數(shù)控機(jī)床的主軸編碼器有何作用? 

 一,、任務(wù)引入

    敘述主軸編碼器的工作原理及其應(yīng)用,。

    二、任務(wù)分析

    主軸編碼器應(yīng)用于在數(shù)控車(chē)床車(chē)螺紋時(shí),，是利用其同步脈沖作為車(chē)刀進(jìn)刀點(diǎn)和退刀點(diǎn)的控制信號(hào), 從而保證車(chē)削螺紋不會(huì)亂扣,。螺紋是怎樣加工的？車(chē)刀進(jìn)刀點(diǎn)和退刀點(diǎn)應(yīng)處在什么位置,？主軸編碼器有什么作用,？

    三,、相關(guān)知識(shí)

    1．螺紋

    螺紋是在圓柱面或圓錐面上沿著螺旋線所形成的、具有相同剖面形狀的連續(xù)凸起和溝槽,。在圓柱表面上形成的螺紋稱圓柱螺紋,，在圓錐表面上形成的螺紋稱圓錐螺紋。在回轉(zhuǎn)體外表面上形成的螺紋稱外螺紋,，在回轉(zhuǎn)體內(nèi)表面上形成的螺紋稱內(nèi)螺紋,。

    加工螺紋的方法很多，在車(chē)床上加上螺紋時(shí),，車(chē)床通過(guò)三爪卡盤(pán)夾緊圓柱形工件,，并帶動(dòng)它作等速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，車(chē)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)帶動(dòng)車(chē)刀（標(biāo)準(zhǔn)螺紋車(chē)刀）沿圓柱軸線方向作等速直線運(yùn)動(dòng),，車(chē)刀刀尖在工件表面切削出三角形凹槽從而形成三角形螺紋,。如圖1所示。

    圖1 在車(chē)床上加工螺紋

    如圖2所示,，螺紋加工時(shí)有軌跡始點(diǎn)(A點(diǎn),，即進(jìn)刀點(diǎn))和軌跡終點(diǎn)(B點(diǎn)，即退刀點(diǎn)),。在螺紋加工軌跡中為保證螺紋的加工設(shè)置有足夠的升速進(jìn)刀段δ和降速退刀段δˊ,，以消除伺服滯后造成的螺距誤差。

    圖2 螺紋加工

    2．主軸編碼器的作用

    主軸編碼器采用與主軸同步的光電脈沖發(fā)生器,，通過(guò)中間軸上的齒輪1:1地同步傳動(dòng),。數(shù)控車(chē)床主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間，沒(méi)有機(jī)械方面的直接聯(lián)系,，為了加工螺紋，就要求給定進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)的脈沖數(shù)與主軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)有相對(duì)應(yīng)的關(guān)系,，主軸脈沖發(fā)生器起到了對(duì)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系作用,。

    四、任務(wù)實(shí)施

    光電脈沖發(fā)生器的原理如圖3所示,。在漏光盤(pán)上,，沿圓周刻有兩圈條紋，外圈為圓周等分線條,，例如：1024條,，作為發(fā)送脈沖用，內(nèi)圈僅1條,。在光欄上,，刻有透光條紋A、B,、C,，A與B之間的距離應(yīng)保證當(dāng)條紋A與漏光盤(pán)上任一條紋重合時(shí),，條紋B應(yīng)與漏光盤(pán)上另一條紋的重合度錯(cuò)位1/4周期。在光欄的每一條紋的后面均安置光敏三極管一只,，構(gòu)成一條輸出通道,。

    圖3 光電脈沖發(fā)生器的原理圖

    燈泡發(fā)出的散射光線經(jīng)過(guò)聚光鏡聚光后成為平行光線，當(dāng)漏光盤(pán)與主軸同步旋轉(zhuǎn)時(shí),，由于漏光盤(pán)上的條紋與光欄上的條紋出現(xiàn)重合和錯(cuò)位,，使光敏管受到光線亮、暗的變化,，引起光敏管內(nèi)電流大小發(fā)生變化,，變化的信號(hào)電流經(jīng)整流放大電路輸出矩形脈沖。由于條紋A與漏光盤(pán)條紋重合時(shí),，條紋B與另一條紋錯(cuò)位1/4周期,，因此 A、B兩通道輸出的波形相位也相差1/4周期,。

