數(shù)控加工機床在加工精度要求

人氣：2140發(fā)表時間：2019/12/18 3:56:38【大中小】

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)控加工機床閉環(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。檢測元件一般利用光或磁的原理完成對位置或速度的檢測。

位置檢測元件按照檢測方式分為直接測量元件和間接測量元件。對數(shù)控加工機床進(jìn)行直線移動測量時一般采用直線型檢測元件，稱為直接測量，所構(gòu)成的位置閉環(huán)控制稱為全閉環(huán)控制。其測量精度主要取決于測量元件的精度，不受數(shù)控加工機床傳動精度的影響。由于數(shù)控加工機床工作臺的直線位移與驅(qū)動電動機的旋轉(zhuǎn)角度有xx的比例關(guān)系，因此可以采用驅(qū)動檢測電動機或絲杠旋轉(zhuǎn)角度的方法間接測量工作臺的移動距離，這種方法稱為間接測量，所構(gòu)成的位置閉環(huán)控制稱為半閉環(huán)控制。其測量精度取決于檢測元件和數(shù)控加工機床進(jìn)給傳動鏈的精度。閉環(huán)數(shù)控加工數(shù)控加工機床的加工精度在很大程度上是由位置檢測裝置的精度決定的，數(shù)控加工數(shù)控加工機床對位置檢測元件有十分嚴(yán)格的要求，其分辨率通常在0.001～0.01mm之間或者更小。

1、進(jìn)給伺服系統(tǒng)對位置測量裝置的要求
進(jìn)給伺服系統(tǒng)對位置測量裝置有很高的要求：
1）受溫度、濕度的影響小，工作可靠，精度保持性好，抗干擾能力強。
2）能滿足精度、速度和測量范圍的要求。
3）使用維護(hù)方便，適應(yīng)數(shù)控加工機床工作環(huán)境。
4）成本低。
5）易于實現(xiàn)高速的動態(tài)測量和處理，易于實現(xiàn)自動化。
位置檢測裝置按照不同的分類方法可分成不同的種類。按輸出信號的形式分類可分為數(shù)字式和模擬式；按測量基點的類型可分類為增量式和{jd1}式；按位置測量元件的運動形式分類可分為回轉(zhuǎn)型和直線型。

2、檢測裝置故障的診斷與排除

檢測元件出現(xiàn)故障的概率與數(shù)控裝置相比還是比較高的，常常會岀現(xiàn)線纜損壞、元件污損，碰撞變形的現(xiàn)象。如果懷疑是檢測元件的故障要首先檢查有無線纜折斷、污損、變形等，還可以通過測量其輸出來確定檢測元件的好壞，這就要求必須熟練掌握檢測元件的工作原理及輸出信號。下面以SIEMENS系統(tǒng)為例進(jìn)行說明。
（1）輸岀信號。SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)位置控制模塊與位置檢測裝置的連接關(guān)系。
增量式旋轉(zhuǎn)測量裝置或直線裝置的輸出信號有兩種形式：{dy}種是電壓或電流正弦信號，其中EXE為脈沖整形插值器；第二種是TTL電平信號。以HEIDENHA1N公司正弦電流輸出型的光柵尺為例，該光柵由光柵尺、脈沖整形插值器（EXE）、電纜及接插件等部件組成。

數(shù)控加工機床在運動過程中，從掃描單元輸出三組信號：兩組增量信號由四個光電池產(chǎn)生，把兩個相差180°的光電池接在一起，它們的推挽就形成了相位差90°、幅值為11μA左右的Ie1和Ie2兩組近似正弦波，一組基準(zhǔn)信號也由兩個相差180°的光電池接成推挽形式，輸岀為一尖峰信號Ie0，其有效分量約為5.5μA，此信號只有經(jīng)過基準(zhǔn)標(biāo)志時才產(chǎn)生。所謂基準(zhǔn)標(biāo)志，是在光柵尺身外殼上裝有一塊磁鐵，在掃描單元上裝有一只干簧管，在接近磁鐵時，干簧管接通，基準(zhǔn)信號才能輸出。
兩組增量信號Ie1和Ie2經(jīng)傳輸電纜和插接件進(jìn)入EXE，經(jīng)放大、整形后，輸出兩路相位差90°的方波信號Ua1、Ua2及參考信號Ua0，這些信號經(jīng)適當(dāng)組合處理，即可在一個信號周期內(nèi)產(chǎn)生五個脈沖，即5倍頻處理，經(jīng)連接器送至CNC位控模塊。

（2）EXE信號處理。脈沖整形插值器（EXE）的作用是將光柵尺或編碼器輸出的增量信號進(jìn)行放大、整形、倍頻和報警處理，輸出至CNC進(jìn)行位置控制。EXE由基本電路和細(xì)分電路組成。
基本電路印制電路板內(nèi)含通道放大器、整形電路、驅(qū)動和報警電路等，細(xì)分電路作為一種任選功能單獨制成一塊電路板，兩板之間通過J3連接器連接。
1）通道放大器。當(dāng)光柵檢測產(chǎn)生正弦波電流信號Ie1、Ie2和Ie0，經(jīng)通道放大器，輸出一定幅值的正弦電流電壓。

