 摘 要 ：隨著對數(shù)控機(jī)床加工精度的要求越來越高，使用電機(jī)編碼器作為位置反饋的方式已經(jīng)不能滿足精度需求。使用光柵尺構(gòu)成的全閉環(huán)控制方式可以實(shí)現(xiàn)高精度和精度穩(wěn)定性。本文首先介紹了海德漢光柵尺的原理。之后給出了在FANUC 數(shù)控系統(tǒng)上的應(yīng)用方法。 關(guān)鍵詞 ：數(shù)控機(jī)床 ；光柵尺 ；應(yīng)用 數(shù)控機(jī)床廣泛運(yùn)用于加工、石油、汽車等領(lǐng)域，是工業(yè)企業(yè)提高技術(shù)水平的有效手段，也是未來發(fā)展所需。數(shù)控機(jī)床的精度直接影響到加工零件的精度，普通伺服電機(jī)上安裝的編碼器精度不高，不適于高精加工的要求，為了滿足高速高精的要求，我們在數(shù)控機(jī)床上安裝了用于檢測位置的光柵尺。被放置在滑板上的光柵尺包含了進(jìn)給機(jī)構(gòu)全部的機(jī)械環(huán)節(jié)，不存在額外的機(jī)械部件產(chǎn)生的誤差，因此光柵尺可以檢測出機(jī)械傳動(dòng)過程中的誤差，并能在控制系統(tǒng)電路中給予修正，它可以消除以下潛在的誤差源 ：①由于滾珠絲杠溫度特性導(dǎo)致的位置誤差。②反向間隙。③滾珠絲杠螺距誤差的運(yùn)動(dòng)特性誤差。因此，光柵尺已成為滿足高精度定位和高速加工機(jī)床不可或缺的必備條件。本文以海德漢距離編碼直線光柵尺為例，介紹了在 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)上的應(yīng)用方法。
1 1 距離編碼光柵尺簡介 圖 1光柵尺判斷絕對位置示意圖 如上圖所示，當(dāng)讀數(shù)頭從標(biāo)尺的A點(diǎn)，途徑B點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)后，CNC根據(jù)檢測到數(shù)據(jù)為10.02判斷進(jìn)給軸目前在哪個(gè)參考點(diǎn)位置。同樣的，讀數(shù)頭從標(biāo)尺的B點(diǎn)，途徑C點(diǎn)，移動(dòng)到D點(diǎn)后，CNC根據(jù)檢測到的數(shù)據(jù)是10.04就可判斷進(jìn)給軸目前在哪個(gè)參考點(diǎn)位置，因此想要判斷進(jìn)給軸的絕對位置，只需其移動(dòng)任意超過兩個(gè)參考點(diǎn)距離就可實(shí)現(xiàn)。帶距離編碼光柵尺具備普通光柵尺沒有的優(yōu)點(diǎn)，特別是在大型機(jī)床上更加顯著，例如回參考點(diǎn)的速度更快，并可在兩個(gè)方向回參考點(diǎn)，這很好地解決了某些特殊機(jī)床不適合移動(dòng)軸全程回參考點(diǎn)的問題。 2 1 光柵尺的在FANUC系統(tǒng)上的應(yīng)用 下面將以海德漢公司的帶距離編碼參考點(diǎn)標(biāo)志光柵尺在 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)上的應(yīng)用為例，介紹具體應(yīng)用方法。 2.1 相關(guān)參數(shù)設(shè)定 在發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)中使用帶距離編碼的海德漢光柵尺，需進(jìn)行如下參數(shù)的設(shè)置 。通過參數(shù) 1815 的第一位（OPT）和參數(shù) 1815 的第二位（DCL）設(shè)置光柵尺使用類型。 參數(shù) 1802 的第一位（DC4）。 參數(shù) 1821 ：用于設(shè)置 Mark1 相鄰兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)參考點(diǎn)標(biāo)志柵格間距。 參數(shù) 1882 ：用于設(shè)置 Mark2 相鄰兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)參考點(diǎn)標(biāo)志柵格間距。 參數(shù) 1883 ：用于設(shè)置光柵尺理想的原點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的距離。 以海德漢公司的 LB382C 型光柵尺為例，參數(shù)設(shè)置如下所示?？梢钥闯鱿噜弮蓚€(gè) Mark1 之間的距離為 50mm，相鄰兩個(gè) Mark2 之間的距離50.020mm. 相關(guān)的參數(shù)設(shè)置為 ：將參數(shù) 1802 的第一位（DCL）設(shè)置為 0，即使用三參考點(diǎn)的方式檢測回零點(diǎn)。 參數(shù) 1821 設(shè)置為 50000，其單位為數(shù)控系統(tǒng)的最小檢測單位。 參數(shù) 1882 設(shè)置為 50020，其單位為數(shù)控系統(tǒng)的最小檢測單位。 參數(shù) 1883 設(shè)置 1，即機(jī)床重新上電后回零。 機(jī)床重新上電后通過 3 次移動(dòng)計(jì)算坐標(biāo)零點(diǎn)的位置。 參數(shù) 1883 設(shè)置完成后就建立了進(jìn)給軸的參考點(diǎn)。斷電后再上電就需執(zhí)行回零操作，進(jìn)給軸走停 3 次后，根據(jù)光柵尺的檢測數(shù)據(jù)計(jì)算出當(dāng)前位置的機(jī)械坐標(biāo)和絕對坐標(biāo)。并給該進(jìn)給軸的機(jī)械坐標(biāo)和絕對坐標(biāo)進(jìn)行賦值，無需把回零操作完全執(zhí)行結(jié)束，就能建立進(jìn)給軸參考點(diǎn)。類似于絕對式編碼器的回零方式。 2.2 控制方式 （1）按照上述方式對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。 （2）確認(rèn)機(jī)床的絕對位置 ：因?yàn)閮蓚€(gè)通道的參考點(diǎn)標(biāo)志之間的距離是不同的，系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地判斷出進(jìn)給軸所處的是哪一個(gè)參考點(diǎn)，并計(jì)算出進(jìn)給軸的絕對位置，但這個(gè)位置并不一定是機(jī)床原點(diǎn)，所以還需要通過一個(gè)原點(diǎn)偏移參數(shù)來計(jì)算。參數(shù) 1883 就是這樣的參數(shù)，該參數(shù)的設(shè)置值就是第一參考點(diǎn)到機(jī)床原點(diǎn)的距離。 通過以上的設(shè)置就完成了帶距離編碼參考點(diǎn)標(biāo)志光柵尺在 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。 3 1 結(jié) 語 具有長行程進(jìn)給軸的大型數(shù)控機(jī)床，在安裝了帶距離編碼參考點(diǎn)標(biāo)志的直線光柵尺后，極大方便了日常的使用和操作，如可以以更快的速度返回參考點(diǎn) ；可在兩個(gè)方向進(jìn)行回零。 在某些特殊情況下，如帶中心架的車床，原來 Z 軸回零操作比較繁瑣，但是應(yīng)用帶距離編碼參考點(diǎn)標(biāo)志的直線光柵尺后，這個(gè)問題就很好地解決了。 
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