第2章 数控机床的结构1-2

1、1本章要点本章要点2.1 数控机床的结构要求数控机床的结构要求2.2 数控机床主传动系统及主轴部件数控机床主传动系统及主轴部件2.3 数控机床进给系统数控机床进给系统2.4 进给传动间隙消除进给传动间隙消除2.5 数控加工自动换刀系统数控加工自动换刀系统本章重点本章重点 数控机床的主传动、数控机床的主传动、进给传动及其间隙消除进给传动及其间隙消除第2章 数控机床的结构22.1 2.1 数控机床的结构要求数控机床的结构要求2.1.1 概述概述数控机床机械结构组成：数控机床机械结构组成：1）切削受力情况）切削受力情况 静态力：静态力：运动部件和工件的自重；运动部件和工件的自重； 动态力：动态力：切

2、削力、驱动力、运动摩擦力、加减速惯性力；切削力、驱动力、运动摩擦力、加减速惯性力；2）外力对机床的影响）外力对机床的影响 变形：变形：接触变形、弯曲扭转变形、局部变形、热变形；接触变形、弯曲扭转变形、局部变形、热变形； 后果：后果：加工精度、机床刚度下降加工精度、机床刚度下降31）要求能承受大功率切削，高的静动刚度和抗振性能；）要求能承受大功率切削，高的静动刚度和抗振性能；2）具有高的精度和热稳定性；）具有高的精度和热稳定性；3）具有实现辅助操作自动化的结构部件；）具有实现辅助操作自动化的结构部件；1）机械结构简单，组成部件结构新，刚度高；）机械结构简单，组成部件结构新，刚度高；2）进给传动链

3、短，传动效率高，结构更新快；）进给传动链短，传动效率高，结构更新快；3）采用多主轴、多刀架结构，和）采用多主轴、多刀架结构，和ATC、APC装置；装置；4）机床的精度稳定性好，运行可靠；）机床的精度稳定性好，运行可靠；5）人机关系和谐、安全；）人机关系和谐、安全；4562.1.2 数控机床的结构要求数控机床的结构要求 将机床将机床，用户可如同配置个人，用户可如同配置个人PC机机那样选择配置整机。那样选择配置整机。 机床的机床的机床在切削力和其他力的作用下机床在切削力和其他力的作用下。 机床的机床的静、动刚度静、动刚度是保证机床精度的关键因素之一，是保证机床精度的关键因素之一， 7 主要包括主轴

4、部件、支承部件整体刚度、部件之间的主要包括主轴部件、支承部件整体刚度、部件之间的接触刚度、刀具部件的刚度提高。接触刚度、刀具部件的刚度提高。 采用采用三支承结构三支承结构和刚性好的和刚性好的滚子轴承、推力轴承、静滚子轴承、推力轴承、静压轴承压轴承等，等，如图。如图。主轴的三支承结构及其推力轴承主轴的三支承结构及其推力轴承8 不同的加强筋板、筋条，能给立柱、构件带来的刚不同的加强筋板、筋条，能给立柱、构件带来的刚度不同。如图度不同。如图(e)，有数据表明其，有数据表明其提高相对抗弯、抗扭刚提高相对抗弯、抗扭刚度的效果最好度的效果最好。 机床立柱加强筋结构机床立柱加强筋结构 9 壁板上设置加强筋条

5、结构壁板上设置加强筋条结构下列壁板加强筋条中，图下列壁板加强筋条中，图(f)为蜂窝状筋条，其刚度为蜂窝状筋条，其刚度提高的效果为最好。提高的效果为最好。10 联接是否合理对构件的局部刚度影响很大。如图，导联接是否合理对构件的局部刚度影响很大。如图，导轨轨较宽时可选用双壁联接，较窄时选用单壁加厚或单壁加较宽时可选用双壁联接，较窄时选用单壁加厚或单壁加垂直筋垂直筋。 导轨与支承件的联接导轨与支承件的联接垂直筋垂直筋导轨面导轨面11 如图，合理的主轴箱布局和加平衡重，可以显著减小如图，合理的主轴箱布局和加平衡重，可以显著减小变形，提高刚度。变形，提高刚度。合理的主轴箱布局合理的主轴箱布局不合理的主轴

