“線切割機(jī)床”傳動誤差傳感器淺談
線切割機(jī)床的傳動誤差是指在機(jī)床傳動鏈的輸入軸驅(qū)動完全準(zhǔn)確且為剛性的條件下，其輸出軸的實際位移與理論位移之差。機(jī)床上實現(xiàn)工件表面成形所需復(fù)合運(yùn)動的傳動鏈――“內(nèi)聯(lián)系”傳動鏈的兩末端執(zhí)行元件之間必須始終嚴(yán)格保持符合給定要求的運(yùn)動關(guān)系。傳動鏈的傳動精度是指其傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確程度，可用傳動誤差來衡量。由于機(jī)床實際存在傳動鏈誤差，導(dǎo)致工件表面成形運(yùn)動軌跡存在誤差，最終反映到被加工工件上即引起成形表面的形狀誤差等。由于機(jī)床傳動鏈主要由齒輪副、蝸輪蝸桿副、螺紋副等組成，因此傳動鏈誤差主要來源于這些傳動元件的加工精度及安裝精度。從運(yùn)動學(xué)角度來講，一切引起瞬時傳動比偏離給定傳動要求的因素均是傳動鏈誤差的來源。
對線切割機(jī)床傳動誤差的測量是對傳動誤差進(jìn)行有效補(bǔ)償?shù)那疤幔虼藱C(jī)床傳動誤差的精密測量一直是機(jī)械傳動技術(shù)的一項重要研究課題。機(jī)床傳動誤差的基本測量方法是在機(jī)床的相關(guān)部位安裝傳感器，借助于采用機(jī)、光、電原理的測量儀器并應(yīng)用誤差評定理論對機(jī)床傳動系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的誤差進(jìn)行測量、分析及調(diào)整，從而找出誤差產(chǎn)生的原因及變化規(guī)律。
傳感器的選用
根據(jù)傳動鏈末端元件的運(yùn)動性質(zhì)正確、合理地選用、安裝傳感器是準(zhǔn)確測量傳動鏈運(yùn)動精度的必要條件。根據(jù)工作原理，機(jī)床傳動誤差測量常用傳感器可分為以下幾類：
(1)光柵傳感器
光柵傳感器的最大優(yōu)點是信號處理方式簡單，使用方便，測量精度高(國外著名廠家如德國Heidenhain、西班牙Fagor等公司制造的光柵傳感器精度可達(dá)1μm/m);缺點是光柵尺價格較昂貴，對工作環(huán)境要求較高，玻璃光柵尺的線脹系數(shù)與機(jī)床不一致，易造成測量誤差。
(2)激光傳感器
激光傳感器(包括單頻和雙頻激光)具有較高的測量精度，但測量成本也較高，對環(huán)境條件變化(如溫度、氣流、振動等)較敏感，在生產(chǎn)現(xiàn)場使用時必須采取措施保證測量的穩(wěn)定性和可靠性。
(3)磁柵傳感器
磁柵尺可分為線狀(有效測量長度3m)和帶狀(有效測量長度可達(dá)30m)兩種型式，其優(yōu)點是制造成本較低，安裝使用方便，線脹系數(shù)與機(jī)床相同;缺點是測量精度低于光柵尺，由于磁信號強(qiáng)度隨使用時間而不斷減弱，因此需要重新錄磁，給使用帶來不便。
(4)感應(yīng)同步器
感應(yīng)同步器的優(yōu)點是制造成本低，安裝使用方便，對工作環(huán)境條件要求不高;缺點是信號處理方式較復(fù)雜，測量精度受到測量方法的限制(傳統(tǒng)測量方法的測量精度約為2～5μm)。
根據(jù)信號輸出方式的不同，可將傳感器分為模擬式和數(shù)字式兩大類。數(shù)字式傳感器又可分為增量式、絕對式和信號調(diào)制式等幾種。
在計算機(jī)測試系統(tǒng)中，模擬式傳感器的輸出信號需利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)進(jìn)行數(shù)字化處理，而在高分辨率情況下A/D轉(zhuǎn)換的成本較高，此外解決微小模擬信號(如微伏級)的抗干擾問題也相當(dāng)困難。
在數(shù)字式傳感器中，絕對式編碼器可輸出并行數(shù)字信號，無需A/D轉(zhuǎn)換，易與計算機(jī)接口。但隨著測量精度的提高，絕對式編碼器的成本也越來越高，甚至高于高精度A/D轉(zhuǎn)換的成本，因此在許多實際應(yīng)用場合難以被接受。增量式傳感器和信號調(diào)制式傳感器的制造成本較低，抗干擾能力較強(qiáng)，可在不改變編碼器刻線密度的情況下采用細(xì)分技術(shù)大幅度提高分辨率，因此在傳動鏈精度測量中這兩類傳感器使用最多。常見的增量式傳感器包括光柵增量編碼器、磁柵傳感器、容柵編碼器等;信號調(diào)制式傳感器主要有感應(yīng)同步器、激光干涉儀、地震儀、旋轉(zhuǎn)變壓器等。
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