数控机床的位置检测装置.docVIP

PAGE PAGE 2 数控机床的位置检测装置 学 号： 姓 名： 学 校： 院 系： 专 业： 班 级： 指导老师： 时 间： 目录 概述…………………………………………………………… 3 数控机床对位置检测装置的要求…………………………… 3 位置检测装置的分类………………………………………… 4 常见的位置检测装置………………………………………… 5 旋转变压器…………………………………………………5 感应同步器…………………………………………………7 光栅…………………………………………………………8 磁栅…………………………………………………………9 编码器………………………………………………………9 参考文献……………………………………………………… 10 数控机床的位置检测装置 [摘 要] 数控系统的位置控制是将插补计算的指令位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给电机。而实际反馈位置的检测则是通过位置检测装置来实现的。位置检测装置不仅在闭环数控机床作位置检测反馈用，也可在普通机床上作坐标位置测量数码显示，取代了普通机床的刻度盘和标尺。因此，位置检测装置是保证数控系统位移精度的关键。本文主要介绍了数控机床对位置检测装置的要求及其位置检测装置的分类，常见的位置检测装置有旋转变压器、感应同步器、光栅、磁栅、编码器等。 [关键词] 位置检测装置 旋转变压器 感应同步器 光栅 磁栅 编码器 概述 位置检测装置是数控机床闭环和半闭环伺服系统的重要组成部分，其作用是检测位移（线位移或角位移）和速度，发送反馈信号至数控装置；构成伺服系统的闭环或半闭环控制，使工作台按指令的路径精确的移动。闭环或半闭环控制的数控机床的加工精度主要由检测系统的精度决定。对于采用半闭环的数控机床，其位置检测装置一般采用旋转变压器或编码器，安装在进给电机或丝杠上，旋转变压器或编码器每旋转一定角度，都严格地对应着工作台移动着一定距离。测量了电机或丝杠的角位移，也就间接地测量了工作台的直线位移。对于采用闭环系统的数控机床，可采用感应同步器、光栅、磁栅等测量装置，安装在工作台和导轨上，直接测量工作台的直线位移。在闭环伺服系统中，位置检测装置主要作用是检测位移量，并发出反馈信号与数控装置发出的指令信号相比较，若有偏差，经放大后控制执行部件，使其向着消除偏差的方向运动，直至偏差减小到零为止。 数控机床对位置检测装置的要求 不同类型数控机床对检测装置的精度和适应的速度要求是不同的。对大型机床以满足速度要求为主，对中小型机床和高精度机床以满足精度要求为主。检测系统的分辨率要比加工精度高一个数量级。数控机床对检测装置主要有以下几点要求： 1、在机床工作台移动范围内，能满足精度和速度的要求。不同类型的数控机床对检测装置的精度和速度要求不一样。通常要求检测元件的分辨度（即检测的最小位移量）在0.001~0.01mm之内；从速度上讲，进给速度为0~30m/min。主轴转速也达到10000r/min，有些甚至更高，因此要求检测装置必须满足数控机床精度和高速度的要求。 2、在机床的工作环境中，能可靠地工作，亦即受温度影响小，抗干扰能力强，并能长期保持精度。 3、易于实现高速的动态测量和处理，易于实现测量自动化。 4、易于与数控系统连接，使用、维护简单、方便。 5、成本低、寿命长。 三、位置检测装置的分类 数控机床常用的位置检测装置的类型很多，由于工作条件和测量要求不同，数控机床常用以下几种测量方式： 1、增量测量和绝对值测量 增量测量检测的是相对位移量，有多个测量基准，任何一个点都可作为测量基准，每移动一个测量单位就发出一个测量信号。其优点是测量装置比较简单，任何一个对中点都可以作为测量起点。在轮廓控制的数控机床上都采用这种测量方式，典型的测量元件有感应同步器、光栅、磁栅等。缺点是在增量式测量系统中，移距是靠对测量信号计数后读出的，一旦计数有误，此后的测量结果将全错；另外在发生某种事故（如断电、刀具损坏等）时，事故排除后，不能再找到事故前执行部件的正确位置，这是由于这种测量方式没有一个特定的标志。 绝对值测量是任一被测量点位置都由一个固定的零点（即坐标原点）作为基准，每一测量点都有一个相应的对零点的测量值。这样就避免了增量检测方式的缺陷。它的被测量的任何一点的位置都由一个固定的零点算起，每一个被测点都有一个相应的测量值。这种测量方式分辨率要求越高，结构也越复杂。 2、数字式测量和模拟式测量 数字式测量是将被测量以数字形式表示。数字测量输出信号一般是电脉冲，可以把它直接送到数控装置（计算机）进行比较、处理。其典型的检测装置如光栅位移测量装置。数字式测量的特点是： 被测量转