6、箱布局不合理的主轴箱布局12加平衡重加平衡重13 接触刚度高，机床的承载能力强。一般通过修磨接触刚度高，机床的承载能力强。一般通过修磨刮研刮研来增加单位面积上的接触点来增加单位面积上的接触点。 车床增加刀架底座尺寸，减小刀具伸出量，可有效提车床增加刀架底座尺寸，减小刀具伸出量，可有效提高刀架的整体刚度高刀架的整体刚度 数控机床动刚性可通过数控机床动刚性可通过改善机床阻尼特性改善机床阻尼特性（如填充阻（如填充阻尼材料）尼材料）来提高抗振性来提高抗振性。例如：。例如： 在床身表面喷涂在床身表面喷涂阻尼涂层阻尼涂层；采用；采用新材料新材料（如人造花岗（如人造花岗石，混凝土等）；石，混凝土等）；* 采

7、用钢板和型钢采用钢板和型钢焊接支承结构焊接支承结构件，可提高构件的谐振件，可提高构件的谐振频率，防止发生共振。频率，防止发生共振。1415 切削及其切屑、运转的电动机、液压系统、摩切削及其切屑、运转的电动机、液压系统、摩擦、外界热辐射等。擦、外界热辐射等。垂直偏移垂直偏移 纵向偏移纵向偏移 热源热源使机床各部件将发生不同程度的使机床各部件将发生不同程度的热变形热变形，使使工件与工件与刀具之间的刀具之间的相对运动关系遭到破环相对运动关系遭到破环，使机床加工，使机床加工精度下降精度下降。 16 数控机床的加工过程都是由计算机控制的，数控机床的加工过程都是由计算机控制的，加工所产生加工所产生的热变形

8、，中途人为调节困难的热变形，中途人为调节困难，因此如何设法，因此如何设法减少热变形减少热变形，意义重大。在数控机床结构中通常采用以下措施。意义重大。在数控机床结构中通常采用以下措施。1) 减少发热减少发热 (1) 机床内部机床内部热源热源，应当尽可能地从主机中，应当尽可能地从主机中分离分离出去；出去； (2) 改善改善运动副的运动副的摩擦摩擦特性和特性和润滑润滑条件；条件； (3) 切屑、冷却液应及时排出；切屑、冷却液应及时排出； (4) 控制润滑油、液压油的温度；控制润滑油、液压油的温度；2) 控制温升控制温升 通过良好的通过良好的散热、隔热、冷却散热、隔热、冷却来控制温升。来控制温升。*

9、如如在机床的发热部位强制冷却；而在机床低温部分通过在机床的发热部位强制冷却；而在机床低温部分通过加热的方法，使机床各点的温度趋于一致，这样可以加热的方法，使机床各点的温度趋于一致，这样可以减少由于温差造成的翘曲变形。减少由于温差造成的翘曲变形。1718193) 改善机床结构改善机床结构 设计合理的设计合理的机床结构和布局，设计热传导对称结构，机床结构和布局，设计热传导对称结构，使温升一致，以减少热变形使温升一致，以减少热变形。例如：例如： 数控车床的主轴箱，应尽量使数控车床的主轴箱，应尽量使主轴的热变形发生在刀主轴的热变形发生在刀具切入的垂直方向具切入的垂直方向上。上。*例如：例如： 卧式主轴

10、采用双立柱对称结构。由于左右对称，双立卧式主轴采用双立柱对称结构。由于左右对称，双立柱受热后的主轴线除垂直方向的平移外，其它方向的变形柱受热后的主轴线除垂直方向的平移外，其它方向的变形很小。很小。* 对于采取了上述措施仍不能消除的热变形，可以对于采取了上述措施仍不能消除的热变形，可以根据测量结果，由数控系统发出补偿脉冲加以修正。根据测量结果，由数控系统发出补偿脉冲加以修正。 202122 高速、高分辨率的数控机床，对进给部件的要求很高，高速、高分辨率的数控机床，对进给部件的要求很高，既要能高速又要能以极低的速度运动。既要能高速又要能以极低的速度运动。保证精度，提高低速运保证精度，提高低速运动的

