. 加工速度与效率：数控系统的加工速度和效率对于批量生产非常重要。
在高速切削加工领域，需要选择能够快速响应指令、具备高速插补能力的数控系统。
4. 操作界面和人机交互：数控系统的操作界面应该简单直观，易于操作和学习。
同时，应具备友好的人机交互功能，方便操作人员进行参数设置、程序编辑等操作。
5. 稳定性和可靠性：数控系统在长时间运行过程中需要能够稳定可靠地工作，避免出现故障和停机。
因此，选型时要考虑数控系统的稳定性和可靠性。
二、数控系统的应用1. 工艺规划与编程：数控系统具备编程功能，可根据零件图纸和加工工艺进行编程。
操作人员通过编程输入刀具路径、加工参数等信息，确定加工方案并生成加工程序。
2. 运动控制和轴控制：数控系统负责控制各个轴向的运动。
通过控制伺服系统、电机和驱动器，实现CNC机床的定位、插补和运动控制，使加工过程精确可控。
3. 材料切削和加工：数控系统负责控制切削工具（刀具）的运动轨迹和切削参数。
通过控制刀具的进给速度和切削深度，实现对材料的切削和加工。
4. 系统监控和故障诊断：数控系统可以实时监测机床和系统的运行状态。
当出现故障或异常情况时，可及时报警并进行故障诊断，提高设备的可靠性和稳定性。
5. 数据管理和远程控制：数控系统可进行数据管理，如程序的存储和备份、工艺参数的管理等。
数控机床的控制系统概述
第七章数控机床的控制系统概述学习目的：1．什么是数控技术、数控系统和数控机床，数控系统对机床的控制包括哪几方面？2．数控机床控制系统组成有哪些，他们的作用各是什么？3．数控机床的控制方式有几种，各有什么特点？4．数控机床的接口有几类，他们的接口规范是什么？第一节数控机床的控制系统一、数字控制技术简介1．数字控制技术数字控制（Numerical Control）技术，简称数控技术，是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。
数控技术不仅用于机床的控制，而且还用于其它设备的控制，产生了诸如数控绘图机、数控测量机等数控设备。
2．数控系统和数控机床用数字控制技术实现自动控制的系统称为数控系统。
数控系统中的控制信息是数字量，其硬件基础是数字逻辑电路。
最初数控系统是由数字逻辑电路构成的，所以也成为硬件数控系统。
现代数控系统采用存储程序的专用计算机或通用计算机来实现部分或全部基本数控功能，所以成为计算机数控系统（Comouter Numerical Control），简称CNC系统。
计算机数控系统是在硬件和软件共同作用下完成数控任务的，具有真正的“柔性”。
数控系统对机床的控制包括顺序控制和数字控制两个方面。
顺序控制是指对刀具交换、主轴调速、冷却液开关、工作台的极限位置等一类开关量的控制。
数字控制是指机床进给运动的控制，用于实现对工作台或刀架的位移、速度这一类数字量的控制。
数控系统与机床的有机结合称为数控机床，如数控车床、数控铣床、数控加工中心等。
数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电力拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。
二、数控机床控制系统的组成序记载机床加工所需的各种信息，包括零件的加工轨迹、工艺信息及开关命令。
输入装置是将程序载体上的数控编码转换成相应的脉冲信息，传送并存入数控装置内。
输出装置显示输入的内容及数控工作状态等信息，监控数控系统的运行。
常用的输入/输出装置有光电阅读机、磁带录放机、磁盘驱动器、键盘和CRT显示器等。
数控车床高级工理论考试题库
数控车床高级工理论考试题库姓名：班级：一、判断题（每题 1 分，合计 40 分）1、（）用左偏刀由工件中心向外走刀车削端面，因为切削力的影响，会使车刀扎入工件而形成凹面。
2、（）螺纹量规的通规是用来查验螺纹的中径并兼带控制螺纹底径。
3、（）杠杆式卡规是利用杠杆齿轮传动放大原理制成的量具。
4、（）在装置时零件需要进行修配，此零件拥有交换性。
