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什么是光栅尺?哪些情况下需要用到光栅尺?
发布时间:2020-08-21浏览次数:206

今天,我们来聊一下光栅尺,对于机床维修的技术人员可能这三个字一出来就知道是什么意思?但是很多客户并不知道这个东西是干什么用的?带着这个疑问,今天就来给大家讲一下光栅尺的概念,以及我们的数控龙门铣床和龙门加工中心是如何选择,如何配置光栅尺的?接下来直接进入正题!

什么是光栅尺?

光栅尺,也称为光栅尺位移传感器(光栅尺传感器),是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中,可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲,具有检测范围大,检测精度高,响应速度快的特点。例如,在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测,来观察和跟踪走刀误差,以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。光栅尺按照制造方法和光学原理的不同,分为透射光栅和反射光栅。

一般高端或是对精度有着严格要求的机床都会用到光栅尺,用来做闭环控制,我想问一下,光栅尺的原理的是什么?

光栅尺啊,简单理解就是一把尺子。

光栅尺.jpg

打个比方,游标卡尺都用过吧,再或者卷尺用过吧,尺子上面有刻度,这些刻度作为基准,你只需要把要测的物件,和卡尺上的刻度做比较,就可以用来衡量长度、大小、深度等信息。

同样地,光栅尺上也有“刻度”,这种刻度叫光栅,是通过光刻刻在尺子上的,只不过,它不是通过人眼来读取信息,而是通过配套的读数头,来读取位置信息。


光栅是在玻璃或钢带尺上,制作的一系列条纹和狭缝,一个条纹和一个狭缝的宽度称为栅距,常见栅距20um。

读数头每扫描一个栅距,就产生一个正弦波信号周期,此信号再通过一个电子电路进行细分(读数头内置的或者外部细分盒),比如5,10,50,100倍的细分,所以可以达到很高的分辨率。

比如,一个20um栅距,经过50倍细分,那一个周期就是0.4um,这就是厂商说的分辨率。

光栅尺作为数控机床直线轴的位置检测元件,相当于人的“眼睛”,就是“监视”该直线轴在执行数控系统的移动指令后,该直线轴是否真正准确地运行到数控系统指令所要求的位置。如果数控机床没有安装光栅尺,当数控系统发出直线轴的移动指令后,直线轴能否到达数控系统要求的位置,完全依靠数控系统调试的精度和机械传动精度来保障。数控机床使用一段时间后,由于电气调试参数的修改和机械误差的加大等原因,该直线轴很可能和数控系统指令所要求的位置相差很多,这时候数控系统根本不知道,维修和操作机床的人员也不知道,要想知道这个差距,维修人员就要对机床进行精度检测。

光栅的精度取决于其分辨率,分辨率高低不同,价格就不同。光栅尺有玻璃光栅尺和钢带光栅尺之分。目前世界上能做出的玻璃光栅尺的长度约为3米长,超过3米的光栅尺就要选用钢带尺。在制作新机床或旧机床改造中,采用光栅尺的目的是增加直线轴的运行准确性。但能否增加光栅尺不完全取决于是否购买光栅尺,主要取决于该直线轴的机械部分的 几何精度。这里有个很重要的概念!“光栅尺不能取代机械的精度”,它只能“锦上添花”。很多人在这个问题的认识上存在偏差。如果机床的直线轴的几何精度很差,比如一些车床Z轴采用直 齿条进行传动,反向间隙很大,该轴即使采用光栅尺后,当该轴到达数控系统的运行指令位置附近,由于该直线轴的传动精度不高,不但达不到应有的目的,反而在 准确位置前后会出现震荡。

法格光栅尺.jpg

数控龙门铣床的哪根直线轴安装光栅尺要视实际情况而定。一般数控龙门铣床的X轴必须安装光栅尺,数控磨床磨削产品中带有锥度面时,一般为了保证加工的锥面的精度和表面质量,其Z轴也安装光栅尺。镗铣机床的Z轴一般安装光栅尺,其它轴视加工产品的精度而定。通过以上几个例子相信您大概理解了光栅尺对于数控机床的意义,精科大恒可根据您的需要配置光栅尺,欢迎您线上咨询有关疑问!


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