机床的分辨率和检测装置

❶ 数控机床对检测元件及位置检测装置有什么要求

一、数控机床对检测元件要求：
检测元件是检测装置的重要部件，其主要作用是检测位移和速度，发送反馈信号。位移检测系统能够测量的最小们移量称为分辨率。分辨率不仅取决于检测元件本身，而且也取决于测量电路。
1、数控机床对检测元件的主要要求是：
（1）寿命长，可靠性高，抗干扰能力强；
（2）满足精度和速度要求；
（3）使用维护方便，适合数控机床运行环境；
（4）成本低；
（5）便于与计算机连接。
不同类型的数控机床对检测系统的精度与速度的要求不同。通常大型数控机床以满足速度要求为主，而中、小型和高精度数控机床以满足精度要求为主。选择测量系统的分辨率和脉冲当量时，一般要求比加工精度高一个数量级。
二、数控机床对位置检测装置的要求
位置检测装置是数控机床伺服系统的重要组成部分。位置检测装置的作用是检测位移和速度，发送反馈信号，构成闭环或半闭环控制。数控机床的加工精度主要由于检测系统的精度决定。不同类型的数控机床，对位置检测元件，检测系统的精度要求和被测部件的最高移动速度各不相同。现在检测元件与系统的最高水平是；被测部件的最高移动速度高至240m/min时，其检测位移的分辨力（能检测的最小位移量）可达1um，即24m/min时可达0.1um。最高分辨力可达到0.01um。
数控机床对位置检测装置的要求是：
(1)受温度、湿度的影响小，工作可靠，能长期保持精度，抗干扰能力强。
(2)在数控机床执行部件移动范围内，能满足精度和速度的要求。
(3)使用维护方便，适应数控机床工作环境。
(4)成本低。

❷ 位置检测装置在数控机床控制中起什么作用

数控机床的加工精度主要与机械精度，数控系统和伺服系统有关，这几个环节的精度都必须达到要求。
分辨率是机床能识别的最小单位，直接决定机床精度的好坏。主要由数控系统和伺服系统决定。

❸ 检测装置的分类

增量式检测方式只测量位移增量，每移动一个测量单位就发出一个测量信号。其优点是检测装置比较简单，任何一个对中点都可以作为测量起点。移动距离是靠对测量信号计数后读出的，一旦计数有误，此后的测量结果将全错。另外在发生故障时(如断电等)不能再找到事故前的正确位置，事故排除后，必须将工作台移至起点重新计数才能找到事故前的正确位置。
绝对值式测量方式可以避免上述缺点，它的被测量的任一点的位置都以一个固定的零点作基准，每一被测点都有一个相应的测量值。采用这种方式，分辨率要求愈高，结构也愈复杂。 数字式检测是将被测量单位量化以后以数字形式表示，它的特点是：
①被测量量化后转换成脉冲个数，便于显示处理；
②测量精度取决于测量单位，与量程基本无关；
③检测装置比较简单，脉冲信号抗干扰能力强。
模拟式检测是将被测量用连续的变量来表示。在大量程内作精确的模拟式检测在技术上有较高要求，数控机床中模拟式检测主要用于小量程测量。它的主要特点是：
①直接对被测量进行检测，无须量化；
②在小量程内可以实现高精度测量；
③可用于直接检测和间接检测。
对机床的直线位移采用直线型检测装置测量，称为直接检测。其测量精度主要取决于测量元件的精度，不受机床传动精度的直接影响。但检测装置要与行程等长，这对大型数控机床来说，是一个很大的限制。
对机床的直线位移采用回转型检测元件测量，称为间接测量。间接检测可靠方便，无长度限制，缺点是在检测信号中加大了直线转变为旋转运动的传动链误差，从而影响检测精度。因此，为了提高定位精度，常常需要对机床的传动误差进行补偿。