11、平稳性。动的平稳性。1) 减小减小 (1) 减少运动件重量；减少运动件重量； (2) 减少运动件的静、动摩擦力之差；减少运动件的静、动摩擦力之差； (3) 减少或消除传动间隙，缩短传动联；减少或消除传动间隙，缩短传动联； (4) 提高运动副精度，采用无间隙传动副；提高运动副精度，采用无间隙传动副； 低速爬行指进给运动部件的降速定位运动，在接低速爬行指进给运动部件的降速定位运动，在接近定位点时，由于摩擦力的存在，当速度低于某临界近定位点时，由于摩擦力的存在，当速度低于某临界值时，出现时快时慢甚至停顿冲动的现象。值时，出现时快时慢甚至停顿冲动的现象。233) 摩擦力与速度的关系摩擦力与速度的关系2

12、4 提高机床的寿命和精度保持性提高机床的寿命和精度保持性 为了提高机床的寿命和精度保持性，在设计时应为了提高机床的寿命和精度保持性，在设计时应充分考虑数控机场零部件的充分考虑数控机场零部件的耐磨性耐磨性，尤其是机床导轨、，尤其是机床导轨、进给丝杠、主轴部件等主要零件的耐磨性。在使用过进给丝杠、主轴部件等主要零件的耐磨性。在使用过程中，应保证数控机床各部件程中，应保证数控机床各部件润滑良好润滑良好。6 减少辅助时间和改善操作性能减少辅助时间和改善操作性能 在数控机床的单件加工中，辅助时间（非切削时在数控机床的单件加工中，辅助时间（非切削时间）占有较大的比重。要提高机床的生产率，就必须间）占有较大

13、的比重。要提高机床的生产率，就必须采取措施最大限度地采取措施最大限度地压缩辅助时间压缩辅助时间。对于切屑数量较。对于切屑数量较大的数控机床，床身大的数控机床，床身结构结构必须必须有利于排屑有利于排屑。* 2526 现代的数控机床越来越多采用了现代的数控机床越来越多采用了多主轴、多刀多主轴、多刀架、以及带刀库的自动换刀装置架、以及带刀库的自动换刀装置等，以减少换刀时等，以减少换刀时间，并带有自动排屑装置。间，并带有自动排屑装置。利于排屑的车床结构利于排屑的车床结构27几种典型布局几种典型布局XZ的数的数控车床控车床床身、床身、导轨导轨的的配置配置28的数的数控车床控车床整机整机29的的OUKMA

14、立式立式MC床身、导床身、导轨轨结构配结构配置置30的的OUKMA立式立式MC积木图积木图312.2 CNC2.2 CNC主传动系统及主轴部件主传动系统及主轴部件2.2.1 主传动变速配置主传动变速配置 主传动是为机床提供动力，使主运动部件获得一定速主传动是为机床提供动力，使主运动部件获得一定速度和方向成形运动的传动链，包括度和方向成形运动的传动链，包括主轴电动机、主传动系主轴电动机、主传动系统和主轴部件统和主轴部件。1 数控机床对主传动的基本要求数控机床对主传动的基本要求 1) 宽的调速范围；宽的调速范围； 2) 无级变速或分段无级变速，变速可靠；无级变速或分段无级变速，变速可靠； 3) 主

15、传动链短，传动件少；主传动链短，传动件少； 4) 主轴要具有恒线速切削功能主轴要具有恒线速切削功能 ； 5) 主轴要具有位置伺服功能；主轴要具有位置伺服功能； 6)主轴的旋转精度、运动精度要高；主轴的旋转精度、运动精度要高； 7) 高的刚度和抗震性，耐磨性、热稳定性好；高的刚度和抗震性，耐磨性、热稳定性好；32 2) 2)主轴部件的旋转精度：主轴部件的旋转精度： 主轴部件主轴部件旋转精度旋转精度指装配后，在无载荷和低速转动条指装配后，在无载荷和低速转动条件下件下(静态静态)主轴前端和主轴前端和300mm处的处的径向跳动和轴向窜动值径向跳动和轴向窜动值。出厂时，普通级出厂时，普通级MC，300m

