En las máquinas de máquinas de CNC, los codificadores y los reglas de rejilla son componentes clave de retroalimentación de posición . Tienen funciones similares y forman una relación complementaria debido a diferentes principios técnicos y escenarios de aplicación . El siguiente es un análisis detallado de la relación entre los dos de los aspectos de los principios de trabajo, la escenario de aplicación, la mana, etc {{.:
Conceptos y principios básicos de codificadores y reglas de rejilla
Codificador
Estructura y principio:
Instalado en el extremo del eje del motor o el tornillo de plomo, convierte el ángulo de rotación en una señal eléctrica a través de métodos fotoeléctricos, magnetoeléctricos y otros métodos . se divide en codificadores incrementales y codificadores absolutos:
Codificador incremental: sale señales de pulso, determina el ángulo de rotación y la velocidad contando pulsos y requiere reinicio de punto de referencia (como retorno de cero herramienta de máquina) .
Codificador absoluto: cada posición corresponde a un código único, y la posición absoluta se puede obtener directamente sin un punto de referencia .
Función central
Mida el ángulo de rotación del motor o el tornillo de plomo, y calcule indirectamente el desplazamiento del banco de trabajo (a través de la conversión de tono), que se utiliza para el control de velocidad y la retroalimentación de posición de los sistemas de bucle semicerrado .
Escala lineal / rejilla óptica
Estructura y principio
Consiste en una rejilla a escala (fijado en el riel de la guía de la máquina herramienta) y un cabezal de lectura (instalado en la parte móvil) . Convierte el desplazamiento lineal en una señal eléctrica a través del efecto Moiré de las rayas de rejilla .
Función central:
Mide directamente el desplazamiento lineal del banco de trabajo con una precisión del nivel de hasta micras (como 0 . 5 μm, 1 μm), y se usa para la retroalimentación de posición del sistema de circuito cerrado para evitar la influencia del error de tornillo de plomo, la deformación térmica, etc.
La relación entre el codificador y la regla de rejilla
Diferencia en la ruta de retroalimentación: la diferencia clave entre el bucle semicerrado y el circuito cerrado completo
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Tipo |
Codificador (bucle semiclosado) |
Escala lineal (circuito completamente cerrado) |
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Objeto de medición |
El ángulo de rotación del motor/tornillo (refleja indirectamente el desplazamiento) |
Desplazamiento lineal de la mesa de trabajo (medición directa) |
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Fuente de error |
Afectado por el error de tornillo de tornillo, alargamiento térmico, etc. . |
Evite directamente los errores de la cadena de transmisión, la precisión depende de la regla de rejilla en sí |
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Escenarios de aplicación |
Máquinas de máquinas de precisión media y baja (como centros de mecanizado ordinarios, tornos) |
Máquinas de alta precisión (como molinillos de precisión, máquinas de plantilla) |
Sinergia funcional: mejora de la precisión y estabilidad del sistema
Sistema de bucle semicerrado (solo codificador):
El costo es bajo, pero el error de la cadena de transmisión (como el desgaste de los tornillos y el espacio libre) se acumulará en el desplazamiento de la mesa de trabajo, que es adecuada para escenarios con requisitos de baja precisión .
Sistema completo de bucle cerrado (codificador + regla de rejilla):
El codificador se utiliza para el control de la velocidad del motor y la retroalimentación de posición preliminar, y la regla de rejilla proporciona una compensación de desplazamiento final .
La combinación de los dos puede lograr "doble retroalimentación":
El codificador monitorea el estado del motor en tiempo real para evitar la pérdida de pasos;
La regla de rejilla corrige el error de la cadena de transmisión para que la precisión del posicionamiento de la mesa de trabajo alcance el nivel de micrones .
Caso típico: cuando el centro de mecanizado de alta precisión está cortando a alta velocidad, el codificador garantiza la estabilidad de la velocidad del motor, y la regla de rejilla calibra la posición de la mesa de trabajo en tiempo real para evitar errores de contorno .
Complementariedad técnica: equilibrio entre resolución y rango
Codificador:
Alta resolución (e . g ., 20- El codificador absoluto de bit tiene una resolución de 4096 × 1024 pulsos por revolución), pero la precisión de desplazamiento está limitada por la precisión del tornillo de plomo, que es adecuado para medir el ángulo de rotación y la velocidad .}
Regla de rejillas:
La resolución depende de la densidad de línea (e . g ., la precisión de una regla de rejilla de tono de 20 μm después de la subdivisión es 0 . 1 μm), y el rango puede cubrir varios metros (E . g.}, el viaje de una maquinilla), que es adecuada para la tabla adecuada). Medición del desplazamiento lineal de viaje largo.
Selección y coincidencia en aplicaciones prácticas
Selección de acuerdo con los requisitos de precisión
Escenarios de baja precisión: los tornos ordinarios, las máquinas de perforación, etc. ., se pueden cumplir solo con codificadores incrementales .
Escenarios de precisión media: los centros de mecanizado de uso general pueden usar codificadores de alta precisión (E . G ., 24- Bit Absolute) con tornillo de bola precarga para reducir los errores de transmisión .
Escenarios de alta precisión: las máquinas de herramientas de procesamiento óptico y el equipo de enlace de cinco ejes deben usar reglas de rejilla para construir un sistema de circuito completamente cerrado . algunos equipos de alta gama incluso usan codificadores duales (extremo del motor + tornillo de tornillo) y reglas de rejilla al mismo tiempo para lograr la retroalimentación triple .
Compensación entre costo y mantenimiento
Codador: bajo costo, instalación y mantenimiento simples (solo debe fijarse en el eje del motor), pero es necesario verificar regularmente si el acoplamiento está suelto (para evitar la desviación de medición de ángulo) .
Regla de rejillas: Alto costo (especialmente regla de rejilla de alta precisión), requisitos de instalación estrictos (necesitar garantizar el paralelismo de la rejilla a escala y el cabezal de lectura), y se requiere polvo y contaminación de fluido de corte, y el costo de mantenimiento es alto .
Resumen
El codificador es el "ojo" de la unidad del motor, responsable de la medición precisa y el control de velocidad del movimiento de rotación;
La regla de rejilla es la "regla" del banco de trabajo, que calibra directamente la precisión final del desplazamiento lineal .
In CNC machine tools, the two are integrated through the algorithm of the CNC system (CNC) to form a composite control mode of "semi-closed loop rough control + full closed loop fine control" to jointly ensure processing accuracy. For example, in mold processing, the encoder ensures the stability of the tool speed, and the grating ruler ensures the micron-level accuracy of the surface contour, and neither is indispensable .
A través de la colaboración de los dos, las máquinas herramientas de CNC pueden lograr un "posicionamiento preciso" y "corte estable" en movimiento de alta velocidad, que es la base técnica central del mecanizado de precisión moderno .
