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

關(guān)鍵詞：位移檢測讀數(shù)頭調(diào)整支架

中圖分類號：TG659

文獻標識碼：A

一、概述

眾所周知，位置檢測對數(shù)控機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)代機械制造領(lǐng)域

的需求，CNC機床進給控制的位置檢測，已由原來的半閉環(huán)被全閉環(huán)控制所取代。實踐表明全閉環(huán)控制系統(tǒng)可以消除半閉環(huán)因傳動環(huán)節(jié)所帶來的的誤差,而運動部件的實際位移可以時刻跟隨指令值變化，并補償其誤差,使得實際工作位移更能夠準確地反映指令位置，從而保證機床各坐標的運動具有很高的精度，消除上述誤差，提高機床的定位精度、重復(fù)定位精度以及精度可靠性，達到預(yù)期加工目標。

目前,數(shù)控機床中應(yīng)用較多的是以交流伺服電機作為驅(qū)動裝置,以編碼器作為檢測元件，通過光柵尺對機床運動部件進行實時反饋,實現(xiàn)加工過程的全閉環(huán)控制。如下圖直接測量位置檢測全閉環(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)計與調(diào)整方法

讀數(shù)頭是直線位移檢測裝置的可移動部件，也稱之為滑尺，調(diào)整支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計和讀數(shù)頭與調(diào)整支架的安裝精度，對直線位移檢測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，安裝在機床的可移動部件上，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度。同時由于讀數(shù)頭的工作特性，要求避免因溫度變化，對直線位置檢測系統(tǒng)帶來的影響。不僅能使加工精度進一步完善，而且提高加工效率，光柵尺是光柵位移傳感器的簡稱，

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

讀數(shù)頭調(diào)整支架的連接結(jié)構(gòu)，是保證機床直線位移檢測正常工作的關(guān)鍵。原則上直線位移檢測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)頭通過二種調(diào)整支架與車床螺母支架剛性連接（見圖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的二個基面之間和第2調(diào)整支架3的二個垂直基面之間，均焊有加強筋，提高支架強度并減少因受熱產(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，二個調(diào)整支架各基面的位置調(diào)整，均設(shè)計了長條形位置調(diào)整孔9，見圖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，通過螺釘4緊固連接。通過調(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，也不能任意改動主尺與讀數(shù)頭的相對間距，否則會破壞直線位移檢測裝置的精度，還可能造成主尺與讀數(shù)頭的相對摩擦，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裝置的損壞。

三、結(jié)束語

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

作者：閆恩剛，男,1960年生，高級工程師，主要從事數(shù)控機床產(chǎn)品設(shè)計及技術(shù)支持、設(shè)計咨詢。