數(shù)控機(jī)床中的位置檢測(cè)：增量式編碼器的應(yīng)用與局限性,！

在數(shù)控編程中，坐標(biāo)軸的準(zhǔn)確定位是至關(guān)重要的,，因?yàn)榈毒叩木_位置直接影響到工件加工的精度和質(zhì)量,。增量式編碼器雖然能夠計(jì)數(shù)檢測(cè)位移增量,，但它無法提供具體的坐標(biāo)值。本文將探討增量式編碼器在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用,，以及如何設(shè)置坐標(biāo)軸參考點(diǎn),，特別是基于FANUC系統(tǒng)的示例。

1. 增量式編碼器的局限性

增量式編碼器是數(shù)控機(jī)床中常用的位置檢測(cè)元件之一,。它通過計(jì)數(shù)來檢測(cè)機(jī)床的位移增量,，通常使用脈沖來表示位移，例如,，每個(gè)脈沖表示0.001毫米的長度,。這種編碼器非常精確，可以用于監(jiān)測(cè)工具的移動(dòng),，但它不能提供具體的坐標(biāo)值,。這對(duì)于數(shù)控編程來說是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)楣ぜ募庸の恢帽仨毣谧鴺?biāo)系中的數(shù)值來計(jì)算,。

舉例來說,，如果編碼器告訴你從點(diǎn)P1到點(diǎn)P2的位移增量是0.006毫米（6個(gè)脈沖），那么你如何知道P1和P2點(diǎn)的確切坐標(biāo)呢,？

2. 坐標(biāo)軸參考點(diǎn)的設(shè)置

為了解決這個(gè)問題，人們引入了坐標(biāo)軸參考點(diǎn),，通常稱為參考點(diǎn),。這個(gè)參考點(diǎn)是人為設(shè)立的空間基準(zhǔn)點(diǎn)，用于測(cè)量起點(diǎn),，通常被定義為坐標(biāo)系的原點(diǎn)（0,，0，0）,。但問題是,，數(shù)控機(jī)床如何知道參考點(diǎn)的位置呢？

在這里,，需要進(jìn)行回參考點(diǎn)的操作,，這類似于秤上的調(diào)零操作。數(shù)控機(jī)床在開機(jī)后會(huì)執(zhí)行回參考點(diǎn)的過程,，它會(huì)移動(dòng)到參考點(diǎn)位置,，然后將這個(gè)位置記錄下來，以便后續(xù)的加工操作,。

如果無法將這個(gè)標(biāo)定位置存儲(chǔ)在寄存器中,，那么每次開機(jī)都必須重新執(zhí)行回參考點(diǎn)的操作，這顯然不是一種高效的方法,。

3. 回零動(dòng)作過程

為了確保準(zhǔn)確回到參考點(diǎn),，回零動(dòng)作過程通常包括快速移動(dòng),、減速移動(dòng)和停止三個(gè)階段。這些階段的觸發(fā)由行程開關(guān)和編碼器提供的信號(hào)來控制,。特別需要注意的是,，停止點(diǎn)必須非常精確，因?yàn)樗苯佑绊懙焦ぜ募庸ぞ取?/p>

在FANUC系統(tǒng)中,，回參考點(diǎn)的動(dòng)作過程如下：

機(jī)床的移動(dòng)部件首先以快速進(jìn)給速度沿參考點(diǎn)方向移動(dòng)。

行程開關(guān)被觸碰,，觸點(diǎn)斷開后,，機(jī)床立即減速，繼續(xù)以較低速度移動(dòng),。

在行程開關(guān)釋放后,，且電機(jī)運(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)，進(jìn)給停止,，此時(shí)這個(gè)點(diǎn)就是參考點(diǎn)所在位置,。

根據(jù)需要，還可以在達(dá)到參考點(diǎn)后繼續(xù)移動(dòng)一個(gè)偏移量,，然后CNC系統(tǒng)會(huì)發(fā)出“回參考點(diǎn)完成”信號(hào),，將參考點(diǎn)坐標(biāo)重置為固定數(shù)值，顯示在機(jī)床坐標(biāo)系中,。

4. 回零硬件連接

回零操作涉及到行程開關(guān)和編碼器的信號(hào)連接,。行程開關(guān)主要用于將機(jī)械位置變?yōu)殡娦盘?hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的電氣控制,。當(dāng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件撞擊行程開關(guān)時(shí),，觸桿下移，觸點(diǎn)斷開,，然后恢復(fù)到原位,，觸點(diǎn)重新閉合。這個(gè)信號(hào)使得手動(dòng)回參考點(diǎn)時(shí),，移動(dòng)速度降低,，以實(shí)現(xiàn)粗定位。