16、m处允许误差处允许误差0.02mm。 旋转精度旋转精度反映主轴瞬时回转中心与理想回转中心在空反映主轴瞬时回转中心与理想回转中心在空间的位置误差，即体现主轴的轴心漂移。间的位置误差，即体现主轴的轴心漂移。2 2 主轴电动机和主轴精度主轴电动机和主轴精度 常用的主轴电机为常用的主轴电机为交流变频调速电机和交流伺服电机交流变频调速电机和交流伺服电机。 交流变频调速的优点是成本较低，但不能实现电动机轴在交流变频调速的优点是成本较低，但不能实现电动机轴在圆周任意方向的准确定位。圆周任意方向的准确定位。 交流伺服主轴电动机可以实现主轴在任意方向上的定位，交流伺服主轴电动机可以实现主轴在任意方向上的定位，并

17、且以很大转矩实现微小位移；功率大，成本高。并且以很大转矩实现微小位移；功率大，成本高。1) 1) 主轴电动机：主轴电动机：331) 带有变速齿轮的主传动带有变速齿轮的主传动特点：特点：（1）适用于大、中型数控机床；）适用于大、中型数控机床；（2）主轴能在强力低速段输出大扭矩；）主轴能在强力低速段输出大扭矩；（3）滑移齿轮采用液压拨叉或电磁离合器来移位；）滑移齿轮采用液压拨叉或电磁离合器来移位；3 主传动的调速配置方式主传动的调速配置方式342)通过皮带传动的主传动通过皮带传动的主传动特点：特点：（1）主要应用于低扭矩的小型数控机床；）主要应用于低扭矩的小型数控机床；（2）使用三角带或同步带传动

18、，避免了齿轮传动的）使用三角带或同步带传动，避免了齿轮传动的振动与噪声；振动与噪声；353)由调速电机直接驱动的主传动由调速电机直接驱动的主传动特点：特点： (1)主轴箱体与主轴的结构简单，主轴部件的刚度高；主轴箱体与主轴的结构简单，主轴部件的刚度高； (2)主轴输出扭矩小，电机发热对主轴的精度影响较大；主轴输出扭矩小，电机发热对主轴的精度影响较大； (3)电主轴适用于高速加工机床；电主轴适用于高速加工机床；362.2.2 2.2.2 主轴部件主轴部件 主轴部件包括主轴、主轴支承、主轴编码器、主轴准主轴部件包括主轴、主轴支承、主轴编码器、主轴准停装置和主轴传动件等。停装置和主轴传动件等。 1

19、主主 轴轴1) 主轴结构尺寸主轴结构尺寸 包括包括直径、内孔直径、悬挂长度、支承跨距直径、内孔直径、悬挂长度、支承跨距。主轴直径：后端支承轴径一般为前支承轴径的主轴直径：后端支承轴径一般为前支承轴径的0.70.8倍；倍；内孔直径：用于通过棒料、刀具装夹、传动气压或液压卡盘；内孔直径：用于通过棒料、刀具装夹、传动气压或液压卡盘；内孔直径内孔直径主轴直径主轴直径 0.30.30.70.7，一般为，一般为0.50.52) 主轴轴端结构主轴轴端结构作用：安装夹具或刀具；作用：安装夹具或刀具；要求：轴端定位精度高，定位刚度好，装卸方便；要求：轴端定位精度高，定位刚度好，装卸方便；车床：短圆锥法兰盘，定心

