数控机床检测功能的应用研究

数控机床检测功能的应用研究

王劲行

王劲行

永光刀剪集团

摘要：本文首先对于数控机床的检测装置进行概述，同时对于数控机床与检测技术的关系进行分析，从而对于数控机床中的检测装置进行探讨，最后对于数控机床检测功能的应用进行研究，希望通过本文，能够为数控机床检测功能的应用提供一些参考和帮助，以达到经验共享的目的。

关键词：数控机床；检测功能；应用研究

1.数控机床检测系统概述

数控机床中的检测系统，实际上就是其中的测量反馈系统。测量反馈系统中的测量设备包括了旋转变压设备、感应同步设备、脉冲编码设备和磁尺等。通过测量反馈系统，能够将电机、工作台以及其他执行元件的移动情况进行检测，从而经过电路来将检测出的数据传回数控机床的系统当中。在数控机床系统当中，测量反馈系统通过形成全闭环或者半闭环系统，来对于执行过程出现的误差进行补偿。所以说，测量反馈在检测过程中有着非常高的重要性，本文主要对于数控机床检测功能进行论述。

2.数控机床与检测技术的关系

在自动化的学科领域中，检测技术属于其中的关键部分，其主要目的在于对自动化系统进行检测。检测技术是以检测参数和信号测量等技术为核心来进行研发的一种综合性技术种类。机床的检测主要由反馈装置来实现，对于数控系统来说，检测功能类似于一种感官系统。

2.1检测功能

检测装置主要在机床进行加工时对于数控机床自身以及外界的数据情况进行检测，并将检测的结果变为能够识别的信息传送到数控机床的信息读取系统中，通过该系统对于信息进行分析和处理后所得出的信号，来帮助数控机床得以正常运行。机床实现对于部件的高精度加工，一个重要的原因就是能够通过位置检测功能来对数控机床零件的具体位置完成检测过程。目前数控机床中所使用的控制装置大多数使用反馈控制随动系统来完成，通过数控系统来把指令和检测反馈的信号进行比对，最后达到精准控制速度以及位移的目标。数控系统的传感器同时具有反馈和测量作用，它能够将发出的反馈信号传递给数控系统中，使之形成半闭环或者全闭环的伺服系统。

2.2检测系统中测量装置的要求

不同类型的数控机床对于检测系统的要求也各不相同，分别体现在检测的速度和精度方面。对于大型数控机床来说，更加看重于检测系统的速度。而小型数控机床则更加重视检测系统的精度。检测系统所体现出的分辨率要比加工过程的精度具有更高的数量级，所以一般来说数控机床对于检测系统中测量装置的要求主要包括：（1）具有较高的可靠性和抗干扰能力。（2）能够满足数控机床的精度、速度及范围的测量需求。（3）具有较低的成本且便于维护，同时能够适应多种运行环境。（4）容易实现对高速动态的处理和测量过程，有利于自动化系统的实现。

3.检测装置分析

3.1检测装置的对象分析

在数控机床当中的检测装置，包括了进行直角位移的检测装置和角位移的检测装置。其中直角位移检测装置一般是把检测装置安装在工作台上或者数控机床托板上，从而实现对于数控机床移动部件的直接测量，直角位置测量装置适用于闭环伺服系统。角位移测量装置一般是把测量装置安装在滚珠丝杠或者驱动电机轴当中，通过对于转动件位移的检测来对于数控机床移动直线位移量进行测量，角位移测量装置更加适用于半闭环伺服系统。

3.2检测装置的信号选取分析

数控机床中的检测装置按照选取型号可以分为数字测量和模拟测量。数字测量是通过把测量位移变为脉冲数，也就是通过数字来进行体现，检测信号则是由电脉冲来进行体现。通过把检测信号传入到数控系统中来进行分析和处理。数字测量的方式具有抗干扰能力强和处理过程简单的特征。模拟测量则是通过把位移量变为变化的模拟电量来完成检测过程，这个过程无需量化，但是对于信号的处理过程较为困难，需要在其中额外增加滤波器。

3.3测量绝对值分析

数控机床测量装置按照测量的绝对值可以分为增量测量和绝对测量。其中增量测量只对相对位移进行测量，在测量时所有点都能够作为测量的起始点，且移动距离是通过计数累加获得，一旦发生累计错误，那么最后的结果就会出错。

4.数控机床检测功能的应用研究

数控机床的运行过程中，一旦出现报警的情况，那么即是数控机床当中对于电子元件进行检测后所提供的反馈信息。这种信息分为三种情况，第一种情况是对于数控机床错误状况的反应，并要求系统进行改正。第二种情况是发现电子元件所处的位置出现变化，使得系统无法接收到该电子元件的信息。第三种情况是电子元件本身出现损坏的情况所以无法发出信息。

4.1对于故障位置的诊断

在数控机床当中，所使用的检测装置在一定程度上决定了该机床的加工精度，因为数控机床检测元件没有得到良好的维护而导致其出现污染的情况，最终使得信号出现消失的情况，从而对于数控机床的加工精度造成负面影响。例如：一台采用FANUCOITB数控系统的数控卧车，每次开机X轴回参考点后，零点机械位置都有0.5mm-1.5mm的误差，该设备是全闭环控制，光栅尺为海德汉LS476，增量型，回参考点固定位置，在X轴零点端压上百分表，每次回零后观察百分表确实有误差，从诊断302号内记录的数据看也有变化，正常情况下诊断302号内的数据应该在每次回零后是固定不变的，检查回零减速开关，没有松动，检测X轴机械传动单元，也是正常的，没有间隙。修改参数将X轴改为半闭环控制，开机回零后，发现诊断302号的数据不变，怀疑光栅尺有问题，把光栅尺拆下检测发现动尺的读数头内有冷却液，线路板有短路发黑的痕迹，重新更换读数头后，机床回零位置没有误差。

4.2对于开关故障的诊断

由于电子检测元件是有使用寿命的，经过几年的工作，有的电气元件已经老化，无法正常工作，或者由于操作者维护不当造成短路将电子检测元件烧坏。例如：一台采用SIEMENS810系统数控升降台铣床，开机后Y轴按正方向键回参考点，但是Y轴却慢速的一直向负方向运行，直到负反方向超程报警时Y轴停止运行，没有找到机床零点。检查Y轴回参考点的减速开关，发现开关触点被压死，Y轴一直处于减速状态，所以不往正方向运行，找不到参考点。

结束语

近些年来，数控机床在加工制造领域中得到了一定程度的普及，数控机床中的检测功能显得愈发重要，尤其是检测系统中的传感器检测，类似于数控机床的感官，其负责从测量对象中获得相关的信息和特征。同时，检测功能也是数控机床实现自动调节和控制的关键部分，其作用主要在于对机床的各类信息进行检测，从而向数控机床的控制设备发送信号，进而形成闭环控制模式。检测功能所具有的精度决定了数控机床的加工精度。因此，为了能够有效提升数控机床的加工精度，就必须加强对于数控机床检测功能的研发和应用。

参考文献：

[1]唐建生,刘云豫,王宏颖等.数控机床检测元件故障诊断及维修实例[J].机床与液压,2008,36(10):290-291.

[2]王军红,李佳.数控机床检测功能开发[J].组合机床与自动化加工技术,2006,(2):71-73.

[3]郝文莉.数控机床的检测反馈装置[J].科技展望,2017,27(1):58.

[4]邱海莲.大型数控机床精度检测方法的探讨[C].//2010全国机械装备先进制造技术(广州)高峰论坛--云南省分论坛论文集.2010:108-112.