HENGSTLER教您如何选择数控机床的旋转编码器？

HENGSTLER教您如何选择数控机床的旋转编码器？

数控机床上的主轴编码器通常具有两个功能：速度反馈和位置反馈。通常，CNC机床必须进行螺纹加工。进给加工的每次旋转都需要进给轴和主轴速度之间的插值，因此需要HENGSTLER编码器反馈速度和旋转方向。在加工中心更换刀具时，主轴还必须返回脉冲信号，以便主轴每次都停在固定位置。只要有上述编码器，对于在多节倾斜床上进行的CS处理，通常安装两个编码器，一个用于在电机背面实现速度反馈，另一个用于实现主轴上的任何角度和位置反馈。

1.数控机床对传感元件编码器和位置传感装置的要求

（1） CNC机床需要编码器来捕捉信息

检测元件是检测装置的重要部分。其主要功能是检测位移和速度并发送反馈信号。路径检测系统可以测量的最小位移称为分辨率。分辨率不仅取决于传感元件本身，还取决于测量电路。

数控机床对检测元件的主要要求是：①使用寿命长、可靠性高、抗干扰能力强；②满足精度和速度要求；③易于操作和维护，适合机床操作环境；④成本低；⑤易于连接到计算机。

不同类型的数控机床对识别系统的精度和速度有不同的要求。一般情况下，大型数控机床主要满足速度要求，而中小型和高精度数控机床主要符合精度要求。当选择测量系统的分辨率和脉冲当量时，通常亨士乐编码器需要比加工精度高一个数量级。

（2） 位置传感装置的数控机床要求

位置传感装置是数控机床伺服系统的重要组成部分。其功能是检测位移和速度，亨士乐编码器发送反馈信号并形成闭合或半闭合控制。数控机床的加工精度主要取决于识别系统的精度。不同类型的数控机床对位置传感部件、识别系统和被测部件的最大移动速度的精度有不同的要求。目前，检测元件和系统的最高水平是，如果被测部件的最大移动速度达到240m/min，则位移检测的分辨率（可检测的最小位移）可以达到1μm。

数控机床对位置检测装置有以下要求：

① 它受温度和湿度的影响较小，工作可靠，能够长时间保持精度，抗干扰能力强。

② 它能满足机床执行部件运动范围内的精度和速度要求。

③ 操作维护方便，适应机床的工作环境。

④ 成本低。主轴编码器简介

2.位置检测装置的分类

对于不同类型的数控机床，由于不同的工作条件和检测要求，可以使用以下不同的检测方法。

（1） 增量和绝对测量

增量检测方法仅测量路径步长，并使用数字脉冲的数量来指示单位位移的数量（即，最小单位集），并发送每个移动测量单位的测量信号。其优点是检测装置相对简单，并且每个定心点可以用作测量起点。然而，在该系统中，切换距离在测量信号已经累积之后被读出。如果累积不正确，则以下测量结果完全不正确。此外，如果发生故障（例如电源故障），则无法再找到事故发生前的正确位置。排除事故后，必须将工作台移至起点并再次计数，以找到事故发生前的正确位置。脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、晶格、磁晶格、激光干涉仪等都是增量检测装置。

绝对测量方法测量被测部件在某个绝对坐标系中的绝对坐标位置值，并用二进制或十进制数字信号表示。通常，它可以在转换成脉冲数字信号后发送用于比较和显示。分辨率要求越高，结构就越复杂。这种测量仪器包括绝对脉冲编码盘、三速绝对编码盘（或称为多路绝对编码盘）等。

（2） 数字和模拟测量

数字识别是对被测单位进行量化并以数字形式表示，被测信号一般是电脉冲，可以直接发送到数控系统进行比较和处理。这种检测装置包括编码器和格栅。数字检测具有以下三个特点。

① 测量的脉冲数被转换以便于显示和处理；

② 测量精度取决于测量单位，基本上与量程无关；然而，存在累积的位误差；

③ 检测装置相对简单，脉冲信号抗干扰能力强。

模拟检测是使用连续变量来确定测量值，如电压幅度变化、相位变化等来表示。数控机床中的模拟检测主要用于测量小面积。模拟检测装置包括测速发电机、旋转变压器、感应同步器和磁尺。模拟检测的主要特征如下。

