摘要：現(xiàn)有技術(shù)中的機(jī)床系統(tǒng)的直線位移檢測(cè)器安裝在機(jī)床的移動(dòng)部件上，其精度主要取決于位移檢測(cè)裝置的精度和靈敏度，位移檢測(cè)的位置控制精度越高，機(jī)床定位精度越好，產(chǎn)生的加工精度越好。目前的直線位移檢測(cè)器一般采用光柵尺進(jìn)行測(cè)量，文章通過(guò)對(duì)CNC車床調(diào)整支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，介紹了一種能夠保證機(jī)床直線位移檢測(cè)縱向進(jìn)給移動(dòng)，且調(diào)整方便的讀數(shù)頭調(diào)整支架，同時(shí)對(duì)讀數(shù)頭與支架之間的連接、調(diào)整方法進(jìn)行了論述，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)機(jī)床位置檢測(cè)全閉環(huán)控制的目的。

關(guān)鍵詞：位移檢測(cè)讀數(shù)頭調(diào)整支架

中圖分類號(hào)：TG659

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、概述

眾所周知，位置檢測(cè)對(duì)數(shù)控機(jī)床的加工精度起著決定性的作用。隨著CNC技術(shù)的不斷發(fā)展，為了滿足現(xiàn)代機(jī)械制造領(lǐng)域

的需求，CNC機(jī)床進(jìn)給控制的位置檢測(cè)，已由原來(lái)的半閉環(huán)被全閉環(huán)控制所取代。實(shí)踐表明全閉環(huán)控制系統(tǒng)可以消除半閉環(huán)因傳動(dòng)環(huán)節(jié)所帶來(lái)的的誤差,而運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位移可以時(shí)刻跟隨指令值變化，并補(bǔ)償其誤差,使得實(shí)際工作位移更能夠準(zhǔn)確地反映指令位置，從而保證機(jī)床各坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)具有很高的精度，消除上述誤差，提高機(jī)床的定位精度、重復(fù)定位精度以及精度可靠性，達(dá)到預(yù)期加工目標(biāo)。

目前,數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用較多的是以交流伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置,以編碼器作為檢測(cè)元件，通過(guò)光柵尺對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋,實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的全閉環(huán)控制。如下圖直接測(cè)量位置檢測(cè)全閉環(huán)控制系統(tǒng)組成所示。

二、讀數(shù)頭調(diào)整支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與調(diào)整方法

讀數(shù)頭是直線位移檢測(cè)裝置的可移動(dòng)部件，也稱之為滑尺，調(diào)整支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和讀數(shù)頭與調(diào)整支架的安裝精度，對(duì)直線位移檢測(cè)裝置的控制精度有著很大影響。通常情況下讀數(shù)頭是經(jīng)調(diào)整支架的連接，安裝在機(jī)床的可移動(dòng)部件上，從讀數(shù)頭到支架的連接基面有著平行性要求，且具有足夠剛性和強(qiáng)度。同時(shí)由于讀數(shù)頭的工作特性，要求避免因溫度變化，對(duì)直線位置檢測(cè)系統(tǒng)帶來(lái)的影響。不僅能使加工精度進(jìn)一步完善，而且提高加工效率，光柵尺是光柵位移傳感器的簡(jiǎn)稱，

1.讀數(shù)頭調(diào)整支架連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

讀數(shù)頭調(diào)整支架的連接結(jié)構(gòu)，是保證機(jī)床直線位移檢測(cè)正常工作的關(guān)鍵。原則上直線位移檢測(cè)裝置的縱向主尺安裝在車床的床身上，安裝基面要求加工，且有平行度要求。讀數(shù)頭通過(guò)二種調(diào)整支架與車床螺母支架剛性連接（見(jiàn)圖1第1調(diào)整支架件2、第2調(diào)整支架件3和螺母支架件8所示）。調(diào)整支架材料的選擇要求受熱變形小，且與讀數(shù)頭及螺母支架安裝基面均需達(dá)到規(guī)定平行度要求。

圖1裝配結(jié)構(gòu)示意圖中,1為讀數(shù)頭，2為第1調(diào)整支架，3為第2調(diào)整支架，4為緊固螺釘，5為床身，6為主尺，7為床身加工基面，8為車床螺母支架，9為位置調(diào)整孔。第1調(diào)整支架與讀數(shù)頭連接基面和第1調(diào)整支架與第2調(diào)整支架的連接基面、第2調(diào)整支架與車床螺母支架8的連接基面，均為剛性連接，各剛性連接基面都有加工要求，加工面到量并保證基面平行。第1調(diào)整支架2的二個(gè)基面之間和第2調(diào)整支架3的二個(gè)垂直基面之間，均焊有加強(qiáng)筋，提高支架強(qiáng)度并減少因受熱產(chǎn)生的變形，為防止調(diào)整支架表面銹蝕，采取表面熱處理措施。為了滿足安裝要求，二個(gè)調(diào)整支架各基面的位置調(diào)整，均設(shè)計(jì)了長(zhǎng)條形位置調(diào)整孔9，見(jiàn)圖2右視圖所示。二種調(diào)整支架可以在前、后和上、下之間實(shí)現(xiàn)任意位置調(diào)節(jié)。

2.連接要求與調(diào)整方法

主尺6安裝在車床的床身5上，床身加工基面7與讀數(shù)頭1基面有平行度要求。第1調(diào)整支架2與讀數(shù)頭1連接基面和第1調(diào)整支架2與第2調(diào)整支架3的連接基面、第2調(diào)整支架3與車床螺母支架8的剛性連接基面，有保證安裝后的平行及垂直度要求。主尺6與讀數(shù)頭1相對(duì)位置之間有間隙和平行性要求。連接方式為：主尺6安裝于床身加工基面7，讀數(shù)頭1與第1調(diào)整支架2調(diào)整基面，通過(guò)螺釘4緊固連接。第1調(diào)整支架2與第2調(diào)整支架3的連接基面及第2調(diào)整支架3與車床螺母支架8，通過(guò)螺釘4緊固連接。通過(guò)調(diào)整第1調(diào)整支架2和第2調(diào)整支架3的位置調(diào)整孔9的上、下和前、后位置的調(diào)節(jié)，達(dá)到各剛性連接基面的平行及垂直，以及主尺6與讀數(shù)頭1相對(duì)位置之間的間隙和平行性，并滿足安裝要求。

通常情況下調(diào)整好的讀數(shù)頭調(diào)整支架，不能隨意拆卸，也不能任意改動(dòng)主尺與讀數(shù)頭的相對(duì)間距，否則會(huì)破壞直線位移檢測(cè)裝置的精度，還可能造成主尺與讀數(shù)頭的相對(duì)摩擦，損壞定尺及讀數(shù)頭的鍍層或柵線，從而造成直線位移檢測(cè)裝置的損壞。

三、結(jié)束語(yǔ)

產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用表明，該讀數(shù)頭調(diào)整支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，剛性好，受熱變形小，調(diào)節(jié)方便，省力省時(shí)，無(wú)需任何特殊輔助工具，為直線檢測(cè)器的位置精度調(diào)整和全閉環(huán)控制的實(shí)現(xiàn)提供了保證。

作者：閆恩剛，男,1960年生，高級(jí)工程師，主要從事數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)及技術(shù)支持、設(shè)計(jì)咨詢。