❹ 数控机床如何选用数控系统

数控系统包括数控装置，进给驱动（进给速度控制单元和伺服电机）、主轴驱动（主轴速度控制单元和主轴电机）和检测元件。选用数控系统时应包括以上内容。
1、数控装置的选择
（1）类型的选择
根据数控机床类型选择相应的数控装置，一般来说，数控装置有适用于车、钻、镗、铣、磨、冲压、电火花切割等加工类型，应有针对性的进行选择。
（2）性能的选择
不同的数控装置，其性能高低差别很大，入控制轴数有单轴，2轴，3轴，4轴，5轴，甚至10多轴，20多轴；联动轴数有2轴或3轴以上，最高进给速度有10m/min,15m/min,24m/min,240m/min；分辨率有0.01mm,0.001mm,0.0001mm。这些指标不同，价格亦不同，应根据机床实际需要，如一般车削加工选用2轴或4轴（双刀架）控制，平面零件加工选用3轴以上联动。不要追求最新最高水平，应合理选择。
（3）功能的选择
一个数控系统有很多功能，包括基本功能----数控装置必备功能；选择功能---供用户选择的功能。选择功能有的是为了解决不同的加工对象，有的为了提高加工质量，有的为了方便编程，有的为了改善操作和维修性能。有的选择功能是相关的，选择这项还必须选另一项。因此要根据机床的设计要求来选择，不要不加分析，选择功能过多步骤，而把相关功能漏订，使数控机床功能降低，造成不必要的损失。
选择功能中的可编程序控制器有内装和独立型两种。最好选用内装型，它有不同型号，首先要根据数控装置与机床之间的输入输出信号点数来选择。选用的点数要笔实用点数稍多一些，一杯可能追加和变更控制性能的需要。其次要估计顺序程序规模选择存储容量。程序规模随着机床复杂程度的增加，存储容量也随着增大，要根据具体情况合理选择。还有处理时间、指令功能、定时器、计数器、内部继电器等技术规格，数量也应满足设计要求。
（4）价格的徐泽
不同国家、不同的数控装置制造厂家，生产的不同规格产品，价格上有很大差异，应在满足控制类型、性能、功能选择的基础上，综合分析性能价格比，选择性能价格比高的数控装置，以便降低成本。
（5）技术服务的选择
在选择符合技术要求的数控装置时，还要考虑到生产厂家的信誉，产品使用说明等文件资料是否齐全，能不能给用户培训编程、操作和维修人员。有无专门的技术服务部门，长期提供零备件和及时的维修服务，以利发挥技术经济效益。
2、进给驱动的选择
（1）优先选用交流伺服电机，因为它与直流电机比较，转子惯量小，动态响应好，输出功率大，转速高，结构简单，成本较低，应用环境不受限制。
（2）通过正确计算加在电机轴上的负载条件来选择合适规格的伺服电机。
（3）进给驱动制造厂家对生产的进给速度控制单元和伺服电机提供系列的成套产品，所以当选好伺服电机之后，由产品说明书选用相应的速度控制单元。
3、主轴驱动的选择
（1）优先选用主流主轴电机，因为它没有像直流主轴电机那样的换向、高转速和大容量的限制，恒功率调速范围大，噪声低，价格便宜。目前国际上已有85%数控机床采用交流主轴驱动。
（2）按下列原则选择主轴电机：
①根据不同的机床计算出切削功率，所选电机应满足这个要求；②根据要求的主轴加减速时间，计算出电机功率不应超过电机的最大输出功率；③在要求主轴频繁起、制动的场合、必须计算出平均功率，其值不能超过电机连续额定输出功率；④在要求恒表面受到控制的场合，则恒表面速度控制所需的切削功率和加速所需功率两者之和，应在电机能够提供的功率范围之内。
（3）主轴驱动制造厂家对生产的主轴速度控制单元和主轴电机提供系列的成套产品，所以当选好主轴电机之后，由产品说明书选用相应的主轴速度控制单元。
（4）需要主轴作定向控制时，根据机床实际情况，选用位置编码器或磁性传感器来实现主轴定向控制。
4、检测元件的选择
（1）根据数控系统位置控制方案，对机床直线位移采用直接或间接测量，而选用直线型或旋转型检测元件。目前数控机床广泛采用半闭环控制，选用旋转型角度测量元件（旋转变压器、脉冲编码器）。
（2）根据数控机床要求检测精度还是速度，选用位置或转速检测元件（测试发电机、脉冲编码器）。一般来说，大型机床以满足速度要求为主，高精度、中小型机床以满足精度为主。选择检测元件其分辨率一般要比加工精度高一个数量级。
（3）目前数控机床最常用的检测元件是光电脉冲编码器，它根据数控机床的滚珠丝杠螺距、数控系统的最小移动但闻、指令倍率和检测倍率等来选用相应规格的脉冲编码器。
（4）选择检测元件时，要考虑到数控装置有相应的接口电路。

