2.6 位置检测装置的调整

2.6.1 位置检测的分类、功能

数控机床上的位置检测装置通常安装在机床的工作台或丝杠上，相当于普通机床的刻度盘和操作员的眼睛，自动不断地将工作台的位移量检测出来并反馈给控制系统。在高精度数控机床上，位置检测装置十分重要。最早应用的位置检测装置就是光栅，它可将机械位移或模拟量转变为数字脉冲，反馈给CNC系统，实现系统的闭环位置控制。

数控机床对检测装置的要求是工作可靠，精度高，分辨率高，抗干扰性强，能满足速度和精度的要求，便于安装调试，成本低、寿命长。有光栅尺，光电脉冲编码器，感应同步器，旋转变压器，磁栅，旋转编码器等。其中光栅尺精度最高，旋转编码器最常用。

脉冲编码器是一种旋转式脉冲发生器，能把机械转角变成电脉冲。编码盘直接装在旋转轴上，以测出轴的旋转角度、位置和速度的变化。

光栅尺（全称光栅尺位移传感器），是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置，如图2-6所示。光栅尺位移传感器经常应用于机床与现在加工中心以及测量仪器等方面，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。

2.6.2 光栅尺的安装和调整

光栅尺线位移传感器的安装比较灵活，可安装在机床的不同部位。

一般将主尺安装在机床的工作台（滑板）上，随机床走刀而动，读数头固定在床身上，尽可能使读数头安装在主尺的下方。其安装方式的选择必须注意切屑、切削液及油液的溅落方向。如果由于安装位置限制必须采用读数头朝上的方式安装时，则必须增加辅助密封装置。另外，一般情况下，读数头应尽量安装在相对机床静止部件上，此时输出导线不移动易固定，而尺身则应安装在相对机床运动的部件上（如滑板）。

（1）光栅尺线位移传感器安装基面

安装光栅尺传感器时，不能直接将传感器安装在粗糙不平的机床床身上，更不能安装在打底涂漆的机床床身上。光栅主尺及读数头分别安装在机床相对运动的两个部件上。用千分表检查机床工作台的主尺安装面与导轨运动的方向平行度。千分表固定在床身上，移动工作台，要求达到平行度为0.1mm/1000mm以内。如果不能达到这个要求，则需设计加工一件光栅尺基座。

基座要求做到：①应加一根与光栅尺尺身长度相等的基座（最好基座长出光栅尺50mm左右）。②该基座通过铣、磨工序加工，保证其平面平行度0.1mm/1000mm以内。另外，还需加工一件与尺身基座等高的读数头基座。读数头的基座与尺身的基座总共误差不得大于± 0.2mm。安装时，调整读数头位置，达到读数头与光栅尺尺身的平行度约为0.1mm，读数头与光栅尺尺身之间的间距为1～1.5mm。

（2）光栅尺线位移传感器主尺安装

将光栅主尺用M4螺钉固定在机床工作台安装面上，但不要拧紧，把千分表固定在床身上，移动工作台（主尺与工作台同时移动），用千分表测量主尺平面与机床导轨运动方向的平行度，调整主尺M4螺钉位置，使主尺平行度满足0.1mm/1000mm以内时，把M4螺钉彻底拧紧。

在安装光栅主尺时，应注意如下三点：

①在装主尺时，如安装长度超过1.5m以上的光栅时，不能像桥梁式只安装两端头，尚需在整个主尺尺身中有支承。②在有基座情况下安装好后，最好用一个卡子卡住尺身中点（或几点）。③不能安装卡子时，最好用玻璃胶粘住光栅尺身，使基尺与主尺固定好。

（3）光栅尺线位移传感器读数头的安装

在安装读数头时，首先应保证读数头的基面达到安装要求，然后再安装读数头，其安装方法与主尺相似。最后调整读数头，使读数头与光栅主尺平行度保证在0.1mm之内，读数头与主尺的间隙控制在1～1.5mm以内。

（4）光栅尺线位移传感器限位装置

光栅尺线位移传感器全部安装完以后，一定要在机床导轨上安装限位装置，以免机床加工产品移动时读数头冲撞到主尺两端，从而损坏光栅尺。另外，用户在选购光栅尺线位移传感器时，应尽量选用超出机床加工尺寸100mm左右的光栅尺，以留有余量。

（5）光栅尺线位移传感器检查

光栅尺线位移传感器安装完毕后，可接通数显表，移动工作台，观察数显表计数是否正常。在机床上选取一个参考位置，来回移动工作点至该选取的位置。数显表读数应相同（或回零）。另外也可使用千分表（或百分表），使千分表与数显表同时调至零（或记忆起始数据），往返多次后回到初始位置，观察数显表与千分表的数据是否一致。

通过以上工作，光栅尺线位移传感器的安装就完成了。但对于一般的机床加工环境来讲，铁屑、切削液及油污较多，因此，传感器应加装护罩，护罩的设计是按照传感器的外形截面放大留一定的空间尺寸确定，护罩通常采用橡皮密封，使其具备一定的防水防油能力。