浅析数控机床线性坐标轴的全闭环控制

虽然光栅尺的安装位置比较靠近驱动轴线，但是安装位置毕竟与驱动轴线有一定距离，这一点距离和驱动时物体的摆动相结合后，对光栅尺的检测控制带来了很大的麻烦。当驱动物体向光栅尺安装侧摆动时，光栅尺在检测时误认为移动速度不足，系统则给出加速信号，而驱动物体马上向另一侧摆动，光栅尺在检测时又误认为移动速度太快，系统则给出减速信号，这样反反复复运行，居然没有改善数控机床各线性坐标轴的控制，反而加剧了驱动物体的振动，导致了全闭环不如半闭环的奇特现象。由此看来，驱动物体驱动轴线的位置设计、光栅尺的安装位置和两条导轨的阻尼特性至关重要，必须引起机床设计师的高度重视，在设计机床时必须认真考虑备方面因素，势必取得良好的、满足设汁要求的效果。

2.光栅尺定尺、滑尺的安装面及滑尺支架具有足够刚性和强度

光栅尺安装位置要有足够刚性和强度也是保证光栅尺正常工作的关键环节。光栅尺是通过光电扫描原理来工作的，因此光栅尺不能处于强振动状态，振动引起光源不稳定影响光栅尺的控制精度。所以安装位置最好与机床的坚固铸件为一体，即使由于结构原因需用连接件，那么要求连接件与机体之间的整个结合而接触良好，连接刚性足，以防止结合与连接处产生薄弱环节引起强振动影响光栅尺的正常工作，最终导致加工中心定位精度的降低。

3.光栅尺安装位置应尽量远离机床的发热源

光栅尺安装位置应尽量远离机床的发热源，以避免温度的影响，、光栅尺本来不怕受热，整体环境温度对光栅尺的影响很小，可是机床的热源（如滚珠丝杠副）在局部产生不确定温升而产生误差，并且这种误差很难控制也很难实时修正和补偿，如果光栅尺贴近这些地方，势必影响光栅尺的控制精度。

4.光栅尺安装位置的防护非常重要

（1）在现代机床中，用户一般都要求大流量冷却，而在大流量冲洗时，会有切削液飞溅到光栅尺上，光栅尺的工作环境也充满了潮湿、带有冷却喷雾的空气，在这种环境下光栅容易产生冷凝现象，扫瞄头上易结下一层薄膜。这样以来，就会导致光栅尺的光线投射不佳，再加上光栅容易留下水迹，严重影响光栅的测量。如果加工后的切屑在光栅附近堆积造成排屑、排水不畅，会致使光栅尺浸泡在切削液和杂质中，有从而影响到光栅的使用，更严重的会使光栅尺损坏，使整机处于瘫痪状态。

（2）如果光栅尺处于很强的冷却喷雾或粉尘中，可通过压缩空气处理，但压缩空气必须经过过滤器净化，并按ISO 8573—1符合下列杂质质量等级要求，见附表所示。

附表



三、线性光栅尺的安装

光栅尺的结构见图2所示，它是由定尺体1和动尺读数头2组成。光栅尺的定尺体是一个铝外壳，用以保护其内的标尺、扫描单元及其导轨不受切屑、灰尘和喷溅水的伤害。动尺读数头包含扫描单元、精密连接器及安装块组成，精密连接器将扫描单元与安装块连接，用来补偿少量的导轨机械误差。



1.定尺体 2.动尺读数头

图2 光栅尺结构简图

1.安装具的设计

从图2中不难看出，1.5mm±0.2mm、2mm尺寸对光栅尺的测量非常重要，安装时必须保证。还有一方面因素，定尺体和动尺读数头为非刚性连接，且扫描单元与安装块用精密连接器弹性连接，由此看来，光栅尺的正确安装并非是一件容易的事。为此，经多次研究设计了一个既经济又实用的专用安装具，见图3所示。


图3 专用安装具示意图

2.调整安装

光栅尺的调整安装是光栅尺使用过程中一个不容忽视的环节，调整安装的好与坏直接影响光栅尺检测、控制工作的质量，所以必须引起足够的重视。现以XH768型卧式加工中心Z向线性坐标轴为例，介绍光栅尺的调整安装过程。

（1）光栅尺安装基准面的加工加工光栅尺定尺、动尺的安装基准面，保证与导轨的平行在0.02mm以内，按坐标尺寸加工出定尺结合螺钉孔。

（2）清理各安装基准面，将专用安装具1固定在定尺安装面上，动尺支架2与专用安装具可靠连接，按实测尺寸配磨调整垫3，配作动尺支架与滑座结合螺钉及锥销，见图4所示。

断路器相关文章:断路器原理

高压真空断路器相关文章:高压真空断路器原理
漏电断路器相关文章:漏电断路器原理