步进式伺服驱动系统主要由步进电机驱动控制线路和步进电机两部分组成，如下图所示。驱动控制线路接收来自数控机床控制系统的进给脉冲信号(指令信号)，并把此信号转换为控制步进电机各相定子绕组依此通电、断电的信号，使步进电机运转。步进电机的转子与机床丝杠连在一起，转子带动丝杠转动，丝杠再带动工作台移动。
步进式伺服系统原理框图
下面从步进式伺服系统如何实现对机床工作台移动的移动量、速度和移动方向进行控制三个方面，对其工作原理进行介绍。
1.工作台位移量的控制
数控机床控制系统发出的N个进给脉冲，经驱动线路之后，变成控制步进电机定子绕组通电、断电的电平信号变化次数N，使步进电机定子绕组的通电状态变化N次。由步进电机工作原理可知，定子绕组通电状态的变化次数N决定了步进电机的角位移φ, φ＝Nα(α即步距角)。该角位移经丝杠、螺母之后转变为工作台的位移量L，(t为螺距)。即进给脉冲的数量N→定子绕组通电状态变化次数N→步进电机的转角φ→工作台位移量L。
2.工作台进给速度的控制
机床控制系统发出的进给脉冲的频率f，经驱动控制线路之后，表现为控制步进电机定子绕组通电、断电的电平信号变化频率，也就是定子绕组通电状态变化频率。而定子绕组通电状态的变化频率f决定了步进电机转子的转速ω。该转子转速ω经丝杠螺母转换之后，体现为工作台的进给速度v。即进给脉冲的频率f→定子绕组通电状态的变化频率f→步进电机的转速ω→工作台的进给速度v。
3.工作台运动方向的控制
当控制系统发出的进给脉冲是正向时，经驱动控制线路，使步进电机的定子各绕组按一定的顺序依次通电、断电；当进给脉冲是负向时，驱动控制线路则使定子各绕组按与进给脉冲是正向时相反的顺序通电、断电。由步进电机的工作原理可知，通过步进电机定子绕组通电顺序的改变，可以实现对步进电机正转或反转的控制，从而实现对工作台的进给方向的控制。
综上所述，在开环步进式伺服系统中，输入的进给脉冲的数量、频率、方向，经驱动控制线路和步进电机，转换为工作台的位移量、进给速度和进给方向，从而实现对位移的控制。