    脈沖發(fā)生器中漏光盤(pán)內(nèi)圈的一條刻線與光欄上條紋C重合時(shí)輸出的脈沖為同步（起步,，又稱零位）脈沖。利用同步脈沖,，數(shù)控車(chē)床可實(shí)現(xiàn)加工控制,，也可作為主軸準(zhǔn)停裝置的準(zhǔn)停信號(hào)。數(shù)控車(chē)床車(chē)螺紋時(shí),，利用同步脈沖作為車(chē)刀進(jìn)刀點(diǎn)和退刀點(diǎn)的控制信號(hào),，以保證車(chē)削螺紋不會(huì)亂扣。

    五,、知識(shí)的鏈接

    1．?dāng)?shù)控機(jī)床對(duì)檢測(cè)元件及位置檢測(cè)裝置的要求

    (1) 數(shù)控機(jī)床對(duì)檢測(cè)元件要求

    檢測(cè)元件是檢測(cè)裝置的重要部件,，其主要作用是檢測(cè)位移和速度，發(fā)送反饋信號(hào),。位移檢測(cè)系統(tǒng)能夠測(cè)量的最小位移量稱為分辨率,。分辨率不僅取決于檢測(cè)元件本身，也取決于測(cè)量電路,。

    數(shù)控機(jī)床對(duì)檢測(cè)元件的主要要求是：①壽命長(zhǎng),，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng),；②滿足精度和速度要求,；③使用維護(hù)方便，適合機(jī)床運(yùn)行環(huán)境,；④成本低,；⑤便于與計(jì)算機(jī)聯(lián)接。

    不同類(lèi)型的數(shù)控機(jī)床對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的精度與速度的要求不同,。通常大型數(shù)控機(jī)床以滿足速度要求為主,，而中,、小型和高精度數(shù)控機(jī)床以滿足精度要求為主。選擇測(cè)量系統(tǒng)的分辨率和脈沖當(dāng)量時(shí),，一般要求比加工精度高一個(gè)數(shù)量級(jí),。

    (2)數(shù)控機(jī)床對(duì)位置檢測(cè)裝置的要求

    位

    置檢測(cè)裝置是數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的重要組成部分。它的作用是檢測(cè)位移和速度,，發(fā)送反饋信號(hào),，構(gòu)成閉環(huán)或半閉環(huán)控制。數(shù)控機(jī)床的加工精度主要由檢測(cè)系統(tǒng)的精度決定,。不同類(lèi)型的數(shù)控機(jī)床,，對(duì)位置檢測(cè)元件，檢測(cè)系統(tǒng)的精度要求和被測(cè)部件的最高移動(dòng)速度各不相同?，F(xiàn)在檢測(cè)元件與系統(tǒng)的最高水平是：被測(cè)部件的最高移動(dòng)速度高至240m/min時(shí),，其檢測(cè)位移的分辨率（能檢測(cè)的最小位移量）可達(dá)1μm，如24m/min時(shí)可達(dá)0.1μm,。最高分辨率可達(dá)到0.01μm,。

    數(shù)控機(jī)床對(duì)位置檢測(cè)裝置有如下要求：

    ①受溫度、濕度的影響小,，工作可靠,，能長(zhǎng)期保持精度，抗干擾能力強(qiáng),。

    ②在機(jī)床執(zhí)行部件移動(dòng)范圍內(nèi),，能滿足精度和速度的要求。

    ③使用維護(hù)方便,，適應(yīng)機(jī)床工作環(huán)境,。

    ④成本低。

    2．位置檢測(cè)裝置的分類(lèi)

    對(duì)于不同類(lèi)型的數(shù)控機(jī)床,，因工作條件和檢測(cè)要求不同,，可以采用以下不同的檢測(cè)方式。

    (1)增量式和絕對(duì)式測(cè)量

    增量式檢測(cè)方式只測(cè)量位移增量,，并用數(shù)字脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)表示單位位移（即最小設(shè)定單位）的數(shù)量，每移動(dòng)一個(gè)測(cè)量單位就發(fā)出一個(gè)測(cè)量信號(hào),。其優(yōu)點(diǎn)是

    檢測(cè)裝置比較簡(jiǎn)單,，任何一個(gè)對(duì)中點(diǎn)都可以作為測(cè)量起點(diǎn)。但在此系統(tǒng)中,，移距是靠對(duì)測(cè)量信號(hào)累積后讀出的,，一旦累計(jì)有誤，此后的測(cè)量結(jié)果將全錯(cuò),。另外在發(fā)生故障時(shí)（如斷電）不能再找到事故前的正確位置,，事故排除后,，必須將工作臺(tái)移至起點(diǎn)重新計(jì)數(shù)才能找到事故前的正確位置。脈沖編碼器,，旋轉(zhuǎn)變壓器,，感應(yīng)同步器，光柵,，磁柵,，激光干涉儀等都是增量檢測(cè)裝置。

