淺析數(shù)控機床線性坐標(biāo)軸的全閉環(huán)控制
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雖然光柵尺的安裝位置比較靠近驅(qū)動軸線，但是安裝位置畢竟與驅(qū)動軸線有一定距離，這一點距離和驅(qū)動時物體的擺動相結(jié)合后，對光柵尺的檢測控制帶來了很大的麻煩。當(dāng)驅(qū)動物體向光柵尺安裝側(cè)擺動時，光柵尺在檢測時誤認(rèn)為移動速度不足，系統(tǒng)則給出加速信號，而驅(qū)動物體馬上向另一側(cè)擺動，光柵尺在檢測時又誤認(rèn)為移動速度太快，系統(tǒng)則給出減速信號，這樣反反復(fù)復(fù)運行，居然沒有改善數(shù)控機床各線性坐標(biāo)軸的控制，反而加劇了驅(qū)動物體的振動，導(dǎo)致了全閉環(huán)不如半閉環(huán)的奇特現(xiàn)象。由此看來，驅(qū)動物體驅(qū)動軸線的位置設(shè)計、光柵尺的安裝位置和兩條導(dǎo)軌的阻尼特性至關(guān)重要，必須引起機床設(shè)計師的高度重視，在設(shè)計機床時必須認(rèn)真考慮備方面因素，勢必取得良好的、滿足設(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度
光柵尺安裝位置要有足夠剛性和強度也是保證光柵尺正常工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。光柵尺是通過光電掃描原理來工作的，因此光柵尺不能處于強振動狀態(tài)，振動引起光源不穩(wěn)定影響光柵尺的控制精度。所以安裝位置最好與機床的堅固鑄件為一體，即使由于結(jié)構(gòu)原因需用連接件，那么要求連接件與機體之間的整個結(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)引起強振動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)離機床的發(fā)熱源
光柵尺安裝位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離機床的發(fā)熱源，以避免溫度的影響，、光柵尺本來不怕受熱，整體環(huán)境溫度對光柵尺的影響很小，可是機床的熱源（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時修正和補償，如果光柵尺貼近這些地方，勢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)代機床中，用戶一般都要求大流量冷卻，而在大流量沖洗時，會有切削液飛濺到光柵尺上，光柵尺的工作環(huán)境也充滿了潮濕、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，就會導(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)重的會使光柵尺損壞，使整機處于癱瘓狀態(tài)。
（2）如果光柵尺處于很強的冷卻噴霧或粉塵中，可通過壓縮空氣處理，但壓縮空氣必須經(jīng)過過濾器凈化，并按ISO 8573—1符合下列雜質(zhì)質(zhì)量等級要求，見附表所示。
附表
三、線性光柵尺的安裝
光柵尺的結(jié)構(gòu)見圖2所示，它是由定尺體1和動尺讀數(shù)頭2組成。光柵尺的定尺體是一個鋁外殼，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，用來補償少量的導(dǎo)軌機械誤差。
1.定尺體 2.動尺讀數(shù)頭
圖2 光柵尺結(jié)構(gòu)簡圖
1.安裝具的設(shè)計
從圖2中不難看出，1.5mm±0.2mm、2mm尺寸對光柵尺的測量非常重要，安裝時必須保證。還有一方面因素，定尺體和動尺讀數(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，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)計了一個既經(jīng)濟又實用的專用安裝具，見圖3所示。
圖3 專用安裝具示意圖
2.調(diào)整安裝
光柵尺的調(diào)整安裝是光柵尺使用過程中一個不容忽視的環(huán)節(jié)，調(diào)整安裝的好與壞直接影響光柵尺檢測、控制工作的質(zhì)量，所以必須引起足夠的重視。現(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)整安裝過程。
（1）光柵尺安裝基準(zhǔn)面的加工加工光柵尺定尺、動尺的安裝基準(zhǔn)面，保證與導(dǎo)軌的平行在0.02mm以內(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，將專用安裝具1固定在定尺安裝面上，動尺支架2與專用安裝具可靠連接，按實測尺寸配磨調(diào)整墊3，配作動尺支架與滑座結(jié)合螺釘及錐銷，見圖4所示。
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