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數(shù)控銑床對光柵尺的維護(hù)要注意的問題

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位置檢測元件是由檢測元件（傳感器）和信號處理裝置組成的，是數(shù)控機(jī)床閉環(huán)伺服系統(tǒng)的重要組成部分。它的作用是檢測工作臺的位置和速度的實(shí)際值，并向數(shù)控裝置或伺服裝置發(fā)送反饋信號，從而構(gòu)成閉環(huán)控制。由于檢測元件是一種極其精密和容易受損的器件，一定要 注意下面幾個(gè)方面，進(jìn)行正確的使用和維護(hù)保養(yǎng)。

1）不能受到強(qiáng)烈振動(dòng)和摩擦以免損傷代碼板，不能受到灰塵油污的污染，以免影響正常信號的輸出。

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2）工作環(huán)境周圍溫度不能超標(biāo)，額定電源電壓一定要滿足，以便于集成電路芯片的正常工作。

3）要保證反饋線電阻和電容的正常，保證正常信號的傳輸。

4）防止外部電源、噪聲干擾，要保證屏蔽良好，以免影晌反饋信號。

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5）安裝方式要正確，如編碼器連接軸要同心對正，防止軸超出允許的載重，以保證其正常的性能。

（1）光柵。光柵有兩種形式：①透射光柵，即在一條透明玻璃片上刻有一系列等間隔密集線紋；②反射光柵，即在長條形余屬鏡面上制成全反射或漫反射間隔相等的密集線紋。光柵 輸出信號有：兩個(gè)相位信號輸出，用于辨向；一個(gè)零標(biāo)志信號，用于機(jī)床回參考點(diǎn)的控制。

1）光柵尺的基本結(jié)構(gòu)。光柵有長光柵和圓光柵兩種，長光柵用于檢測直線位移量，圓光柵用于檢測轉(zhuǎn)角位移量。

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光柵位置檢測裝置由光源、標(biāo)尺光柵（長光柵）、指示光柵（短光柵）和光電元件等組成。光柵是在一塊長條形的光學(xué)玻璃上均勻地刻上線條，線條之間的距離稱為柵距，記為P。柵距決定精度，一般是每毫米50條、100條、200條線。長光柵G1裝在機(jī)床的移動(dòng)部件上， 短光柵G2裝在機(jī)床的固定部件上。兩塊光柵互相平行并保持一定的間隙（如0.05mm或0.1mm等），且兩塊光柵的柵距相同。

2）光柵尺的拆裝。用于數(shù)控機(jī)床的直線光柵尺采用封閉式結(jié)構(gòu)，鋁制外殼保護(hù)光柵尺、 掃描單元和軌道免受灰塵、切屑和切削液的影響，自動(dòng)向下的彈性密封條保持外殼的密封。

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安裝光柵尺時(shí)，密封條朝下或遠(yuǎn)離濺水的方向。

安裝封閉式光柵尺非常簡單，只需在多點(diǎn)位置處將光柵尺與機(jī)床導(dǎo)軌對正，也可以用限位面或者限位銷對正光柵尺。

安裝輔助件以將光柵尺和掃描單元間的間隙以及橫向公差調(diào)整正確。如安裝空間有限，必須在安裝光柵尺前先安裝輔助件，精確地調(diào)定光柵尺和掃描單元的間隙，還必須確保符合橫向 公差要求。

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除了采用兩個(gè)M8的螺栓將直線光柵尺固定在平面上的標(biāo)準(zhǔn)安裝方法外，還可以采用安裝 板安裝（如果測量長度超過I240mm，必須使用安裝板安裝）。

用安裝板安裝時(shí)，安裝板可以作為機(jī)床的一部分安裝在機(jī)床上，最后安裝時(shí)只需將光柵尺夾緊即可，因此，可以很容易地更換光柵尺，便于維修。

3）對光柵尺的維護(hù)要注意的問題。

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①防污。光柵尺由于直接安裝于工作臺和機(jī)床床身上，因此，極易受到切削液的污染，從而造成信號丟失，影響位置控制精度。

切削液在使用過程中會(huì)產(chǎn)生輕微結(jié)晶，這種結(jié)晶在掃描頭上形成一層薄膜且透光性差，不易清除，故在選用切削液時(shí)要慎重。加工過程中，切削液的壓力不要太大，流量不要過大.以免形成大量的水霧進(jìn)入光柵。光柵最好通入低壓壓縮空氣（0.075MPa左右），以免掃描頭運(yùn) 動(dòng)時(shí)形成的負(fù)壓把污物吸入光柵。壓縮空氣必須凈化，濾芯應(yīng)保持清潔并定期更換。光柵上的污物可以用脫脂棉蘸無水酒精輕輕擦除。

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②防振。光柵拆裝時(shí)要用靜力，不能用硬物敲擊，以免損壞光學(xué)元件。

（2）光電脈沖編碼器光電脈沖編碼器是在一個(gè)圓盤的邊緣上開有間距相等的縫隙，在其兩邊分別裝有光源和光敏元件。當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光線的明暗變化，經(jīng)光敏元件變成電信號的強(qiáng)弱，從而得到脈沖信號。編碼器的輸出信號有：兩個(gè)相位信號輸出，用于辨向；一個(gè)零標(biāo)志 信號（又稱一轉(zhuǎn)信號），用于機(jī)床回參考點(diǎn)的控制。另外還有+5V電源和接地端。編碼器的維護(hù)主要注意以下兩個(gè)問題。