20、好，刚度高，悬挂长度短；车床：短圆锥法兰盘，定心好，刚度高，悬挂长度短； 主轴一般设计成阶梯圆柱，主轴一般设计成阶梯圆柱，外径前端外径前端 后端后端，内部多，内部多数为空心，前端采用锥孔。数为空心，前端采用锥孔。 372 主轴支承主轴支承 机床主轴支承分为机床主轴支承分为径向支承径向支承和和轴向轴向(推力推力)支承，推力支承，推力支承一般位于主轴前支承支承一般位于主轴前支承，以减小机床原点的偏移，定位，以减小机床原点的偏移，定位形式一般有形式一般有两支承或三支承两支承或三支承。 主轴轴承一般选用圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、角主轴轴承一般选用圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、角接触球轴承。接触球轴承。

21、形式如图形式如图，线接触线接触的滚子轴承比的滚子轴承比点接触点接触的球的球轴承轴承刚性好，刚性好，但但转速受转速受温升温升限制限制。381) 主轴轴承配置方式主轴轴承配置方式 CNC主轴轴承配置主要有三种型式：主轴轴承配置主要有三种型式：(1)前后支承采用不同轴承前后支承采用不同轴承-(a) 前支承前支承采用采用双列短圆柱滚子轴承和双列短圆柱滚子轴承和60角接触双列向角接触双列向心推力球轴承组合，心推力球轴承组合，后支承后支承采用成对向心推力球轴承。采用成对向心推力球轴承。 此种配置形式综合刚度高，可以满足强力切削此种配置形式综合刚度高，可以满足强力切削的要求，的要求，普遍应用于各类数控机床普

22、遍应用于各类数控机床。39(a)(a)的一种装配结构的一种装配结构该轴承结构配置形式是现代该轴承结构配置形式是现代主轴结构中刚性最好主轴结构中刚性最好的一种的一种1) 主轴轴承配置方式主轴轴承配置方式401) 主轴轴承配置方式主轴轴承配置方式(2)前后轴承采用高精度多列向心推力球轴承前后轴承采用高精度多列向心推力球轴承-(b) 此种配置形式高速性能好，主轴转速高达此种配置形式高速性能好，主轴转速高达1 1万转。万转。但承载能力小，但承载能力小，适用于高速、轻载和精密适用于高速、轻载和精密的数控机床的数控机床主轴。后支承主轴。后支承也有也有用一个圆柱滚子轴承的用一个圆柱滚子轴承的 41(b)(b

23、)的二种装配结构的二种装配结构1) 主轴轴承配置方式主轴轴承配置方式42 此种配置能承受较大的径向和轴向力，能承此种配置能承受较大的径向和轴向力，能承受重载，尤其能承受较强的动载荷，安装与调整性受重载，尤其能承受较强的动载荷，安装与调整性能也好。能也好。 但主轴的最高转速和精度受限制，因此但主轴的最高转速和精度受限制，因此适用于适用于中等精度、低速与重载中等精度、低速与重载的数控机床主轴。的数控机床主轴。 1) 主轴轴承配置方式主轴轴承配置方式 (3)双列和单列圆锥滚子轴承双列和单列圆锥滚子轴承-(c)432) 主轴轴向定位方式主轴轴向定位方式常见有以下四种定位方案，其中：常见有以下四种定位方

24、案，其中： (a) 后端定位，后端定位，推力轴承布置在后支承两侧推力轴承布置在后支承两侧。优点是。优点是结构简单，但主轴受热易伸长，用于精度不高的机床。结构简单，但主轴受热易伸长，用于精度不高的机床。 (b)前后端定位前后端定位，推力轴承布置在两支承外侧推力轴承布置在两支承外侧。间隙由后端调整，主轴受热易伸长时，会改变轴承间隙由后端调整，主轴受热易伸长时，会改变轴承间隙，需考虑主轴的自动预紧，不常用。间隙，需考虑主轴的自动预紧，不常用。44(c)会增加主轴悬挂长度会增加主轴悬挂长度，对提高刚度不利；，对提高刚度不利；(d)的悬挂长度小，刚度大的悬挂长度小，刚度大，但结构相对复杂，用于，但结构相

