第5章 数控机床的检测装置.pptVIP

计量光栅的精度 计量光栅的精度主要取决于光栅尺本身的制造精度，也就是计量光栅任意两点间的误差。由于激光技术的发展，光栅的制作精度得到很大提高，目前光栅精度可达到微米级，再通过细分电路可以达到0.1μm、甚至更高的分辨率，如：0.025μm 从上表可以看出，各种光栅中以玻璃衍射光栅的精度为最高。 1）位移测量 由于增量式光电编码器每转过一个分辨角就发出一个脉冲信号，因此，根据脉冲的数量、传动比及滚珠丝杠螺距即可得出移动部件的线位移。如某带光电编码器的伺服电机与滚珠丝杠直联（传动比1：1），光电编码器1024脉冲／转，丝杠螺距8mm，在数控系统伺服中断时间内计脉冲数1024个脉冲，则在该时间段里，工作台移动的距离为： 。 在数控回转工作台中，通过在回转轴末端安装编码器，可直接测量回转工作台的角位移。 在交流电机变频控制中，与电机同轴联接的编码器可检测电机转子磁极相对定子绕组的角度位置，用于变频控制。 2）主轴控制 主运动（主轴控制）中采用主轴位置脉冲编码器，则成为具有位置控制功能的主轴控制系统，或者叫做“C”轴控制。主轴位置脉冲编码器的作用主要有： （1）主轴旋转与坐标轴进给的同步控制 在螺纹加工中，为了保证切削螺纹的螺距，必须有固定的进刀点和退刀点。安装在主轴上的编码器在切削螺纹时主要解决两个问题： ①通过对编码器输出脉冲的计数，保证主轴每转一周，刀具准确地移动一个螺距（导程）。 ②一般的螺纹加工要经过几次切削才能完成，每次重复切削，开始进刀的位置必须相同。为了保证重复切削不乱扣，数控系统在接收到编码器中的“一转脉冲”后才开始螺纹切削的计算。 （2）主轴定向准停控制 加工中心换刀时，为了使机械手对准刀柄，主轴必须停在固定的径向位置；在固定切削循环中，如精镗孔，要求刀具必须停在某一径向位置才能退出。这就要求主轴能准确地停在某一固定位置上，即主轴定向准停功能。 （3）恒线速切削控制 车床和磨床进行端面或锥形面切削时，为了保证加工面的表面粗糙度Ra保持一定的值，要求刀具与工件接触点的线速度为恒值。随着刀具的径向进给及切削直径的逐渐减小或增大，应不断提高或降低主轴转速，以保持切削线速度V＝2πDn为常值，式中D为工件的切削直径，随刀具进给不断变化，由光电编码器检测获得；n为主轴转速。上述数据经软件处理后即得主轴转速n，转换成速度控制信号后至主轴驱动装置。 。 3）转速测量 由光电编码器发出脉冲的频率或周期可测量转速。利用脉冲频率测量转速是在给定的时间内对编码器发出的脉冲计数，计算出该时间内光电编码器的平均速度。利用脉冲周期测量转速，是在编码器的一个脉冲间隔内采集标准时钟脉冲的个数来计算转速。 光电编码器可代替测速发电机的模拟测速而成为数字测速装置。当利用光电编码器的脉冲信号进行速度反馈时，若伺服驱动装置为模拟式的，则脉冲信号需转换成电压信号；若伺服驱动装置为数字式的，可直接进行数字测速反馈。 CNC 5.6 编码器 5.6.1 接触式编码器 是一种绝对值式的检测装置，可直接把被测转角用数字代 码表示出来，每一个角度位置均有唯一对应的代码。 因此这种测量方式 即使断电或切断电源，也能读出转动角度。 000110100 01 0 1010101110 11 11 11 01 1101 11 11 0010 10110 01 1 01 01 10 0111 1000 01 10 01 01 2 000 11111 01 0 11 00 10 1000 000000 2 2 2 CNC 4位二进制码盘 高位在内，低位在外。n位二进制码盘，有n圈码道，圆周 均分2n等份(有2n不同位置)，最小分辨角α＝360°/2n。 n越大，能分辨的角度越小，测量精度越高。目前n=8～ 14位。 电刷 绝缘体 导电体 转轴 - E + 01 01 0 0 3 2 1 0 21 22 23 5.6 编码器 0100 1011 10 10 01 01 01 10 0111 1000 01 10 CNC 5.6 编码器 E 0111----1000，1001 1010， 1011，1100 1101，1110， 1111 若要求位数更多，采用组合码盘，一个为粗计码盘，一 个为精计码盘。精计码盘转1圈，粗计码盘转1格。 码盘制作和电刷安装很严格，若电刷恰好位于两位码中间 或电刷接触不良，则电刷的检测读数可能会是任意的数 字。例：0111→1000，可能会出现8～15之间的任一十进 制数。这种误差称为非单值误差。 7 CNC 5.6 编码器 13 14 11 0000 1000 0 1 0001 3 0011 2 0010 6 01