線性光柵尺在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用與維修

石浩

（遼寧省本溪市本鋼集團(tuán)北營(yíng)公司軋鋼廠1780生產(chǎn)線生產(chǎn)準(zhǔn)備作業(yè)區(qū) 117000）

摘 要： 線性光柵尺作為自動(dòng)化設(shè)備，在實(shí)踐應(yīng)用中，能夠直接測(cè)量出機(jī)械、機(jī)床所處的位置。但長(zhǎng)期使用后，其內(nèi)部零部件相互摩擦，勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)不同程度的故障，如何排除故障，確保光柵尺能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，確保產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量受到了廣泛關(guān)注。文章從線性光柵尺工作原理入手，對(duì)其在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用及維修進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞： 線性；光柵尺；數(shù)控機(jī)床；應(yīng)用；維修

前言：近年來，傳統(tǒng)工業(yè)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化、自動(dòng)化轉(zhuǎn)變，在數(shù)控機(jī)床位置檢測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中，檢測(cè)裝置作為其中核心，能夠確保機(jī)床加工精度，且能夠協(xié)調(diào)好加工進(jìn)度。線性光柵尺由先進(jìn)技術(shù)作支撐，具有動(dòng)態(tài)性、速度恒定等優(yōu)勢(shì)，能夠?yàn)闄C(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)提供一定支持。因此加強(qiáng)對(duì)其應(yīng)用及維修的研究具有現(xiàn)實(shí)意義，能夠幫助我們進(jìn)一步了解其應(yīng)用，且能夠針對(duì)機(jī)械存在的故障予以分析，提高機(jī)床加工質(zhì)量及效率。

1、線性光柵尺工作原理

光柵尺，是一種建立在光柵光學(xué)原理基礎(chǔ)之上，測(cè)量物體的直線位移、角位移。光柵尺相應(yīng)速度較快，且精度高，在閉環(huán)控制、數(shù)顯系統(tǒng)等方面應(yīng)用非常廣泛。目前，市面上所能見到的光柵尺種類豐富，根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，分類情況也有所不同。如從計(jì)量層面來看，是由物理、計(jì)量?jī)刹糠謽?gòu)成。而從材料上看，是由透射與反射光柵構(gòu)成。

線性光柵尺依據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，產(chǎn)生光信號(hào)后，經(jīng)過光電器件進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，完成對(duì)機(jī)械裝置位置變化的測(cè)量。而輸出的信號(hào)，由光源通過刻在直線尺、盤片柵格線，再次轉(zhuǎn)換回去，成為初始的電流正弦波信號(hào)，電信號(hào)周期與柵距保持一致。

2、線性光柵尺在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

2.1伺服系統(tǒng)閉環(huán)控制應(yīng)用

將線性光柵尺裝置置于機(jī)床工作臺(tái)上，測(cè)量出具體的位移量傳送給CNC裝置，與預(yù)期設(shè)定值進(jìn)行比對(duì)，運(yùn)用差值實(shí)現(xiàn)對(duì)位置的高效控制。在系統(tǒng)中，CNC能夠各類誤差予以補(bǔ)償，提高跟隨與定位精確度。針對(duì)數(shù)控機(jī)床中旋轉(zhuǎn)進(jìn)給軸來說，可以利用光柵檢測(cè)角位移與速度，對(duì)其進(jìn)行插補(bǔ)處理。如沿著坐標(biāo)軸A作圓周運(yùn)動(dòng)的B周，進(jìn)行換刀動(dòng)作。

2.2機(jī)床數(shù)顯應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用能夠提高工作效率，且能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量，具有投資少、見效快優(yōu)勢(shì)。針對(duì)車床的改造，可以選擇3米內(nèi)光柵尺，經(jīng)過改造后能夠獲得更好地應(yīng)用效果。對(duì)于工具、萬能等銑床，也可以采用線性光柵尺，在生產(chǎn)中能夠及時(shí)了解具體的數(shù)值，且操作便利，精確度高。

2.3機(jī)床定位精度檢測(cè)應(yīng)用

針對(duì)半閉環(huán)控制機(jī)床而言，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)后，受到機(jī)械磨損等因素的影響，會(huì)產(chǎn)生一定誤差，導(dǎo)致加工精度下降，無法與預(yù)期目標(biāo)保持一致。一般來說，設(shè)備在出廠前，常見會(huì)借助激光干涉等設(shè)備對(duì)儀器精度進(jìn)行校準(zhǔn)，但在數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)中沒有此類設(shè)備，對(duì)此，可以采用線性光柵尺，不僅能夠降低成本，且能夠測(cè)量絲杠螺距誤差，為生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。在定位前，要排除振動(dòng)等各類因素，使得數(shù)控機(jī)床得以運(yùn)行，逐步消除溫度等因素產(chǎn)生的不良影響[1]。此外，在實(shí)踐應(yīng)用中，還要提前設(shè)計(jì)好程序，確定針對(duì)性標(biāo)準(zhǔn)，以此來對(duì)誤差進(jìn)行高效補(bǔ)償。