25、对复杂，用于高速精密数控机床。高速精密数控机床。 (c)(d)采用前端定位，采用前端定位，推力轴承布置在前支承两推力轴承布置在前支承两侧或内侧侧或内侧。结构刚度高，主轴受热的伸长不影响加。结构刚度高，主轴受热的伸长不影响加工精度，常用。工精度，常用。2) 主轴轴向定位方式主轴轴向定位方式453 主轴编码器主轴编码器 在数控车床上在数控车床上，主轴的调速、位置控制，主轴的调速、位置控制( (车螺纹和车螺纹和准停准停) )一般都通过一般都通过与主轴同步安装与主轴同步安装的的光电编码器光电编码器，即，即主主轴编码器轴编码器来检测实现的来检测实现的。车螺纹时，主轴编码器建立。车螺纹时，主轴编码器建立了

26、主运动和进给运动的内联系传动效果。了主运动和进给运动的内联系传动效果。 在在MCMC机床上机床上，主轴编码器用于主轴的定向准停功，主轴编码器用于主轴的定向准停功能来完成自动换刀，或用于攻丝。能来完成自动换刀，或用于攻丝。 主轴编码器的安装主轴编码器的安装: : 通过弹性联轴器与主轴直接联接通过弹性联轴器与主轴直接联接; ;通过通过1111齿轮或同步带同步传动齿轮或同步带同步传动; ;1) 1) 主轴编码器的作用和安装主轴编码器的作用和安装: :462) 2) 主轴编码器的工作原理：主轴编码器的工作原理： 光电编码器是一种角度（角速度）检测装置，光电编码器是一种角度（角速度）检测装置，它它将输入

27、将输入给轴的角度量，利用光电元件转换成相应的电脉冲或数字量给轴的角度量，利用光电元件转换成相应的电脉冲或数字量输出输出。 光电编码器是由光电编码器是由光光栅盘栅盘和和光电检测装置光电检测装置组组成。成。光栅盘是在一定直光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通径的圆板上等分地开通若干个长方形孔，并与若干个长方形孔，并与电动机同轴，电动机旋电动机同轴，电动机旋转时，光源穿过光栅，转时，光源穿过光栅，经光电检测装置输出若经光电检测装置输出若干脉冲信号干脉冲信号，其基本原，其基本原理示意如图。理示意如图。472) 2) 主轴编码器的工作原理：主轴编码器的工作原理：光电编码器组成及其原理示意图光电编码器组成

28、及其原理示意图 光电编码器光电编码器组成如图，组成如图，通过计算每秒光电编码器输出通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。具有体积小、精具有体积小、精度高、工作可靠，接口数字化等优点。度高、工作可靠，接口数字化等优点。 用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要军事目标测定等需要检测角度检测角度的设备中。的设备中。48光电编码器外观图光电编码器外观图49 增量式编码器是增量式编码器是直接利用光电转换输出三组方波脉冲直接利用光电转换输出三组方波脉冲A A、B B和和C C

29、；A A、B B两组脉冲相位差两组脉冲相位差9090，用来判断轴的旋转方，用来判断轴的旋转方向，而向，而C C相为一转脉冲，可用于基准点定位。如图：相为一转脉冲，可用于基准点定位。如图： 增量式编码器原理图增量式编码器原理图(1)增量式编码器增量式编码器50 增量式编码器的增量式编码器的优点优点是结构简单，机械平均寿命可在是结构简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输；传输；缺点缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。是无法输出轴转动的绝对位置信息。 (1)增量式编码器增量式编码器51 绝对编码器是绝对编码器是直

30、接输出数字量直接输出数字量的传感器，在它的圆形码的传感器，在它的圆形码盘上沿盘上沿径向有若干同心码道径向有若干同心码道，每条道上由透光和不透光的，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数。上的码道数就是它的二进制数码的位数。 码盘的一侧是光源，另一侧对应码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。出相应的电平信号，形成二进

