第一节 数控机床检测装置概述-“1+X证书”制度下的数控加工理论与实践

第三章 数控机床检测装置 􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞􀤞 第一节　 数控机床检测装置概述 在闭环和半闭环伺服系统中，位置控制是指将计算机数控系统插补计算的理论值与实际 值的检测值相比较，用二者的差值去控制进给电动机，使工作台或刀架运动到指令位置。 实 际值的采集，则需要位置检测装置来完成。 位置检测元件可以检测机床工作台的位移、伺服 电动机转子的角位移和速度。 一、数控机床对检测装置的主要要求 精密检测装置是高精度数控机床的重要保证。 一般来说，数控机床上使用的检测装置应 该满足以下要求： ①工作可靠，抗干扰性强。 ②能满足精度和速度的要求。 ③使用维护方便，适合机床的工作环境。 ④成本低。 二、位置检测装置的分类 根据测量原理和测量方式的不同，数控机床中的检测方式可分为如下几类。 （１）直接测量和间接测量 在数控机床中，位置检测的对象有工作台的直线位移及旋转工作台的角位移，检测装置 有直线式和旋转式。 典型的直线式测量装置有光栅、磁栅、感应同步器等。 旋转式测量装置 有光电编码器、旋转变压器等。 若位置检测装置测量的对象就是被测量本身，即直线式测量直线位移，旋转式测量角位 移，该测量方式称为直接测量。 直接测量组成位置闭环伺服系统，其测量精度由测量元件和 安装精度决定，不受传动精度的直接影响。 但检测装置要和行程等长，这对大型机床来说是 一个局限。 ７５ 若位置检测装置测量出的数值通过转换才能得到被测量，如用旋转式检测装置测量工作 台的直线位移，要通过角位移与直线位移之间的线性转换求出工作台的直线位移。 这种测量 方式称为间接测量。 间接测量组成位置半闭环伺服系统，其测量精度取决于测量元件和机床 传动链二者的精度。 因此，为了提高定位精度，常常需要对机床的传动误差进行补偿。 间接 测量的优点是测量方便可靠，且无长度限制。 （２）增量式测量和绝对式测量 增量式测量装置只测量位移增量，即工作台每移动一个基本长度单位，检测装置便发出 一个检测信号，此信号通常是脉冲形式。 增量式检测装置均有零点标志，作为基准起点。 数 控机床采用增量式检测装置时，在每次接通电源后要回参考点操作，以保证测量位置的正确。 绝对式测量是指被测的任一点位置都从一个固定的零点算起，每一个测点都有一个对应的编 码，常以二进制数据形式表示。 （３）数字式测量和模拟式测量 数字式测量是以量化后的数字形式表示被测量。 得到的测量信号为脉冲形式，以计数后 得到的脉冲个数表示位移量。 其特点如下：便于显示、处理；测量精度取决于测量单位，与量 程基本无关；抗干扰能力强。 模拟式测量是将被测量值用连续的变量来表示，模拟式测量的 信号处理电路较复杂，易受干扰，数控机床中常用于小量程测量。 对于不同类型的数控机床，因工作条件和检测要求不同，可采用不同的检测方式。 目前 在数控机床上常用的检测装置见表 ３⁃１，本章将对其中常用的几种加以介绍。 表 ３⁃１　 位置检测装置分类 类型 数学式 模拟式 增量式 绝对式 增量式 绝对式 回转型 增量式脉冲编码器， 圆光栅 绝对式脉冲 编码器 旋转变压器，圆感应 同步器，圆形磁栅 多极旋转变压器 直线型 长光栅，激光干涉仪 编码尺 直线感应同步器， 磁舞，容栅 绝对值式磁尺 第二节　 编码器 编码器又称编码盘，是一种常用的旋转式测量元件，通常装在被测轴上，随被测轴一起转 动，可将被测轴的角位移转换成增量脉冲形式或绝对式的代码形式。 根据使用的计数制不 同，有二进制编码、二进制循环码（格雷码）、余三码和二⁃十进制码等编码器；根据输出信号形 式的不同，可分为绝对值式编码器和脉冲增量式编码器；根据内部结构和检测方式可分为接 触式、光电式和电磁感应式三种。 脉冲编码器除用在角度测量外，还可用作速度检测。 编码 器在数控机床中有两种安装方式：一是和伺服电动机同轴连接在一起，称为内装式编码器，伺 服电动机再和滚珠丝杠连接，编码器在进给传动链的前端；二是编码器连接在滚珠丝杠末端， 称为外装式编码器。 ８５ “１＋Ｘ 证书”制度下的数控加工理论与实践 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