❺ 数控机床精度检验包括哪些内容，采用什么工具检测

数控机床精度检测内容主要包括数控机床的几何精度、定位精度和切削精度。
(1)数控机床几何精度的检测
数控机床的几何精度检验，又称静态精度检验，摇臂钻床是综合反映机床关键零部件经组装后的综合几何形状误差。
目前，检测机床几何精度的常用检测工具有精密水平仪、精密方箱、直角尺、平尺、平行光管、千分表、测微仪、高精度检验棒及刚性好的千分表杆等。检测工具的精度必须比所测的几何精度高一个等级，否则测量的结果将是不可信的。
(2)定位精度的检验
数控机床定位精度，数控机床是指机床各坐标轴在数控装置控制下运动所能达到的位置精度。
测量直线运动的检测工具有：测微仪和成组块规、标准刻度尺、光学读数显微镜和双频激光干涉仪等。回转运动检测工具有：360‟齿精确分度的标准转台或角度多面体、高精度圆光栅及平行光管等。
(3)切削精度的检验
机床的切削精度，又称动态精度，是一项综合精度，它不仅反映了机床的几何精度和定位精度，同时还包括了试件的材料、环境温度、数控机床刀具性能以及切削条件等各种因素造成的误差和计量误差。切削精度检验可分单项加工精度检验和加工一个标准的综合性试件精度检验两种。被切削加工试件的材料除特殊要求外，一般都采用一级铸铁，使用硬质合金刀具按标准的切削用量切削。

❻ 机床精度测量及测量方法

激光干涉仪是一种能够测量机床精度的高精度测量装置。它利用激光干涉现象来实现非接触式测量，具有高精度、高分辨率、快速测量等优点，在机床加工领域有着广泛的应用。

工作原理

激光干涉仪利用激光光束的干涉原理来测量物体的形状和表面的高度差异。其原理是基于两束相干光在空间交叉的地方发生干涉，形成干涉条纹，通过测量干涉条纹的变化来推断被测量物体的参数。

激光干涉仪对于提升机床精度和质量控制具有重要作用。它可以快速、准确地测量机床的各项精度指标，并提供及时的数据分析和优化建议。

❼ 数控机床位置检测装置的分类方法

数控机床位置检测装置的分类方法

对于不同类型的数控机床，因工作条件和检测要求不同，可以采用以下不同的检测方式。下面就一起随我来了解下数控机床位置检测装置的分类方法吧。

1、增量式和绝对式测量

增量式检测方式只测量位移增量，并用数字脉冲的个数来表示单位位移(即最小设定单位)的数量，每移动一个测量单位就发出一个测量信号。其优点是检测装置比较简单，任何一个对中点都可以作为测量起点。但在此系统中，移距是靠对测量信号累积后读出的'，一旦累计有误，此后的测量结果将全错。另外在发生故障时(如断电)不能再找到事故前的正确位置，事故排除后，必须将工作台移至起点重新计数才能找到事故前的正确位置。脉冲编码器，旋转变压器，感应同步器，光栅，磁栅，激光干涉仪等都是增量检测装置。

