数控机床的检测装置

    （1）对检测装置的要求

    计算机数控系统的位置控制是将插补计算的理论位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给电机。而实际反馈位置的采集，则是由一些位置检测装置来完成的。这些检测装置有旋转变压器、感应同步器、脉冲编码器、光栅、磁栅

    对于采用半闭环控制的数控机床，其闭环路内不包括机械传动环节，它的位置检测装置一般采用旋转变压器，或高分辨率的脉冲编码器，装在进给电机或丝杠的端头，旋转变压器(或脉冲编码器)每旋转一定角度，都严格地对应着工作台移动的一定距离。测量了电机或丝杠的角位移，也就间接地测量了工作台的直线位移。

    对于采用闭环控制系统的数控机床，应该直接测量工作台的直线位移，可采用感应同步器、光栅、磁栅等测量装置。由工作台直接带动感应同步器的滑动尺移动的同时，与装在机床床身上的定尺配合，测量出工作台的实际位移值。数控机床的加工精度主要由检测系统的精度决定。位移检测系统能够测量的小位移量称为分辨率。分辨率不仅取决于检测元件本身，也取决于测量线路。数控机床对检测装置的主要要求有：可靠性高和高抗干扰性、满足精度和速度要求、使用维护方便、成本低。

    对于不同类型的数控机床，因工作条件和检测要求不同，可以采用以下不同的检测方式。

    （2）位置检测装置的分类

    1）增量式和式

    增量式检测方式只测量位移增量，每移动一个测量单位就发出一个测量信号。其优点是检测装置比较简单，任何一个对中点都可以作为测量起点。移动距离是靠对测量信号计数后读出的，一旦计数有误，此后的测量结果将全错。另外在发生故障时(如断电等)不能再找到事故前的正确位置，事故排除后，必须将工作台移至起点重新计数才能找到事故前的正确位置。

    值式测量方式可以避免上述缺点，它的被测量的任一点的位置都以一个固定的零点作基准，每一被测点都有一个相应的测量值。采用这种方式，分辨率要求愈高，结构也愈复杂。

    2）数字式和模拟式

    数字式检测是将被测量单位量化以后以数字形式表示，它的特点是：

    ①被测量量化后转换成脉冲个数，便于显示处理；

    ②测量精度取决于测量单位，与量程基本无关；

    ③检测装置比较简单，脉冲信号抗干扰能力强。

    模拟式检测是将被测量用连续的变量来表示。在大量程内作的模拟式检测在技术上有较高要求，数控机床中模拟式检测主要用于小量程测量。它的主要特点是：

    ①直接对被测量进行检测，无须量化；

    ②在小量程内可以实现高精度测量；

    ③可用于直接检测和间接检测。

    对机床的直线位移采用直线型检测装置测量，称为直接检测。其测量精度主要取决于测量元件的精度，不受机床传动精度的直接影响。但检测装置要与行程等长，这对大型数控机床来说，是一个很大的限制。

    对机床的直线位移采用回转型检测元件测量，称为间接测量。间接检测可靠方便，无长度限制，缺点是在检测信号中加大了直线转变为旋转运动的传动链误差，从而影响检测精度。因此，为了提高定位精度，常常需要对机床的传动误差进行补偿。