31、制数。 这种编码器的这种编码器的特点是特点是不需要计数器不需要计数器，在转轴的任意位在转轴的任意位置都可置都可 读出一个固定的与位置相对应的数字码读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有 N N位二位二进制分辨率的编码器，其码盘必须有进制分辨率的编码器，其码盘必须有N N条码道条码道。 目前国内已有目前国内已有1616位的绝对编码器产品。位的绝对编码器产品。(2)绝对式编码器绝对式编码器5210位绝对位绝对编码器编码器码盘码盘(2)绝对式编码器绝对式编码器53 绝对编码器绝对编码器是利用是利用自然二进制自然二进制或

32、或循环二进制循环二进制（格雷（格雷码）方式进行光电转换的。也有采用二进制补码。码）方式进行光电转换的。也有采用二进制补码。 绝对式编码器与增量式编码器绝对式编码器与增量式编码器不同之处不同之处在于圆盘上透在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对编码器可有若干编码，根光、不透光的线条图形，绝对编码器可有若干编码，根据读出码盘上的编码，据读出码盘上的编码，检测绝对位置检测绝对位置。(2)绝对式编码器绝对式编码器它的它的优点优点是：是： 可以直接读出角度坐标的绝对值；可以直接读出角度坐标的绝对值； 没有累积误差；没有累积误差； 电源切除后位置信息不会丢失；电源切除后位置信息不会丢失； 缺点缺点是分辨率

33、是由二进制的位数来决定的。是分辨率是由二进制的位数来决定的。544 主轴准停装置主轴准停装置 主轴的准停功能又称主轴定位功能，是指主轴的准停功能又称主轴定位功能，是指每当主轴每当主轴停止时都能停于停止时都能停于圆周上圆周上固定的位置，即固定的位置，即准停于特定角度准停于特定角度的功能。的功能。用于主轴定位和换刀。用于主轴定位和换刀。 准停的作用：准停的作用： 1) 1)在镗铣在镗铣MCMC上用于传递切削转矩刀杆端面键的定位；上用于传递切削转矩刀杆端面键的定位； 2) 2)在镗削多层同轴孔系时，镗削后端大孔的让刀定位；在镗削多层同轴孔系时，镗削后端大孔的让刀定位； 3) 3)自动换刀机床的换刀定

34、位；自动换刀机床的换刀定位；554 主轴准停装置主轴准停装置采用这种准停方式，要有互锁逻辑。即：采用这种准停方式，要有互锁逻辑。即： 当当sq2sq2有效时，才能进行诸如换刀等动作；有效时，才能进行诸如换刀等动作； 当当sq1sq1有效时，才能启动主轴电动机正常运转；有效时，才能启动主轴电动机正常运转；主轴准停装置分机械式和电气式两种。主轴准停装置分机械式和电气式两种。1) 1) 机械准停机械准停: : CNC CNC执行准停指执行准停指令令主轴降速主轴降速接接近开关发出信号近开关发出信号主电机停转并脱开主电机停转并脱开主传动主传动主轴惯性主轴惯性空转空转定位滚子伸定位滚子伸出并进出并进V V

35、槽槽sqsq2 2动动作作准停完成准停完成凸轮定位盘凸轮定位盘接接近近开开关关 CNC CNC执行准停指执行准停指令令主轴降速主轴降速接接近开关发出信号近开关发出信号主电机停转并脱开主电机停转并脱开主传动主传动主轴惯性主轴惯性空转空转定位滚子伸定位滚子伸出并进出并进V V槽槽sq2sq2动动作作准停完成准停完成行程开关行程开关定位销定位销无触点开关无触点开关感应块感应块定位液定位液压缸压缸定位定位活塞活塞56 (1) (1)电气准停原理框图：电气准停原理框图：CNC主轴驱动主轴驱动主电机主电机CNC主轴驱动主轴驱动主电机主电机a) 编码器准停编码器准停b) 磁性传感器准停磁性传感器准停磁性传感器磁性传感器光电编码器光电编码器2) 2) 电气准停电气准停: :主轴主轴57端端面面键键端端面面键键永久磁铁永久磁铁1磁磁性性传传感感器器2(2) (2) 磁性传感器准停磁性传感器准停