2）整形電路。在對Ie1、Ie2和Ie0放大的基礎(chǔ)上，經(jīng)整形電路轉(zhuǎn)換成與之相對應(yīng)的三路方波信號Ua1、Ua2和Ua0，其TTL高電平大于等于2.5V，低電平小于等于0.5V。
3）報警電路。當(dāng)光柵由于輸入電纜斷裂、光柵污染或燈泡損壞等原因，造成通道放大器輸出信號為零，這時報警信號經(jīng)驅(qū)動電路驅(qū)動后，由連接器J2輸出至CNC系統(tǒng)。
4）細(xì)分電路。在某些精度很高的數(shù)控加工數(shù)控加工機床（如數(shù)控磨床）的位置控制中，要求位置測量有較高的分辨率，如僅靠光柵尺本身的精度不能滿足，為此必須采用細(xì)分電路來提高分辨率，以適應(yīng)高進(jìn)度數(shù)控加工機床的需求?；倦娐吠ǖ婪糯笃鞯妮敵鲂盘柦?jīng)連接器J3接入細(xì)分電路，經(jīng)細(xì)分電路處理后，又通過連接器J3輸出在一個周期內(nèi)兩路相位差90°、占空比為1:1的五細(xì)分方波信號。這兩路方波位號經(jīng)基本電路中的驅(qū)動電路驅(qū)動后，即為對應(yīng)的Ua1和Ua2通道信號，由連接器J2輸出至CMC系統(tǒng)。

另外，同步電路的目的是為了獲得Ua1和Ua2兩路方波信號前后沿xx對應(yīng)的方波參考脈沖。
3、檢測裝置故障的常見形式
（1）機械振蕩（加/減速時）
1）脈沖編碼器出現(xiàn)故障。此時檢查速度單元上的反饋線端子電壓是否在某幾點電壓下降，如有下降表明脈沖編碼器不良，應(yīng)更換編碼器。

2）脈沖編碼器十字聯(lián)軸節(jié)可能損壞，導(dǎo)致軸轉(zhuǎn)速與檢測到的速度不同步，應(yīng)更換聯(lián)軸節(jié)。
3）測速發(fā)電機出現(xiàn)故障，應(yīng)修復(fù)、更換測速機。
（2）機械暴走（飛車）。在檢查位置控制單元和速度控制單元的情況下，應(yīng)檢查以下幾點：
1）檢查脈沖編碼器接線是否錯誤，檢查編碼器接線是否為正反饋，A相和B相是否接反。

2）檢查脈沖編碼器聯(lián)軸節(jié)是否損壞，若損壞應(yīng)更換聯(lián)軸節(jié)。
3）檢查測速發(fā)電機端子是否接反和勵磁信號線是否接錯。
（3）主軸不能定向或定向不到位。檢查定向控制電路設(shè)置和調(diào)整，檢查定向板，主軸控制印制電路板調(diào)整。同時，應(yīng)檢查位置檢測器（編碼器）是否不良。

（4）坐標(biāo)軸振動進(jìn)給。在檢查電動機線圈是否短路，機械進(jìn)給絲杠同電動機的連接是否良好，整個伺服系統(tǒng)是否穩(wěn)定后，應(yīng)檢查脈沖編碼是否良好、聯(lián)軸節(jié)連接是否平穩(wěn)可靠、測速機是否可靠。
（5）NC報警中因程序錯誤，操作錯誤引起的報警。如FAUNUC—6ME系統(tǒng)的NC報瞀090#、091#。出現(xiàn)NC報警，有可能是主電路故障和進(jìn)給速度太低引起的。同時，還有可能是：脈沖編碼器不良；脈沖編碼器電源電壓太低，此時調(diào)整電源電壓的15V，使主電路板的+5V端子上的電壓值在4.95～5.10V內(nèi)；沒有輸入脈沖編碼器的一轉(zhuǎn)信號而不能正常執(zhí)行參考點返回。

（6）伺服系統(tǒng)的報警。如FAUNUC-6ME系統(tǒng)的伺服報警416#、426#、436#、446#、456#，SINUMERIK 880系統(tǒng)的伺服報警I364#，SINUMERIK 8系統(tǒng)的伺服報警114#、104#等。當(dāng)出現(xiàn)如上報警號時，有可能是：軸脈沖編碼器反饋信號斷線，短路和信號丟失，用示波器測A相、B相一轉(zhuǎn)信號；編碼器內(nèi)部受到污染、太臟，信號無法正確接收。
總之，在數(shù)控設(shè)備的故障中，檢測元件的故障比例是比較高的，只要正確地使用并加強維護(hù)保養(yǎng)，對出現(xiàn)的問題進(jìn)行深入分析，就一定能降低故障率，并能迅速解決故障，保證設(shè)備的正常運行。

數(shù)控加工機床在加工精度要求