数控机床位置检测装置

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1、第四部分数控机床的位置检测装置第一节对数控机床位置检测装置的要求数控装置检测装置机床传动装置伺服系统伺服系统是机床的驱动部分，计算机输出的控制信息通过伺服系统和传动装置变成机床运动。位置检测装置是数控机床伺服系统的重要组成部分，其作用是检测位移和速度，发送反馈信号，并与数控装置发出的指令信号比较，若有偏差，则经过放大后控制执行部件向着消除偏差的方向运动，直至偏差为零。一开环系统、半闭环系统、闭环系统1开环系统步距角：对应每一个指令脉冲，步进电机转过的角度。脉冲当量：对应每一个指令脉冲工作台移动的距离。那么，工作台相对刀具移动距离=脉冲当量*指令脉冲数具有结构简单、工作稳

2、定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点，没有位置测量装置，开环系统的加工精度不高。一开环系统、半闭环系统、闭环系统2半闭环系统半闭环系统的检测装置安装到驱动装置(常用伺服电机)或丝杠的尾部。半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可获得稳定的控制性能，其系统的稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。伺服电机到工作台之间传动装置这块的误差没有得到补偿，因此半闭环系统的精度不如闭环系统的高。它的优点是结构简单，造价低，安装、调试与维修都很方便，精度也较高。一开环系统、半闭环系统、闭环系统3闭环系统闭环系统的检测装置安装到带动刀具或工件移动的部件上，如支撑导轨和移动导轨上，

3、它直接检测的是刀具相对于工件移动的距离，因此它的加工精度较高。由于位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙都是非线性的，故易造成系统的不稳定，使闭环系统的设计、安装和调试都有一定困难。且测量元件一般安装到工作台上，测量元件应与导轨等长，这造成测量元件造价较高，使用维护较困难。二数控机床对检测装置的要求(1)满足数控机床的精度和速度要求从精度上讲某些数控机床的定位精度已达到±0.0015mm／300m一般数控机床精度要求在±0.002~0.01mm／m之间测量系统的分辨率在0.001~0.0001mm之间从速度上讲进给速度已从10~30m／min提高到60~120m

4、／min主轴转速也达到10000r／min，有些高达100000r/min因此要求检测装置必须满足数控机床高精度和高速度的要求。二数控机床对检测装置的要求(2)工作可靠有较强的抗干扰能力，外界温湿度的变化对测量结果的影响要小。(3)便于安装和维护测量装置有一定的安装精度要求，安装精度要合理。考虑到检测装置的使用环境，整个检测装置要求有较好的防尘、防油雾、防切屑等措施。三检测装置的常用类型分类光电式电磁式增量式绝对式增量式绝对式回转式光电编码器圆光栅编码盘旋转变压器圆盘感应同步器多极旋转变压器三速圆感应同步器直线式计量光栅编码尺多通道透射光栅直线感应同步器三速感应同步器表常

5、用测量装置类型三检测装置的常用类型（1）增量式原理：被测物体每移动一个测量单位，测量装置发出一个脉冲信号，对脉冲计数并处理就可得到一个位移的增量值。任何一个对中点都可作为测量的起点。优点：检测装置结构简单，能做到较高精度缺点：由于测量装置输出的是脉冲，只能反应有没有移动，不能表示移动方向，因此必须有方向判别电路判别移动方向一旦计数有误，此后结果全错若发生故障(如断电、断刀等)，事故排除后再也找不到正确位置三检测装置的常用类型（2）绝对式原理：对于被测量的任意一点位置均由固定的零点标起，每一个被测点都有一个相应的测量值优点：测量装置的输出能够代表移动件当前的实际位置(坐标值

6、)，移动的方向靠当前值和历史记忆取得，后续处理方便缺点：结构复杂、制作精度没有增量式的高三检测装置的常用类型1．数字式测量和模拟式测量数字式测量是将被测量单位量化以后用数字形式来表示的。数字测量的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。光栅位移测量装置就是典型的检测装置。数字式测量的特点是：（1）被测量转化成脉冲个数，便于显示和处理；（2)测量精度取决于测量单位，与量程基本无关(当然也有积累误差)；（3)测量装置比较简单，抗干扰能力强。模拟式测量是将被测量用连续的变量(如相位变化、电压幅值变化)来表示的。在数控机床上，模拟式测量主要

7、用于小量程的测量，例如感应同步器的一个线距内的信号相位变化等。模拟式测量的特点是：（1)直接测量被测量，无须变换；（2)在小量程内可以实现高精度测量，如旋转变压器、感应同步器等第二节增量式光电编码器和绝对式编码盘一增量式编码器1234576一增量式光电编码器工作原理增量式光电编码器工作原理图光电脉冲编码器的工作原理当圆光栅旋转时，光线透过两个光栅的线纹部分，形成明暗相间的条纹。光敏元件接收这些明暗相间的光信号，并转换为交替变化的电信号。该信号为两组近似于正弦波的电流信号A和B，A信号和B信号相位相差90°，经过放大和整形