    絕對(duì)式測(cè)量方式測(cè)出的是被測(cè)部件在某一絕對(duì)坐標(biāo)系中的絕對(duì)坐標(biāo)位置值,，并且以二進(jìn)制或十進(jìn)制數(shù)碼信號(hào)表示出來(lái),，一般都要經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)字信號(hào)以后，才能送去進(jìn)行比較和顯示,。采用此方式,，分辨率要求愈高，結(jié)構(gòu)也愈復(fù)雜,。這樣的測(cè)量裝置有絕對(duì)式脈沖編碼盤(pán),、三速式絕對(duì)編碼盤(pán)（或稱多圈式絕對(duì)編碼盤(pán)）等。

    (2)數(shù)字式和模擬式測(cè)量

    數(shù)字式檢測(cè)是將被測(cè)量單位量化以后以數(shù)字形式表示,。測(cè)量信號(hào)一般為電脈沖,，可以直接把它送到數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行比較、處理,。這樣的檢測(cè)裝置有脈沖編碼器,、光柵。數(shù)字式檢測(cè)有以下3個(gè)特點(diǎn),。

    ①被測(cè)量轉(zhuǎn)換成脈沖個(gè)數(shù),，便于顯示和處理；

    ②測(cè)量精度取決于測(cè)量單位,，與量程基本無(wú)關(guān),；但存在累計(jì)誤碼差；

    ③檢測(cè)裝置比較簡(jiǎn)單,，脈沖信號(hào) 抗干擾能力強(qiáng),。

    模擬式檢測(cè)是將被測(cè)量用連續(xù)變量來(lái)表示，如電壓的幅值變化,，相位變化等,。在大量程內(nèi)做精確的模擬式檢測(cè)時(shí)，對(duì)技術(shù)有較高要求,，數(shù)控機(jī)床中模擬式檢測(cè)主要用于小量程測(cè)量,。模擬式檢測(cè)裝置有測(cè)速發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器和磁尺等,。模擬式檢測(cè)的主要特點(diǎn)有以下幾個(gè),。

    ①直接對(duì)被測(cè)量進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)須量化,。 

    ②在小量程內(nèi)可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量,。

    ③能進(jìn)行直接檢測(cè)和間接檢測(cè)。

    位置檢測(cè)裝置安裝在執(zhí)行部件（即末端件）上直接測(cè)量執(zhí)行部件末端件的直線位移或角位移,，都可以稱為直接測(cè)量,，可以構(gòu)成閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)，測(cè)量方式有直線光柵,、直線感應(yīng)同步器,、磁柵、激光干涉儀等測(cè)量執(zhí)行部件的直線位移,；由于此種檢測(cè)方式是采用直線型檢測(cè)裝置對(duì)機(jī)床的直線位移進(jìn)行的測(cè)量,。其優(yōu)點(diǎn)是直接反映工作臺(tái)的直線位移量。缺點(diǎn)是要求檢測(cè)裝置與行程等長(zhǎng),，對(duì)大型的機(jī)床來(lái)說(shuō),，這是一個(gè)很大的限制。

    位置檢測(cè)裝置安裝在執(zhí)行部件前面的傳動(dòng)元件或驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸上,，測(cè)量其角位移,，經(jīng)過(guò)傳動(dòng)比變換以后才能得到執(zhí)行部件的直線位移量，這樣的稱為間接測(cè)量,，可以構(gòu)成半閉環(huán)伺服進(jìn)給系統(tǒng),。如將脈沖編碼器裝在電機(jī)軸上。間接測(cè)量使用可靠方便,，無(wú)長(zhǎng)度限制,；其缺點(diǎn)是在檢測(cè)信號(hào)中加入了直線轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈誤差，從而影響測(cè)量精度,。一般需對(duì)機(jī)床的傳動(dòng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償,，才能提高定位精度。

    除了以上位置檢測(cè)裝置,，伺服系統(tǒng)中往往還包括檢測(cè)速度的元件,用以檢測(cè)和調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,。常用的測(cè)速元件是測(cè)速發(fā)動(dòng)機(jī)。

攻絲時(shí)用（通過(guò)主軸編碼器來(lái)確定進(jìn)給的長(zhǎng)度）,，當(dāng)換刀時(shí)用（換刀的時(shí)候主軸編碼器用來(lái)確定鍵的位置來(lái)告訴機(jī)械手第二把刀放置的位置,，以便于完成換刀。）剩下的我一時(shí)想不起來(lái)了 不好意思?。?nbsp;