① 直接检测测量数据，无需量化。

② 可以在小范围内实现高精度测量。

③ 它可以执行直接和间接检测。

位置传感装置安装在致动器（即端件）上，以直接测量致动器端件的线性位移或角位移，这可以称为直接测量，并且可以形成闭合的进给伺服系统。在该检测方法中，利用线性检测装置测量机床的线性位移。其优点是它直接反映了工作台的线性位移。缺点是检测装置必须具有与冲程相同的长度，这是大型机床的主要限制。

位置检测安装在致动器前面的驱动元件或驱动电机轴上，以测量其角位移。驱动器的线性位移可以在改变传动比之后确定。这称为间接测量，可以形成半封闭的伺服进给系统。例如，HENGSTLER编码器安装在电机轴上。间接测量可靠方便，无长度限制；其缺点是检测信号中的旋转运动增加了直线的传输链误差，这影响了测量精度。通常，需要补偿机床的传动误差以提高定位精度。

除了上述位置检测装置之外，伺服系统通常包括用于检测和调节电机速度的速度检测部件。常见的测速元件是测速电机。

主轴编码器采用与主轴同步的光电编码器，通过中间轴上的齿轮箱进行1:1同步传输。CNC车床主轴的旋转和进给运动之间没有直接的机械连接。为了加工螺纹，进给伺服电机的脉冲数和主轴的速度必须具有相应的关系，主轴编码器起到连接主轴旋转和进给运动的作用。

当主轴编码器应用于数控车床上进行螺纹加工时，其同步脉冲被用作刀具进给点和刀具牵引点的控制信号，以确保螺纹不乱弯。线程是如何处理的？车削刀具的进给点和进给点应该在哪里？主轴编码器的功能是什么？

1.螺纹

螺纹是一种连续的凸起和凹槽，具有相同的轮廓形状，沿着圆柱形或圆锥形表面上的螺旋线形成。在圆柱表面上形成的螺纹称为圆柱螺纹，在圆锥表面上形成螺纹称为圆锥螺纹。在旋转的外表面上形成的螺纹称为外螺纹，而在旋转的内表面形成的螺纹则称为内螺纹。

处理线程有多种方法。当向车床添加螺纹时，车床通过三爪卡盘夹紧圆柱形工件，并驱动其以恒定速度旋转。旋转进给驱动车削刀具（标准螺纹车削刀具）沿圆柱轴线方向以恒定速度和直线旋转。车刀头将工件表面上的三角形凹槽切割成三角形螺纹。

螺纹加工过程中有轨迹起点（点A，即进给点）和轨迹终点（点B，即刀具移除点）。为了确保螺纹加工路径中的螺纹加工，有足够的加速段δ和减速回缩段δ，以消除伺服滞后引起的螺距误差。

2.主轴编码器的功能

HENGSTLER主轴编码器采用与主轴同步的光电编码器，通过中间轴上的齿轮箱进行1:1同步传输。CNC车床主轴的旋转和进给运动之间没有直接的机械连接。为了加工螺纹，进给伺服电机的脉冲数和主轴的速度必须具有相应的关系。主轴编码器起到连接主轴旋转和进给运动的作用。主轴编码器简介（2）

2、任务实施

亨士乐光电编码器的原理。在泄漏的圆盘上，沿着周长有两圈条纹，外圈是周长平分线，例如：1024用于发送脉冲，内圈只有1。在灯带上有透光带A、B、C，A和B之间的距离应确保，如果带A与泄漏盘上的一条带匹配，则带B应与泄漏盘的另一条带的相遇不对齐1/4个周期。在灯带的每一条后面，都布置了一个光敏三极管，它形成了一个输出通道。

灯泡发出的散射光通过电容器集中后变成平行光。当泄漏盘与主轴同步旋转时，由于泄漏盘上的条纹与光带上的条纹的碰撞和位移，光敏管会发生亮度和暗度的变化，从而导致光敏管中的电流发生变化。改变后的信号电流通过整流器和增益电路输出矩形脉冲。由于边缘A与泄漏盘的边缘重合，边缘B和另一边缘错开1/4周期，因此两个通道A和B的输出波形的相位也相差1/4周期。

当编码器中泄漏圆盘内圈的缺口与灯条上的条带C重合时，输出脉冲是同步的（起始脉冲，也称为零）。利用同步脉冲，数控车床可以实现加工控制，也可以作为主轴准停止装置的准停止信号。在CNC车床上车削螺纹时，同步脉冲用作刀具进给点和刀具缩回点的控制信号，以确保螺纹不被解密。

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