編碼器則用于精確的位置檢測(cè),。編碼器的零標(biāo)志脈沖信號(hào)由編碼器精確提供,。在FANUC系統(tǒng)中，這個(gè)脈沖信號(hào)會(huì)清零參考計(jì)數(shù)器,，并在計(jì)數(shù)到一定容量值時(shí)產(chǎn)生一個(gè)柵格脈沖信號(hào),，用于實(shí)現(xiàn)精確定位。

5. 回零實(shí)質(zhì)

實(shí)際上,，回零的本質(zhì)是找到編碼器的零標(biāo)志脈沖信號(hào),，這意味著回到了參考點(diǎn),。FANUC系統(tǒng)使用內(nèi)部的參考計(jì)數(shù)器來生成柵格脈沖信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到編碼器的1轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí),，參考計(jì)數(shù)器被清零,，然后成為一個(gè)環(huán)行計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到設(shè)定的容量值時(shí),，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)柵格脈沖信號(hào),，表示已經(jīng)回到了參考點(diǎn)。

參考計(jì)數(shù)器的容量值是根據(jù)電機(jī)的一轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)量和所需的分辨率來確定的,。如果這個(gè)值設(shè)置錯(cuò)誤,，那么回參考點(diǎn)的位置將不準(zhǔn)確，導(dǎo)致加工誤差,。

需要明確的是,，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)中的“柵格”是指參考計(jì)數(shù)器發(fā)出的“電氣信號(hào)”，而不是直接從編碼器或光柵尺讀出的物理柵格,。

6. 總結(jié)

增量式編碼器在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用為位置檢測(cè)提供了關(guān)鍵的信息,，但它們無法直接提供坐標(biāo)值。因此,，在數(shù)控編程中,，坐標(biāo)軸的準(zhǔn)確定位通常依賴于回參考點(diǎn)操作和編碼器的協(xié)同工作。本文簡(jiǎn)要總結(jié)了增量式編碼器的局限性以及坐標(biāo)軸參考點(diǎn)的設(shè)置原理,。

在數(shù)控機(jī)床中,，回參考點(diǎn)是確保機(jī)床能夠在每次開機(jī)后準(zhǔn)確定位的關(guān)鍵步驟。通過使用行程開關(guān)和編碼器提供的信號(hào),，機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng),、減速移動(dòng)和停止，從而回到預(yù)定義的參考點(diǎn),。這個(gè)參考點(diǎn)在數(shù)控編程中充當(dāng)原點(diǎn),，為工件加工提供了精確的坐標(biāo)位置。

為了保持高精度,，編碼器的零標(biāo)志脈沖信號(hào)用于確定是否已回到參考點(diǎn),。FANUC系統(tǒng)通過參考計(jì)數(shù)器來生成柵格脈沖信號(hào)，這一過程需要精確地計(jì)算編碼器信號(hào)的數(shù)量,。如果設(shè)置不當(dāng),，就會(huì)導(dǎo)致回參考點(diǎn)的位置不準(zhǔn)確，從而影響工件的加工質(zhì)量,。

回參考點(diǎn)的操作是數(shù)控機(jī)床中的標(biāo)準(zhǔn)步驟,，通常由數(shù)控系統(tǒng)的程序來控制。用戶只需配置適當(dāng)?shù)挠布B接和參數(shù)設(shè)置,，而不需要手動(dòng)計(jì)算和干預(yù),。這確保了機(jī)床在每次開機(jī)后都能準(zhǔn)確地回到參考點(diǎn),，從而保證了工件加工的精度和一致性。

總之,，增量式編碼器在數(shù)控機(jī)床中扮演著重要的角色,，但它們不能直接提供坐標(biāo)值。通過回參考點(diǎn)的操作,，機(jī)床可以在每次開機(jī)后準(zhǔn)確定位,，從而確保工件加工的精度和質(zhì)量。這個(gè)過程的精確性依賴于編碼器的設(shè)置和編程的正確性,，因此需要在數(shù)控編程中引入坐標(biāo)軸參考點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)工件的精確定位,。這種半閉環(huán)的位置檢測(cè)系統(tǒng)是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵組成部分，為制造業(yè)提供了高精度和高效率的加工能力,。