Bei der Messung der linearen Bewegung bei der CNC-Bearbeitung werden im Allgemeinen lineare Erfassungselemente verwendet, die als direkte Messung bezeichnet werden. Die dadurch gebildete Positionsregelung wird als vollständige Regelung bezeichnet und ihre Messgenauigkeit hängt hauptsächlich von der Genauigkeit der Messelemente ab, die nicht durch die Übertragungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine beeinflusst wird. Aufgrund der präzisen proportionalen Beziehung zwischen der linearen Verschiebung des Arbeitstisches der Werkzeugmaschine und dem Drehwinkel des Antriebsmotors kann die Methode der indirekten Messung der Bewegungsstrecke des Arbeitstisches durch Antreiben des Erfassungsmotors oder des Schraubendrehwinkels verwendet werden. Diese Methode wird als indirekte Messung bezeichnet, und die dadurch gebildete Positionsregelung wird als halbgeschlossene Regelung bezeichnet.
Die Messgenauigkeit hängt von der Präzision der Erkennungskomponenten und der Vorschubübertragungskette der Werkzeugmaschine ab. Die CNC-Bearbeitungsgenauigkeit von CNC-Werkzeugmaschinen mit geschlossenem Regelkreis wird weitgehend von der Genauigkeit der Positionserkennungsgeräte bestimmt. CNC-Werkzeugmaschinen stellen sehr strenge Anforderungen an Positionserkennungskomponenten und ihre Auflösung liegt normalerweise zwischen 0,001 und 0,01 mm oder weniger.
1. Anforderungen an ein Positionsmessgerät im Vorschubservosystem
Das Vorschubservosystem stellt hohe Anforderungen an Positionsmessgeräte:
1) Weniger Einfluss von Temperatur und Luftfeuchtigkeit, zuverlässiger Betrieb, gute Beibehaltung der Genauigkeit und starke Entstörungsfähigkeit.
2) Kann die Anforderungen an Genauigkeit, Geschwindigkeit und Messbereich erfüllen.
3) Einfach zu bedienen und zu warten, geeignet für die Arbeitsumgebung von Werkzeugmaschinen.
4) Niedrige Kosten.
5) Einfache dynamische Hochgeschwindigkeitsmessung und -verarbeitung sowie einfache Automatisierung.
Positionserkennungsgeräte können nach unterschiedlichen Klassifizierungsmethoden in verschiedene Typen eingeteilt werden. Die CNC-Bearbeitung kann anhand der Form der Ausgangssignale in digitale und analoge Typen eingeteilt werden. Je nach Art des Messbasispunkts kann er in inkrementelle und absolute Typen eingeteilt werden. Je nach Bewegungsform des Positionsmesselements kann es in Rotationstyp und Lineartyp eingeteilt werden.
2. Diagnose und Beseitigung von Fehlern in Erkennungsgeräten
Die Wahrscheinlichkeit, Komponentenausfälle zu erkennen, ist im Vergleich zu CNC-Geräten relativ hoch, was häufig zu Kabelschäden, Komponentenverschmutzung und Kollisionsverformung führt. Besteht der Verdacht einer Fehlfunktion der Erkennungskomponente, besteht der erste Schritt darin, nach defekten, verunreinigten, deformierten Funkkabeln usw. zu suchen. Die Qualität der Erkennungskomponente kann auch durch Messung ihrer Ausgabe bestimmt werden, was Kenntnisse über das Funktionsprinzip und die Ausgangssignale von Erkennungskomponenten für die CNC-Bearbeitung erfordert. Zur Erläuterung dient das SIEMENS-System als Beispiel.
(1) Ausgangssignal. Die Verbindungsbeziehung zwischen dem Positionssteuerungsmodul des SIEMENS CNC-Systems und dem Positionserkennungsgerät.
Es gibt zwei Formen von Ausgangssignalen für inkrementelle rotierende Messgeräte oder lineare Geräte: Das erste ist ein Spannungs- oder Stromsinussignal, wobei EXE ein impulsformender Interpolator ist; Der zweite Typ ist das TTL-Pegelsignal. Am Beispiel des Gitterlineals mit Sinusstromausgang der Firma HEIDENHA1N besteht das Gitter aus Gitterlineal, Impulsformungsinterpolator (EXE), Kabel und Anschlüssen.
Während des CNC-Bearbeitungsprozesses gibt die Werkzeugmaschine drei Sätze von Signalen von der Abtasteinheit aus: Zwei Sätze von Inkrementalsignalen werden von vier Photovoltaikzellen erzeugt. Wenn zwei Photovoltaikzellen mit einer Phasendifferenz von 180° miteinander verbunden werden, bildet ihre Gegentaktbewegung zwei Sätze von annähernd sinusförmigen Wellen, Ie1 und Ie2, mit einer Phasendifferenz von 90° und einer Amplitude von etwa 11 μA. Ein Satz Referenzsignale wird ebenfalls in Gegentaktform durch zwei Photovoltaikzellen mit einer Phasendifferenz von 180° verbunden, und der Ausgang ist ein Spitzensignal Ie0 mit einer effektiven Komponente von etwa 5,5 μ A. Dieses Signal wird nur beim Passieren der Referenzmarke erzeugt. Die sogenannte Referenzmarke bezieht sich auf einen Magneten, der an der Außenhülle des Gitterlineals angebracht ist, und einen Reed-Schalter, der an der Abtasteinheit angebracht ist. Bei Annäherung an den Magneten wird der Reed-Schalter eingeschaltet und das Referenzsignal kann ausgegeben werden.
