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1、一、任務(wù)引入敘述主軸編碼器的工作原理及其應(yīng)用。二、任務(wù)分析主軸編碼器應(yīng)用于在數(shù)控車床車螺紋時,是利用其同步脈沖作為車刀進刀點和退刀點的控制信號,從而保證車削螺紋不會亂扣。螺紋是怎樣加工的?車刀進刀點和退刀點應(yīng)處在什么位置?主軸編碼器有什么作用?三、相關(guān)知識1.螺紋螺紋是在圓柱面或圓錐面上沿著螺旋線所形成的、具有相同剖面形狀的連續(xù)凸起和溝槽。在圓柱表面上形成的螺紋稱圓柱螺紋,在圓錐表面上形成的螺紋稱圓錐螺紋。在回轉(zhuǎn)體外表面上形成的螺紋稱外螺紋,在回轉(zhuǎn)體內(nèi)表面上形成的螺紋稱內(nèi)螺紋。加工螺紋的方法很多,在車床上加上螺紋時,車床通過三爪卡盤夾緊圓柱形工件,并帶動它作等速旋轉(zhuǎn)運
2、動,車床進給機構(gòu)帶動車刀(標準螺紋車刀)沿圓柱軸線方向作等速直線運動,車刀刀尖在工件表面切削出三角形凹槽從而形成三角形螺紋。如圖1所示。圖1在車床上加工螺紋如圖2所示,螺紋加工時有軌跡始點(A點,即進刀點)和軌跡終點(B點,即退刀點)。在螺紋加工軌跡中為保證螺紋的加工設(shè)置有足夠的升速進刀段浜徒鄧僂說抖武ˊ,以消除伺服滯后造成的螺距誤差。圖2螺紋加工2.主軸編碼器的作用主軸編碼器采用與主軸同步的光電脈沖發(fā)生器,通過中間軸上的齒輪1:1地同步傳動。數(shù)控車床主軸的轉(zhuǎn)動與進給運動之間,沒有機械方面的直接聯(lián)系,為了加工螺紋,就要求給定進給伺服電動機的脈沖數(shù)與主軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)有相對應(yīng)
3、的關(guān)系,主軸脈沖發(fā)生器起到了對主軸轉(zhuǎn)動與進給運動的聯(lián)系作用。主軸編碼器簡介(2)四、任務(wù)實施光電脈沖發(fā)生器的原理如圖3所示。在漏光盤上,沿圓周刻有兩圈條紋,外圈為圓周等分線條,例如:1024條,作為發(fā)送脈沖用,內(nèi)圈僅1條。在光欄上,刻有透光條紋A、B、C,A與B之間的距離應(yīng)保證當(dāng)條紋A與漏光盤上任一條紋重合時,條紋B應(yīng)與漏光盤上另一條紋的重合度錯位1/4周期。在光欄的每一條紋的后面均安置光敏三極管一只,構(gòu)成一條輸出通道。圖3光電脈沖發(fā)生器的原理圖燈泡發(fā)出的散射光線經(jīng)過聚光鏡聚光后成為平行光線,當(dāng)漏光盤與主軸同步旋轉(zhuǎn)時,由于漏光盤上的條紋與光欄上的條紋出現(xiàn)重合和錯位,使
4、光敏管受到光線亮、暗的變化,引起光敏管內(nèi)電流大小發(fā)生變化,變化的信號電流經(jīng)整流放大電路輸出矩形脈沖。由于條紋A與漏光盤條紋重合時,條紋B與另一條紋錯位1/4周期,因此A、B兩通道輸出的波形相位也相差1/4周期。脈沖發(fā)生器中漏光盤內(nèi)圈的一條刻線與光欄上條紋C重合時輸出的脈沖為同步(起步,又稱零位)脈沖。利用同步脈沖,數(shù)控車床可實現(xiàn)加工控制,也可作為主軸準停裝置的準停信號。數(shù)控車床車螺紋時,利用同步脈沖作為車刀進刀點和退刀點的控制信號,以保證車削螺紋不會亂扣。五、知識的鏈接1.?dāng)?shù)控機床對檢測元件及位置檢測裝置的要求(1)數(shù)控機床對檢測元件要求檢測元件是檢測裝置的重要部件,
5、其主要作用是檢測位移和速度,發(fā)送反饋信號。位移檢測系統(tǒng)能夠測量的最小位移量稱為分辨率。分辨率不僅取決于檢測元件本身,也取決于測量電路。數(shù)控機床對檢測元件的主要要求是:①壽命長,可靠性高,抗干擾能力強;②滿足精度和速度要求;③使用維護方便,適合機床運行環(huán)境;④成本低;⑤便于與計算機聯(lián)接。不同類型的數(shù)控機床對檢測系統(tǒng)的精度與速度的要求不同。通常大型數(shù)控機床以滿足速度要求為主,而中、小型和高精度數(shù)控機床以滿足精度要求為主。選擇測量系統(tǒng)的分辨率和脈沖當(dāng)量時,一般要求比加工精度高一個數(shù)量級。(2)數(shù)控機床對位置檢測裝置的要求位置檢測裝置是數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的重要組成部分。它的作用
6、是檢測位移和速度,發(fā)送反饋信號,構(gòu)成閉環(huán)或半閉環(huán)控制。數(shù)控機床的加工精度主要由檢測系統(tǒng)的精度決定。不同類型的數(shù)控機床,對位置檢測元件,檢測系統(tǒng)的精度要求和被測部件的最高移動速度各不相同?,F(xiàn)在檢測元件與系統(tǒng)的最高水平是:被測部件的最高移動速度高至240m/min時,其檢測位移的分辨率(能檢測的最小位移量)可達1靘,如24m/min時可達0.1靘。最高分辨率可達到0.01靘。數(shù)控機床對位置檢測裝置有如下要求:①受溫度、濕度的影響小,工作可靠,能長期保持精度,抗干擾能力強。②在機床執(zhí)行部件移動范圍內(nèi),能滿足精度和速度的要求。③使用維護方便,適應(yīng)機床工作環(huán)境。④成本低。主軸編
7、碼器簡介(3)2.位置檢測裝置的分類對于不同類型的數(shù)控機床,因工作條件和檢測要求不同,可以采用以下不同的檢測方式。(1)增量式和絕對式測量增量式檢測方式只測量位移增量,并用數(shù)字脈沖的個數(shù)來表示單位位移(即最小設(shè)定單位)的數(shù)量,每移動一個測量單位就發(fā)出一個測量信號。其優(yōu)點是檢測裝置比較簡單,任何一個對中點都可以作為測量起點。但在此系統(tǒng)中,移距是靠對測量信號累積后讀出的,一旦累計有誤,此后的測量結(jié)果將全錯。另外在發(fā)生故障時(如斷電)不能再找到事故前的正確位置,事故排除后,必須將工作臺移至起點重新計數(shù)才能找到事故前的正確位置。脈沖編碼器,旋轉(zhuǎn)變壓器,感應(yīng)同