绝对式测量方式测出的是被测部件在某一绝对坐标系中的绝对坐标位置值，并且以二进制或十进制数码信号表示出来，一般都要经过转换成脉冲数字信号以后，才能送去进行比较和显示。采用此方式，分辨率要求愈高，结构也愈复杂。这样的测量装置有绝对式脉冲编码盘、三速式绝对编码盘(或称多圈式绝对编码盘)等。

2、数字式和模拟式测量

数字式检测是将被测量单位量化以后以数字形式表示。测量信号一般为电脉冲，可以直接把它送到数控系统进行比较、处理。这样的检测装置有脉冲编码器、光栅。数字式检测有如下的特点：

(1)被测量转换成脉冲个数，便于显示和处理;

(2)测量精度取决于测量单位，与量程基本无关;但存在累计误码差;

(3)检测装置比较简单，脉冲信号抗干扰能力强。

模拟式检测是将被测量用连续变量来表示，如电压的幅值变化，相位变化等。在大量程内做精确的模拟式检测时，对技术有较高要求，数控机床中模拟式检测主要用于小量程测量。模拟式检测装置有测速发电机、旋转变压器、感应同步器和磁尺等。模拟式检测的主要特点有：

(1)直接对被测量进行检测，无须量化。

(2)在小量程内可实现高精度测量。

3、直接检测和间接检测。

位置检测装置安装在执行部件(即末端件)上直接测量执行部件末端件的直线位移或角位移，都可以称为直接测量，可以构成闭环进给伺服系统，测量方式有直线光栅、直线感应同步器、磁栅、激光干涉仪等测量执行部件的直线位移;由于此种检测方式是采用直线型检测装置对机床的直线位移进行的测量。其优点是直接反映工作台的直线位移量。缺点是要求检测装置与行程等长，对大型的机床来说，这是一个很大的限制。

位置检测装置安装在执行部件前面的传动元件或驱动电机轴上，测量其角位移，经过传动比变换以后才能得到执行部件的直线位移量，这样的称为间接测量，可以构成半闭环伺服进给系统。如将脉冲编码器装在电机轴上。间接测量使用可靠方便，无长度限制;其缺点是在检测信号中加入了直线转变为旋转运动的传动链误差，从而影响测量精度。一般需对机床的传动误差进行补偿，才能提高定位精度。

除了以上位置检测装置，伺服系统中往往还包括检测速度的元件,用以检测和调节发动机的转速。常用的测速元件是测速发动机。

❽ 检测装置的要求

计算机数控系统的位置控制是将插补计算的理论位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给电机。而实际反馈位置的采集，则是由一些位置检测装置来完成的。这些检测装置有旋转变压器、感应同步器、脉冲编码器、光栅、磁栅……
对于采用半闭环控制的数控机床，其闭环路内不包括机械传动环节，它的位置检测装置一般采用旋转变压器，或高分辨率的脉冲编码器，装在进给电机或丝杠的端头，旋转变压器(或脉冲编码器)每旋转一定角度，都严格地对应着工作台移动的一定距离。测量了电机或丝杠的角位移，也就间接地测量了工作台的直线位移。
对于采用闭环控制系统的数控机床，应该直接测量工作台的直线位移，可采用感应同步器、光栅、磁栅等测量装置。由工作台直接带动感应同步器的滑动尺移动的同时，与装在机床床身上的定尺配合，测量出工作台的实际位移值。数控机床的加工精度主要由检测系统的精度决定。位移检测系统能够测量的最小位移量称为分辨率。分辨率不仅取决于检测元件本身，也取决于测量线路。数控机床对检测装置的主要要求有：可靠性高和高抗干扰性、满足精度和速度要求、使用维护方便、成本低。
对于不同类型的数控机床，因工作条件和检测要求不同，可以采用以下不同的检测方式。

