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第5章 数控机床检测装置 5.1 概 述 检测装置是数控机床的重要组成部分，它是依靠指令值和检测装置的反馈值比较后发出控制指令，控制伺服系统和传动装置驱动机床的运动部件，实现数控机床各种加工过程，保证具有较高的加工精度。 数控检测装置的主要作用: 检测运动部件的位移和速度，并反馈检测信号。其精度对数控机床的定位精度和加工精度均有很大影响，要提高数控机床的加工精度，就必须提高检测装置和检测系统的精度。 一、数控机床对检测装置的主要要求 常用位置检测装置的分类 （二）磁头 磁头按读数方式不同可分为动态磁头和静态磁头 动态磁头又称为非调制磁头，属于速度响应磁头，静止时无信号输出；静态磁头又称为调制磁头，属于磁通响应磁头，静止时仍有信号输出。 1、动态磁头 2、静态磁头 5.4　旋转变压器和感应同步器 一、旋转变压器的结构 由定子和转子两部分组成。在定子和转子的铁芯上缠有绕组。 二、分类 （一）根据转子绕组引出的方式不同分为： 1.有刷式 2.无刷式 有刷式旋转变压器定子与转子上两相绕组轴线分别相互垂直，转子绕组的引线（端点）经滑环引出，并通过电刷送到外面来。 无刷式旋转变压器无电刷与滑环，由分解器和变压器组成，变压器把信号传递出来。 优点：输出信号大、可靠性高、寿命长不用维修等，数控机床主要使用无刷旋转变压器。 （二）旋转变压器又分为单极对和多极对。 通常应用的为单极对和双极对。 单极对旋转变压器：转子通常不直接与电机轴相联，而是经过精密齿轮升速后再与电机轴相联。 双极对旋转变压器的定子和转子上都各有两对相互垂直的磁极，其检测精度较高，在数控机床中应用普遍。 多极对旋转变压器：不用升速，可与电机直接相联，所以精度更高。 四极绕组式旋转变压器的两种工作方式。 5.4.2 感应同步器 感应同步器也是一种电磁式位置检测元件。 按其结构特点分为： 　直线式：由定尺和滑尺组成，用于直线位移测量。 　旋转式：由定子和转子组成，用于角位移测量。 工作原理：与旋转变压器相似。 应用：高精度数控机床。 一、感应同步器的结构与安装 制作： 1）定尺和滑尺的基板用与机床热膨胀系数相近的钢板做成。 2）基板上用绝缘粘结剂，贴有铜箔。 3）用照相腐蚀办法将铜箔制成印刷绕组。 参数：定尺和滑尺节距相等，标准节距　　　　　。 　　　定尺长度为250mm。 　　　绝对精度可达2.5um。分辨率可达0.25um。 　　　滑尺两绕组在空间上相差1/4节距。 安装：定尺通过定尺尺座安装在机床床身上。 　　　滑尺通过滑尺尺座安装在机床工作台上。 　　　当工作台移动时，滑尺在定尺上移动。 　　　定尺和滑尺应有防护罩保护。 二、感应同步器工作原理 定尺绕组节距为　，每个节距相当于绕组空间分布的一个周期　。 滑尺绕组通以交流激磁电压，定尺绕组产生感应电压。 当滑尺与定尺间产生相对位移时，定尺上感应电压就随位移的变化而变化。 在滑尺移动一个节距的过程中，感应电压变化了一个余弦波形。 三、感应同步器的特点 （1）精度高 （2）测量长度不受限制 （3）工作可靠、抗干扰性强 （4）维护简单、寿命长 （5）工艺性好、成本较低，便于复制和成批生产 （6）输出信号比较微弱，需要放大倍数较高的前置放大器 图5-4　有电刷式旋转变压器 1—转子绕组　2—定子绕组　 3—转子　4—换向器5—电刷　6—接线柱 图5-5　无刷式旋转变压器 旋转变压器是利用电磁感应原理的一种模拟式角度测量元件，它的输出电压与转子的角位移有固定的函数关系。 旋转变压器的工作原理和普通变压器基本相似，区别在于：普通变压器的一次、二次绕组是相对固定的，所以输出电压和输入电压之比是常数，而旋转变压器的一次、二次绕组则随转子的角位移发生相对位置的改变。因而其输出电压的大小也随之变化。 特点：坚固、耐热和耐冲击，抗振性好。 三、 工作原理 1.鉴相式工作方式 根据旋转变压器转子绕组中感应电势的相位来确定被测位移的大小。 定子绕组和转子绕组均由两个匝数相等互相垂直的绕组组成。 图5-6 直线式感应同步器的定尺、滑尺结构 1—定尺 2、6—基板 3—耐切削液涂层 4、8—铜箔 5、9—绝缘粘结胶 7—铝箔 10—余弦励磁绕组 11—正弦励磁绕组 12—滑尺 滑尺上两激磁绕组分别为正弦激磁绕组和余弦激磁绕组，两绕组的节距与定尺相同，并相互错开1/4节距排列，即二者相差　　的电角度。 * （1）工作有较高的可靠性和抗干扰能力 检测装置应能抗各 种电磁干扰，抗干扰能力强，基准尺对温度和湿度敏感性低，温湿度变化对测量精度等环境因素的影响小。 (2）满足精度和速度的要求 分辨率应在0.001～0.01㎜内，测量精度应满足±0