基于光栅测量的数控机床精度控制及故障处理.pdf

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1、2014年第6期工业仪表与自动化装置·53·基于光栅测量的数控机床精度控制及故障处理蒙斌(宁夏大学机械工程学院，银川750021)摘要：分析了闭环伺服系统的控制特性和控制要求。对采用光栅作为检测装置的数控机床，指出了影响数控机床控制精度和加工精度的主要因素。提出了对检测反馈信号进行倍频处理，从而提高闭环伺服系统检测精度及控制精度的措施。给出了倍频处理电路和EXE信号处理电路的设计方法。针对光栅使用中可能出现的故障，给出了故障诊断及处理方法。该方法不但可以提高数控机床的控制精度，改善闭环控制系统的特性，而且可以方便地进行测量系统故

2、障的诊断与处理。关键词：数控机床；光栅测量；精度控制；故障处理中图分类号：TG659文献标志码：A文章编号：1000—0682(2014)06—0053—03Precisioncontrolandfaulthandlingofraster-basedmeasurementforCNCmachinetoolsMENGBin(CollegeofMechanicalEngineering，NingxiaUniversity，Yinchuan750021，China)Abstract：Analyzesthecharacteristics

3、andcontrolrequirementsofaclosed—loopservocontrolsys—tern．PointtheimpactfactorofcontrolaccuracyandprecisiontoCNCmachinetoolusingrasterasade—tectiondevice．Proposeamethodusing~equencyprocessingof~edbacksignaltoimprovethedetectionaccuracyandcontrolprecisionofclosed—loops

4、ervosystem．Expoundthedesignmethodofcircuitofs培一nal~equencyprocessingandEXEprocessing．Andgivesamethodoffaultdiagnosisandtreatmenttothepossiblefailureofrasterinuse．ThismethodnotonlycanimprovethecontrolprecisionofCNCmachinetoolandimprovethecharacteristicsofclosedloopcon

5、trolsystem，butalsocaneasilydiagnoseandtreatthefaultofmeasurementsystem．Keywords：CNCmachinetool；gratingmeasurement；precisioncontrol；faulthandling测装置(如光栅)的反馈信号进行必要地处理，提高0引言检测精度，从而提高闭环伺服系统的位置控制精度。在机械制造领域，闭环伺服系统主要应用于精1光栅在数控机床上的应用度要求高的大型数控机床上。闭环伺服系统的检测装置直接装在移动部件上，是一种直线位移的

6、终端光栅在数控机床上主要用来测量工作台的直线位检测，所以即使传动链有误差，也不会对检测精度带移，由光栅作为检测装置的闭环伺服系统的控制原理来影响，因此可以达到很高的控制精度。但这并不如图1所示。光栅主要由标尺光栅和指示光栅组成，能说明闭环伺服系统的调试和维修简单，也不能认当标尺光栅相对指示光栅移动时，莫尔条纹就沿着垂为闭环伺服系统可以降低对传动机构的要求。事实直于光栅尺运动的方向移动，光栅尺每移动一个栅距上，传动机构的许多因素会影响系统的动态特性，给∞(水平方向)，莫尔条纹就准确地移动一个纹距(垂调试和维修带来困难，导致调整闭环

7、环路时必须要直方向)。由于栅距非常小，当工作台在水平方向移动降低位置增益，这又会对跟随误差与轮廓加工误差一个实际栅距(微小位移量)时，观察起来很不明显，但产生不利影响¨J。采用闭环方式时，～方面必须增纹距相对栅距来说就要大得多，在垂直方向观察纹距大机床的刚性，改善滑动面的摩擦特性，减少传动间的变化就要明显的多，这也实际上起到了检测信号的隙，这样才有可能提高位置增益；另一方面必须对检放大作用。测量时，只要准确测量出莫尔条纹的数目，就可以知道光栅尺移动了多少个栅距，而栅距是制造收稿日期：2014—04—02光栅尺时确定的，因此工作台

8、的移动距离就可以计算作者简介：蒙斌(1979)，男，宁夏隆德人，硕士，副教授，主要从事机电一体化及数控技术方面的的教学科研工作。出来。如一光栅尺栅距=0．01real，测得由莫尔条纹·54·工业仪表与自动化装置2014年第6期产生的脉冲为1000个，则安装有该光