❾ 在加工超精密机械的时候其技术是怎样的

超精密机械加工技术在微光学元件加工中的应用超精密机械加工技术是利用刀具改变材料形状或破坏材料表层，以切削形式来达到所要求的形状。如单晶金刚石车削与铣削、磨削、快速切削和机械抛光等。本节主要讲述超精密机械加工技术用于加工光学元件及其模具。2.1超精密机床关键技术发展计算机辅助设计技术，尤其是有限元分析技术的发展，为超精密机床整体结构优化设计提供了便利手段，使得机床刚度和稳定性不断提高。目前单晶金刚石车床的典型结构具有“T”型布局结构，主轴一般装在X向导轨上，刀具装在Z向导轨上。在近十几年内，随着计算机技术的高速发展，超精密机床的一些关键技术，如控制技术、反馈系统、伺服驱动装置等方面有了很大的进步，提高了超精密机床的加工精度，目前，超精密已能够直接加工出粗糙度达1nm的表面。这些关键技术的发展概括起来有以下几个方面：用天然花岗岩作机床床身，它具有非常高的热稳定性和机械稳定性；利用空气弹簧系统隔振；利用液体或气体静压导轨，使阻尼增大，运动光滑，无摩擦；直流直线电机快速驱动系统，具有较好的动态刚度；高速空气主轴，承载能力高，刚度大，可提高加工精度；开放式计算机数控技术（CNC），便于应用第三方控制软件，提高加工精度；高分辨率检测装置，可以提供精确的位置反馈；利用快速伺服机构，实现多轴系统的宏微结合技术，用以加工复杂型面；在线测量和误差补偿技术，正确测量工件残余误差并最终消除误差。

❿ 数控机床对位置检测装置的要求有哪些 详细

直接测量和间接测量
1．直接测量
直接测量是将检测装置直接安装在执行部件上，如光栅、感应同步器等用来直接测量工作台的直线位移，位置检测装置安装在执行部件(即末端件)上直接测量执行部件末端件的直线位移或角位移，可以构成闭环进给伺服系统。测量方式有直线光栅、直线感应同步器、磁栅、激光干涉仪等测量执行部件的直线位移。由于此种检测方式是采用直线型检测装置对机床的直线位移进行测量，因此，其优点是直接反映工作台的直线位移量；缺点是要求检测装置与行程等长，对大型的数控机床来说，这是一个很大的限制。
2．间接测量
间接测量装置是将检测装置安装在滚珠丝杠或驱动电动机轴上，通过检测转动件的角位移来间接测量执行部件的直线位移。
位置检测装置安装在执行部件前面的传动元件或驱动电动机轴上，测量其角位移，经过传动比变换以后才能得到执行部件的直线位移量，这样可以构成闭环伺服进给系统，如将脉冲编码器装在电动机轴上。
间接测量使用可靠、方便，无长度限制；其缺点是，在检测信号中加入了直线转变为旋转运动的传动链误差，从而影响测量精度。一般需对数控机床的传动误差进行补偿，才能提高定位精度。
除了以上位置检测装置，伺服系统中往往还包括检测速度的元件，用以检测和调节发动机的转速。常用的元件是测速发电机。

位置检测装置是数控机床伺服系统的重要组成部分。它的作用是检测位移和速度，发送反馈信号，构成闭环或半闭环控制。数控机床的加工精度主要由检测系统的精度决定。不同类型的数控机床，对位置检测元件，检测系统的精度要求和被测部件的最高移动速度各不相同。现在检测元件与系统的最高水平是：被测部件的最高移动速度高至240m/min时，其检测位移的分辨率（能检测的最小位移量）可达1μm，如24m/min时可达0.1μm。最高分辨率可达到 0.01μm。
数控机床对位置检测装置有如下要求：
（1）受温度，湿度的影响小，工作可靠，能长期保持精度，抗干扰能力强。
（2）在机床执行部件移动范围内，能满足精度和速度的要求。
（3）使用维护方便，适应机床工作环境。
（4）成本低。