5、（）在夹具中定位的工件，只要把所要限制的自由度都限制住了，就是完整定位。
6、（）协助支承也能限制工件的自由度。
7、（）因为定位基准和设计基准不重合而产生的加工偏差，称为基准的不重合偏差。
8、（）刀具半径赔偿只好在指定的二维坐标平面内进行。
9、（）单调表面的尺寸精度是确立最后加工方案的依照，它与该表面的形状精度和表面粗拙度相关。
10、（）固定“换刀点”的本质是“定距换刀”。
11、（）数控车床车削螺纹必定要超越段和引入段。
12、（）所有的G功能代码都是模态指令。
13、（）数控加工程序履行次序与程序段号没关。
14、（）切削加工时，主运动往常是速度较低，耗费功率较小的运动。
15、（）切屑经过滑移变形发生卷曲的原由，是基层长度大于外层长度。
16、（）车削修长轴时，要使用中心距刀架来增添工件的强度。
17、（）数控系统分辨率越小，不必定机床加工精度就越高。
18、（）Z轴坐标负方向，规定为远离工件的方向。
19、（）加工程序中，每段程序一定有程序段号。
20、（）当刀具履行“ G00”指令时，以点位控制方式运动到目标点，其运动轨迹必定为一条直线。
21、（）工件的实体尺寸就是工件的本质尺寸。
22、（）G00、G01、G02、G03、G04等都属于模态码指令。
23、（）当车刀刀夹处于主切削刃最高点时，刃倾角是正当；反之，刃倾角为负值。
24、（）切削中，对切削力影响较小的是前角和主偏角。
25、（）同样精度的孔和外圆比较，加工孔困难些。
26、（）切削过程中，表面质量降落，产生异样振动和响声，说明刀片已严重磨损。
数控机床伺服系统的分类
数控机床伺服系统的分类数控机床伺服系统按用途和功能分为进给驱动系统和主轴驱动系统；按控制原理和有无检测反馈环节分为开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统；按使用的执行元件分为电液伺服系统和电气伺服系统。
1.按用途和功能分：(1)进给驱动系统：是用于数控机床工作台坐标或刀架坐标的控制系统，控制机床各坐标轴的切削进给运动，并提供切削过程所需的力矩。
主要关心其力矩大小、调速范围大小、调节精度高低、动态响应的快速性。
进给驱动系统一般包括速度控制环和位置控制环。
(2)主轴驱动系统：用于控制机床主轴的旋转运动，为机床主轴提供驱动功率和所需的切削力。
主要关心其是否有足够的功率、宽的恒功率调节范围及速度调节范围；它只是一个速度控制系统。
2.按使用的执行元件分：(1)电液伺服系统其伺服驱动装置是电液脉冲马达和电液伺服马达。
其优点是在低速下可以得到很高的输出力矩，刚性好，时间常数小、反应快和速度平稳；其缺点是液压系统需要供油系统，体积大、噪声、漏油等。
（2）电气伺服系统其伺服驱动装置伺服电机（如步进电机、直流电机和交流电机等）。
其优点是操作维护方便，可靠性高。
其中，1）直流伺服系统其进给运动系统采用大惯量宽调速永磁直流伺服电机和中小惯量直流伺服电机；主运动系统采用他激直流伺服电机。
其优点是调速性能好；其缺点是有电刷，速度不高。
2）交流伺服系统其进给运动系统采用交流感应异步伺服电机（一般用于主轴伺服系统）和永磁同步伺服电机（一般用于进给伺服系统）。
优点是结构简单、不需维护、适合于在恶劣环境下工作；动态响应好、转速高和容量大。
3.按控制原理分（1）开环伺服系统系统中没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置→进给系统），故系统稳定性好。
开环伺服系统的特点：1. 一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。
2. 无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，机床运动精度主要取决于伺服驱动电机和机械传动机构的性能和精度。
步进电机步距误差，齿轮副、丝杠螺母副的传动误差都会反映在零件上，影响零件的精度。