我們知道，全閉環(huán)加工中心因配置有CNC數(shù)控系統(tǒng)、在線檢測反饋系統(tǒng)、刀庫及自動換刀機構(gòu)等特殊配置。因而具有自動化加工和復(fù)合集中加工化等特點，特別是機床通過在線檢測反饋系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的有機搭配，可以在工件加工過程中實時將機床自身、工件或者其它原因引起的誤差實時反饋給CNC數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行補償，因而工件最終的加工精度可以控制在很高的精度水平上。有些高端小型加工中心通過在恒溫環(huán)境里加工，可以加工出滿足航空、航天等尖端行業(yè)所需的高精及超精部件。
全閉環(huán)系列加工中心之所以具有如此強悍的加工能力及加工精度，除了機械部分的高精度配合以外。其最重要的原因在于其系統(tǒng)的控制形式。簡單來說，系統(tǒng)的控制形式有開環(huán)控制、半閉環(huán)控制和閉環(huán)控制三種類型。
早期的CNC數(shù)控加工設(shè)備的控制系統(tǒng)是開環(huán)控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)只是根據(jù)輸入量和干擾量進(jìn)行控制，而輸出端和輸人端之間不存在反饋回路，輸出量在整個控制過程中對系統(tǒng)的控制不產(chǎn)生任何影響，這樣的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。
如果控制系統(tǒng)的反饋信號不是直接從系統(tǒng)的輸出端引出，而是間接地取自中間的測量元件，如小型加工中心的進(jìn)給伺服系統(tǒng)中，種系統(tǒng)稱為半閉環(huán)控制系統(tǒng)。
如果系統(tǒng)的輸出端和輸入端之間存在反饋回路，輸出量對控制過程產(chǎn)生直接影響，這種系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。在上述這三種系統(tǒng)控制形式上，閉環(huán)控制系統(tǒng)因具有控制精度高，不管遇到什么干擾，只要被控制量的實際值偏離給定值，機床的CNC數(shù)控系統(tǒng)都會給予相應(yīng)的修正，因而是高端小型加工中心最為主要的配置形式。這種控制形式是基于反饋原理建立的自動控制系統(tǒng)。所謂反饋原理，就是根據(jù)系統(tǒng)輸出變化的信息來進(jìn)行控制，并消除偏差以獲得預(yù)期的系統(tǒng)性能。由此可以看出，全閉環(huán)控制系統(tǒng)加工中心的核心在于在線反饋系統(tǒng)，因此，反饋控制系統(tǒng)必是閉環(huán)控制系統(tǒng)。
一、加工中心全閉環(huán)控制中光柵尺的基本組成
在加工中心的整個閉環(huán)控制系統(tǒng)中，光柵尺是反饋系統(tǒng)最主要的測量裝置。一般來講，它是由標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成。標(biāo)尺光柵一般固定在加工中心的活動部件上，光柵讀數(shù)頭裝在機床固定部件上，指示光柵裝在光柵讀數(shù)頭中。
光柵檢測裝置的關(guān)鍵部分是光柵讀數(shù)頭，它由光源、會聚透鏡、指示光柵、光電元件及調(diào)整機構(gòu)等組成。標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭相對移動，標(biāo)尺光柵的條紋和光柵讀數(shù)頭的條紋，由讀數(shù)頭的電路轉(zhuǎn)換成信號輸出。
二、加工中心測量裝置中光柵尺常見的問題及應(yīng)對措施
前面我們說過，閉環(huán)控制系統(tǒng)是靠偏差進(jìn)行控制的，因此在整個控制過程中始終存在著偏差，如果光柵尺故障或者參數(shù)配置不當(dāng)，很容易引起振蕩，使系統(tǒng)不穩(wěn)定、而造成小型加工中心無法工作。光柵尺常見的故障主要有檢測信號丟失、回零報警、輸出信號不穩(wěn)定等。我們看以下兩個典型的故障排除。
1、輸出信號不穩(wěn)定故障
在加工中心加工要求較高精度的工件時，圓形、錐形等工件時，如工件時表面有周期性的波紋。很明顯是由伺服電機低速運行時出現(xiàn)周期性擺動造成的，當(dāng)然，造成這種故障的原因有其自身的問題，有時也可能出現(xiàn)在測量系統(tǒng)上，可通過測量裝置的雙路示波器觀察掃描單元送出的兩路正弦信號，予以確認(rèn)。光柵尺測量裝置輸出信號不穩(wěn)定，會造成測量值失誤，因而送出的指令電壓也就不穩(wěn)定，從而出現(xiàn)伺服電機的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，造成擺動的情況發(fā)生。
2、檢測信號丟失故障
我們知道，光柵尺只要電子元件不損壞，故障的機率很小，因此一般測量裝置產(chǎn)生報警，主要原因是信號丟失，也就是我們常說的“漏讀”。測量信號在產(chǎn)生變換過程中容易造成丟失的環(huán)節(jié)。
如果發(fā)現(xiàn)小型加工中心數(shù)控面板出現(xiàn)光柵尺信號丟失的故障代碼，可采用雙路示波器分別監(jiān)視兩路正弦波信號等方法，如測量出現(xiàn)輸出波形幅值很小，可將一路轉(zhuǎn)換到自身報警信號上，如發(fā)現(xiàn)輸出為高電平脈沖。就可以斷定是電池光源強度下降及光學(xué)系統(tǒng)臟污造成的�？蓪㈦姵匕宀潦酶蓛艉笱b回系統(tǒng)，一般故障都可自行消失。
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