数控机床检测元件和位置检测装置的要求优化

1.数控机床对检测元件的要求

检测元件是检测装置的重要部件，其主要作用是检测位移和速度，发送反馈信号。位移检测系统能测量的最小位移量称为分辨力。分辨力不仅取决于检测元件本身，也取决于测量电路。

数控机床对检测元件的主要要求：

①寿命长，可靠性高，抗干扰能力强。

②满足精度和速度要求。

③使用维护方便，适合机床运行环境。

④成本低。

⑤便于与计算机连接。

不同类型的数控机床对检测系统的精度与速度的要求不同。通常大型数控机床以满足速度要求为主，而中、小型和高精度数控机床以满足精度要求为主。选择测量系统的分辨力和脉冲当量时，一般要比加工精度高一个数量级。

2.数控机床对位置检测装置的要求

位置检测装置是数控机床伺服系统的重要组成部分。它的作用是检测位移和速度，发送反馈信号，构成闭环或半闭环控制。数控机床的加工精度主要由检测系统的精度决定。不同类型的数控机床，对位置检测元件检测系统的精度要求和被测部件的最高移动速度各不相同。现在检测元件与系统的最高水平是被测部件的最高移动速度高至240m/min时，其检测位移的分辨力（能检测的最小位移量）可达1μm，例如24m/min时可达0.1μm。最高分辨力可达到0.01μm。

数控机床对位置检测装置有如下要求：

①受温度、湿度的影响小，工作可靠，能长期保持精度，抗干扰能力强。(www.xing528.com)

②在机床执行部件移动范围内，能满足精度和速度的要求。

③使用维护方便，适应机床工作环境。

④成本低。

3.位置检测装置的精度

最近几十年来世界各国都在致力于发展位置数字测量，研究开发新型的测量元件和信号处理技术。到目前为止，人们所公认并已得到广泛应用的位置测量技术为光栅、感应同步器、容栅、磁栅、球栅和激光等技术。这些产品的代表厂商和应用年代见表8-2。它们的检测精度见表8-3。

表8-2 位置测量技术的产品厂商和应用年代

表8-3 数控机床常用检测系统的精度

从表8-3中可以看出，光栅尺在分辨力和准确度方面，除低于激光外，高于其他4种测量系统；而在系统的稳定性、可靠性方面，特别在使用的方便性和价格方面比激光测量系统有着明显的优势。因此在20世纪90年代国际市场上的数控机床（指闭环控制），包括三坐标测量机和数显机床所采用的测量系统80％以上都使用光栅。高精度的光栅测量系统其分辨力可做到纳米级，准确度可达±0.2μm。

目前世界上能生产光栅测量系统的国家很多，但德国HEIDENHAIN公司是最著名的，其技术、品种、产量和市场占有率都绝对领先于世界各国。