淺析數(shù)控機(jī)床線性坐標(biāo)軸的全閉環(huán)控制
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時(shí)間：2013-01-16
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雖然光柵尺的安裝位置比較靠近驅(qū)動(dòng)軸線，但是安裝位置畢竟與驅(qū)動(dòng)軸線有一定距離，這一點(diǎn)距離和驅(qū)動(dòng)時(shí)物體的擺動(dòng)相結(jié)合后，對(duì)光柵尺的檢測(cè)控制帶來(lái)了很大的麻煩。當(dāng)驅(qū)動(dòng)物體向光柵尺安裝側(cè)擺動(dòng)時(shí)，光柵尺在檢測(cè)時(shí)誤認(rèn)為移動(dòng)速度不足，系統(tǒng)則給出加速信號(hào)，而驅(qū)動(dòng)物體馬上向另一側(cè)擺動(dòng)，光柵尺在檢測(cè)時(shí)又誤認(rèn)為移動(dòng)速度太快，系統(tǒng)則給出減速信號(hào)，這樣反反復(fù)復(fù)運(yùn)行，居然沒(méi)有改善數(shù)控機(jī)床各線性坐標(biāo)軸的控制，反而加劇了驅(qū)動(dòng)物體的振動(dòng)，導(dǎo)致了全閉環(huán)不如半閉環(huán)的奇特現(xiàn)象。由此看來(lái)，驅(qū)動(dòng)物體驅(qū)動(dòng)軸線的位置設(shè)計(jì)、光柵尺的安裝位置和兩條導(dǎo)軌的阻尼特性至關(guān)重要，必須引起機(jī)床設(shè)計(jì)師的高度重視，在設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)必須認(rèn)真考慮備方面因素，勢(shì)必取得良好的、滿(mǎn)足設(shè)汁要求的效果。
2.光柵尺定尺、滑尺的安裝面及滑尺支架具有足夠剛性和強(qiáng)度
光柵尺安裝位置要有足夠剛性和強(qiáng)度也是保證光柵尺正常工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。光柵尺是通過(guò)光電掃描原理來(lái)工作的，因此光柵尺不能處于強(qiáng)振動(dòng)狀態(tài)，振動(dòng)引起光源不穩(wěn)定影響光柵尺的控制精度。所以安裝位置最好與機(jī)床的堅(jiān)固鑄件為一體，即使由于結(jié)構(gòu)原因需用連接件，那么要求連接件與機(jī)體之間的整個(gè)結(jié)合而接觸良好，連接剛性足，以防止結(jié)合與連接處產(chǎn)生薄弱環(huán)節(jié)引起強(qiáng)振動(dòng)影響光柵尺的正常工作，最終導(dǎo)致加工中心定位精度的降低。
3.光柵尺安裝位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離機(jī)床的發(fā)熱源
光柵尺安裝位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離機(jī)床的發(fā)熱源，以避免溫度的影響，、光柵尺本來(lái)不怕受熱，整體環(huán)境溫度對(duì)光柵尺的影響很小，可是機(jī)床的熱源（如滾珠絲杠副）在局部產(chǎn)生不確定溫升而產(chǎn)生誤差，并且這種誤差很難控制也很難實(shí)時(shí)修正和補(bǔ)償，如果光柵尺貼近這些地方，勢(shì)必影響光柵尺的控制精度。
4.光柵尺安裝位置的防護(hù)非常重要
（1）在現(xiàn)代機(jī)床中，用戶(hù)一般都要求大流量冷卻，而在大流量沖洗時(shí)，會(huì)有切削液飛濺到光柵尺上，光柵尺的工作環(huán)境也充滿(mǎn)了潮濕、帶有冷卻噴霧的空氣，在這種環(huán)境下光柵容易產(chǎn)生冷凝現(xiàn)象，掃瞄頭上易結(jié)下一層薄膜。這樣以來(lái)，就會(huì)導(dǎo)致光柵尺的光線投射不佳，再加上光柵容易留下水跡，嚴(yán)重影響光柵的測(cè)量。如果加工后的切屑在光柵附近堆積造成排屑、排水不暢，會(huì)致使光柵尺浸泡在切削液和雜質(zhì)中，有從而影響到光柵的使用，更嚴(yán)重的會(huì)使光柵尺損壞，使整機(jī)處于癱瘓狀態(tài)。
（2）如果光柵尺處于很強(qiáng)的冷卻噴霧或粉塵中，可通過(guò)壓縮空氣處理，但壓縮空氣必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾器凈化，并按ISO 8573—1符合下列雜質(zhì)質(zhì)量等級(jí)要求，見(jiàn)附表所示。
附表
三、線性光柵尺的安裝
光柵尺的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2所示，它是由定尺體1和動(dòng)尺讀數(shù)頭2組成。光柵尺的定尺體是一個(gè)鋁外殼，用以保護(hù)其內(nèi)的標(biāo)尺、掃描單元及其導(dǎo)軌不受切屑、灰塵和噴濺水的傷害。動(dòng)尺讀數(shù)頭包含掃描單元、精密連接器及安裝塊組成，精密連接器將掃描單元與安裝塊連接，用來(lái)補(bǔ)償少量的導(dǎo)軌機(jī)械誤差。
1.定尺體 2.動(dòng)尺讀數(shù)頭
圖2 光柵尺結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
1.安裝具的設(shè)計(jì)
從圖2中不難看出，1.5mm±0.2mm、2mm尺寸對(duì)光柵尺的測(cè)量非常重要，安裝時(shí)必須保證。還有一方面因素，定尺體和動(dòng)尺讀數(shù)頭為非剛性連接，且掃描單元與安裝塊用精密連接器彈性連接，由此看來(lái)，光柵尺的正確安裝并非是一件容易的事。為此，經(jīng)多次研究設(shè)計(jì)了一個(gè)既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的專(zhuān)用安裝具，見(jiàn)圖3所示。
圖3 專(zhuān)用安裝具示意圖
2.調(diào)整安裝
光柵尺的調(diào)整安裝是光柵尺使用過(guò)程中一個(gè)不容忽視的環(huán)節(jié)，調(diào)整安裝的好與壞直接影響光柵尺檢測(cè)、控制工作的質(zhì)量，所以必須引起足夠的重視?，F(xiàn)以XH768型臥式加工中心Z向線性坐標(biāo)軸為例，介紹光柵尺的調(diào)整安裝過(guò)程。
（1）光柵尺安裝基準(zhǔn)面的加工加工光柵尺定尺、動(dòng)尺的安裝基準(zhǔn)面，保證與導(dǎo)軌的平行在0.02mm以?xún)?nèi)，按坐標(biāo)尺寸加工出定尺結(jié)合螺釘孔。
（2）清理各安裝基準(zhǔn)面，將專(zhuān)用安裝具1固定在定尺安裝面上，動(dòng)尺支架2與專(zhuān)用安裝具可靠連接，按實(shí)測(cè)尺寸配磨調(diào)整墊3，配作動(dòng)尺支架與滑座結(jié)合螺釘及錐銷(xiāo)，見(jiàn)圖4所示。
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