1）防振和防污。由于編碼器是精密測量元件，使用環(huán)境或拆裝時(shí)要與光柵一樣注意防震和防污問題。污染容易造成信號丟失，振動(dòng)容易使編碼器內(nèi)的緊固件松動(dòng)脫落，造成內(nèi)部電源短路。

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2）連接松動(dòng)。脈沖編碼器用于位置檢測時(shí)有兩種安裝形式，一種是與伺服電動(dòng)機(jī)同軸安裝，稱為內(nèi)裝式編碼器，如SIEMENSIFT5\IFT6伺服電動(dòng)機(jī)上的ROD320編碼器；另一種是編碼器安裝于傳動(dòng)鏈末端，稱為外裝式編碼器，當(dāng)傳動(dòng)鏈較長時(shí)，這種安裝方式可以減小傳動(dòng)鏈累積誤差對位置檢測精度的影響。不管是哪種安裝方式，都要注意編碼器連接松動(dòng)的問題，因?yàn)檫B接松動(dòng)，往往會(huì)影響位置控制精度。

在有些交流伺服電動(dòng)機(jī)中，內(nèi)裝式編碼器除了位置檢測外，同時(shí)還具有測速和交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測的作用，如三菱HA系列交流伺服電動(dòng)機(jī)中的編碼器(ROTARYENCODER- OSE253S)。因此，編碼器連接松動(dòng)還會(huì)引起進(jìn)給運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定，影響交流伺服電動(dòng)機(jī)的換向控 制，從而引起機(jī)床振動(dòng)。

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【例】一數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)進(jìn)給軸飛車失控的故障。

該機(jī)床伺服系統(tǒng)為SIEMENS 6SC610驅(qū)動(dòng)裝置和IFT5交流伺服電動(dòng)機(jī)帶ROD320編碼器。在排除數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置及速度反饋等故障因素后，將故障定位于位置檢測控制。經(jīng)檢查， 編碼器輸出電纜及連接器均正常，拆開ROD320編碼器，發(fā)現(xiàn)一緊固螺釘脫落并置于+5V與 接地端之間，造成電源短路，編碼器無信號輸出，數(shù)控系統(tǒng)處于位置環(huán)開環(huán)狀態(tài)，從而引起飛車失控的故障。

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（3）感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器是一種電磁感應(yīng)式的高精度位移檢測元件，它由定尺和滑尺兩部分組成，且相對平行安裝，定尺和滑尺上的繞組均為矩形繞組，其中定尺繞組是連續(xù)的，滑尺上分布著兩個(gè)勵(lì)磁繞組，即正弦繞組和余弦繞組，分別接入交流電。對感應(yīng)同步器的維護(hù)應(yīng)注意：①安裝時(shí)，必須保持定尺和滑尺相對平行，且定尺固定螺栓不得超過尺面，調(diào)整 間隙在(0.090.15) mm為宜；②不要損壞定尺表面耐切削液涂層和滑尺表面一層帶絕緣層 的鋁箔，否則會(huì)腐蝕厚度較小的電解銅箔；③接線時(shí)要分清滑尺的正弦繞組和余弦繞組，其阻值基本相同，這兩個(gè)繞組必須分別接入勵(lì)磁電壓。

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（4）旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器輸出電壓與轉(zhuǎn)子的角位移有固定的函數(shù)關(guān)系，可用作角度檢測元件，一般用于精度要求不高或大型機(jī)床的粗測及中測系統(tǒng)。對旋轉(zhuǎn)變壓器的維護(hù)應(yīng)注意：①接線時(shí)，定子上有相等匝數(shù)的勵(lì)磁繞組和補(bǔ)償繞組，轉(zhuǎn)子上也有相等匝數(shù)的正弦繞組和余弦繞組，但轉(zhuǎn)子和定子的繞組阻值卻不同，一般定子電阻阻值稍大，有時(shí)補(bǔ)償繞組自行短接 或接入一個(gè)阻抗；②由于結(jié)構(gòu)上與繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)相似，因此，電刷磨損到一定程度后要更換。

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(5)磁柵尺磁柵尺是由磁性標(biāo)尺、磁頭和檢測電路三部分組成的。磁性標(biāo)尺是在非導(dǎo)磁材料，如玻璃、不銹鋼等材料的基體上，覆蓋上一層(1020) μm厚的磁性材料，形成一層均勻有規(guī)則的磁性膜。對磁柵尺的維護(hù)應(yīng)注意：①不能將磁性膜刮壞，防止鐵屑和油污落在磁性標(biāo)尺和磁頭上，要用脫脂棉蘸酒精輕輕地擦其表面；②不能用力拆裝和撞擊磁性標(biāo)尺和磁頭，否則會(huì)使磁性減弱或使磁場紊亂；③接線時(shí)要分清磁頭上勵(lì)磁繞組和輸出繞組，前者繞在磁路截面尺寸較小的橫臂上，后者繞在磁路截面尺寸較大的豎桿上。

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