3、線性光柵尺在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用維修

3.1測(cè)量控制板故障

針對(duì)該故障，維修人員要依據(jù)診斷技術(shù)手冊(cè)，明確故障所在位置。如針對(duì)某加工中心西門子840系統(tǒng)，出現(xiàn)光柵尺硬件故障，當(dāng)參數(shù)在200～240范圍內(nèi)，報(bào)警自動(dòng)消除，對(duì)此我們可以判斷，故障主要出現(xiàn)在光柵尺自身、測(cè)量板等部位。但由于光柵尺拆卸難度較大，對(duì)此我們對(duì)測(cè)量進(jìn)行拆除處理后，將兩個(gè)軸進(jìn)行交換，發(fā)現(xiàn)故障在X軸上，最后借助萬能表進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)故障在測(cè)量板上。為了確保光柵尺能夠正常使用，需要更換測(cè)量板。

3.2測(cè)量數(shù)據(jù)丟失

系統(tǒng)運(yùn)行中，一旦出現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)丟失情況，維修人員要給予足夠的重視，否則無法為后續(xù)生產(chǎn)工作提供依據(jù)。如車床光柵尺經(jīng)過改造后，Z軸在測(cè)量中出現(xiàn)了數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象[2]。通常而言，此類故障主要在讀數(shù)、電路兩個(gè)部分。對(duì)調(diào)兩個(gè)部分的信號(hào)，發(fā)現(xiàn)X軸數(shù)據(jù)丟失，故讀數(shù)頭是故障所在點(diǎn)，經(jīng)過檢查，主要是光敏元件不良，導(dǎo)致信號(hào)傳輸時(shí)受到了削弱。故我們將運(yùn)用無水乙醇對(duì)光柵尺進(jìn)行清洗，使光柵尺恢復(fù)正常。

3.3系統(tǒng)不定時(shí)報(bào)警

工作中系統(tǒng)出現(xiàn)不定時(shí)報(bào)警問題，維修人員可以重新啟動(dòng)NCK，根據(jù)診斷手冊(cè)可知，出現(xiàn)報(bào)警的原因是X軸有效編碼器硬件故障。由于數(shù)控機(jī)床主要是全閉環(huán)控制系統(tǒng)，故障出在光柵尺直接測(cè)量環(huán)節(jié)[3]。對(duì)此，我們要更換X軸伺服控制板等，對(duì)細(xì)節(jié)予以相應(yīng)的處理。經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)，粗加工時(shí)段報(bào)警頻率較多，主要是機(jī)床振動(dòng)幅度與故障存在密切聯(lián)系，然后檢測(cè)測(cè)量線路等，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)頭一端母插針能夠從孔內(nèi)拔出，對(duì)此判斷是內(nèi)部插頭出現(xiàn)了虛接觸問題，振動(dòng)幅度過大產(chǎn)生的報(bào)警。對(duì)此，我們要利用絕緣材料制作小型楔件，并對(duì)其進(jìn)行焊接處理，使得插頭保持穩(wěn)固，以免出現(xiàn)故障。

結(jié)論：根據(jù)上文所述，目前，隨著自動(dòng)化技術(shù)不斷發(fā)展，線性光柵尺在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用范圍越來越廣。但由于光柵尺是光學(xué)器件，在長(zhǎng)期應(yīng)用中，如果保養(yǎng)不當(dāng)，極易發(fā)生故障。因此在實(shí)踐操作中，操作人員要重視對(duì)光柵尺日常維護(hù)與保養(yǎng)，并針對(duì)不同的故障表現(xiàn)，采取相應(yīng)的措施加以調(diào)整和維修，使得光柵尺始終保持良好狀態(tài)，從而促進(jìn)線性光柵尺功能有效發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)

[1]趙航，齊孟雷，武恒澤.線性光柵尺在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用與維修[J].科協(xié)論壇（下半月），2013，（09）：56-57.

[2]司聚朝，段露彬.光柵尺在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修，2012，（06）：40-41.

[3]田林紅，王興.光柵尺在機(jī)床中的應(yīng)用與維修[N].漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，（05）：11-13.