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數(shù)控鉆孔機(jī)對(duì)位置檢測(cè)裝置的要求及分類
數(shù)控鉆孔機(jī)對(duì)位置檢測(cè)裝置的要求及分類
一、數(shù)控鉆孔機(jī)對(duì)位置檢測(cè)裝置的要求
位置檢測(cè)裝置的作用是檢測(cè)數(shù)控鉆孔機(jī)運(yùn)動(dòng)部件的位移和速度,并發(fā)送反饋信號(hào),構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng),并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送回CNC裝置與脈沖指令信號(hào)進(jìn)行比較,以控制驅(qū)動(dòng)元件的正確運(yùn)轉(zhuǎn)。數(shù)控系統(tǒng)的精度和分辨率取決于位置檢測(cè)裝置的精度。不同類型的數(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。
現(xiàn)在的檢測(cè)元件與系統(tǒng)的最高水平是:被測(cè)部件的最高移動(dòng)速度為240m/min時(shí),其檢測(cè)位移的分辨率(能檢測(cè)出的最小位移量)可達(dá)1m,如24m/min時(shí)可達(dá)0.1m。最高分辨率可達(dá)到0.01pm。數(shù)控鉆孔機(jī)對(duì)位置檢測(cè)裝置有如下要求。
1、工作可靠,抗干擾性強(qiáng)由于機(jī)床上有電動(dòng)機(jī)、電磁閥等各種電磁感應(yīng)元件及切削過程中潤(rùn)滑油、切削液的存在,因此,要求位置檢測(cè)裝置除了對(duì)電磁感應(yīng)有較強(qiáng)的抗干擾能力外,還要求裝置不怕油、水的污染。此外,在切削過程中由于有熱量的產(chǎn)生,還要求位置檢測(cè)裝置對(duì)環(huán)境溫度的適應(yīng)性強(qiáng)。
2、滿足精度和速度的要求
在滿足數(shù)控鉆孔機(jī)最大位移速度的條件下,要求位置檢測(cè)裝置達(dá)到一定的檢測(cè)精度和較小的累積誤差。隨著數(shù)控鉆孔機(jī)的發(fā)展,其精度和速度越來越高,因此,要求位置檢測(cè)裝置必須滿足數(shù)控鉆孔機(jī)高精度和高速度的要求。
3、便于安裝和維護(hù)
位置檢測(cè)裝置安裝時(shí)要有一定的安裝精度要求,同時(shí)其安裝形式和位置還必須便于置的空維護(hù)。
4、成本低、壽命長(zhǎng)
由于受使用環(huán)境的影響,位置檢測(cè)裝置還要求有較好的防塵、防油霧、防切屑等特性。
二、數(shù)控鉆孔機(jī)常用位置檢測(cè)裝置的分類
數(shù)控鉆孔機(jī)常用的位置檢測(cè)裝置的類型很多,不同類型的數(shù)控機(jī)床,因工作條件和求不同,有以下幾種分類方式
1、增量式和絕對(duì)式
增量式檢測(cè)只測(cè)量位移增量,并用數(shù)字脈沖的個(gè)數(shù)來表示單位位移的數(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,位移是靠對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行累計(jì)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。增量檢測(cè)裝置有脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光柵、磁柵、激光干涉儀等。
絕對(duì)式檢測(cè)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,一般都要經(jīng)過轉(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,避免了增量式檢測(cè)方式的缺陷,分辨率要求越高,結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。這樣的測(cè)量裝置有絕對(duì)式脈沖編碼盤、三速式絕對(duì)編碼盤(或稱多圈式絕對(duì)編碼盤)等。
2、數(shù)字式和模擬式
數(shù)字式檢測(cè)是將被測(cè)量單位量化后以數(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。數(shù)字式檢測(cè)裝置有脈沖編碼器、光柵。數(shù)字式檢測(cè)有以下特點(diǎn)
1)被測(cè)量信號(hào)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,與量程基本無關(guān);但存在累計(jì)誤差。
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)有較高的要求,數(shù)控鉆孔機(jī)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)電動(dòng)機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器和磁尺等。
3、模擬式檢測(cè)的主要特點(diǎn)有
1)直接對(duì)被測(cè)量進(jìn)行檢測(cè),無須量化
2)可在小量程內(nèi)實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量
3)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的方式,都可以稱為直接測(cè)量。直接檢測(cè)裝置可以構(gòu)成閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng),測(cè)量裝置有直線光柵、直線感應(yīng)同步器、磁柵、激光干涉儀等,用來測(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)大型的數(shù)控機(jī)床來說,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)電動(dòng)機(jī)軸上,測(cè)量其角位移,經(jīng)過傳動(dòng)比變換以后得到執(zhí)行部件的直線位移量,這樣的測(cè)量方式稱為間接測(cè)量。間接測(cè)量裝置可以構(gòu)成半閉環(huán)伺服進(jìn)給系統(tǒng),如將脈沖編碼器裝在電動(dòng)機(jī)軸上。間接測(cè)量?jī)?yōu)點(diǎn)是使用可靠方便,無長(zhǎng)度限制;缺點(diǎn)是在檢測(cè)信號(hào)中引入了直線轉(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。
4)接觸式測(cè)量與非接觸式
接觸式測(cè)量的傳感器與被測(cè)對(duì)象間存在著機(jī)械聯(lián)系,因此機(jī)床本身的變形、振動(dòng)等因會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生一定的影響。典型的接觸式測(cè)量裝置有光柵、磁柵、感應(yīng)同步器和接觸式碼器。
非接觸式測(cè)量的傳感器與被測(cè)對(duì)象間是分離的,不發(fā)生機(jī)械聯(lián)系。典型的非接觸式量裝置有雙頻激光干涉儀和光電式編碼器。
