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机床是制造业的母机,数控机床是机床产品的先进技术体现,特别是高档数控技术是装备制造业现代化的核心技术,是国家工业发展水平、综合国力的直接体现,此次展会汇集了当今世界机床发展和先进制造技术的最新成果,全面展示了我国数控机床产业近几年来高速发展的最新产品和技术。作为数控技术的重要环节——测量设备,在这次展会上展出了一批新技术、新产品,体现了当今测试计量技术发展动向和特点。 测量精度高 随着现代科技向高精度方向发展,机床作为装备工业的基础发展更应超前,而测量设备更由传统的微米、亚微米精度向着纳米量级精度方向发展。随着超精密加工技术的需要,数控精度愈来愈高,对测量设备的精度要求更高,这次展会展示了一批纳米量级的测量设备,除各种激光干涉仪外,光栅测量技术也达到纳米量级。如海德汉的LIP382超高精度直线光栅尺,其测量步距可以达到1nm。基于测量技术的发展,纳米量级的机床成为现实,如上海机床厂展出的纳米级精密微型数控磨床成为展会的一个亮点。测量速度高 现代制造业进行的是大规模、大批量、专业化生产,需要多参数、实时在线测量,故要求测试仪器的测量速度高、设备轻便、操作界面直观。如激光干涉测量技术作为精密测量的一种重要方法,各种激光干涉测量系统向着轻巧、便携、高测速的方向发展。雷尼绍XL-80干涉仪款型小巧,可提供4m/s最大的测量速度和50kHz记录速率,可实现1nm的分辨率;激光跟踪仪可实现快速数据采集与处理,有利于测量精度的提高。各种影像测量设备利用触摸屏可以方便直观地实现特征尺寸的测量。三维测量多样化 三维测量技术向着高精度、轻型化、现场化的方向发展。传统基于直角坐标的三坐标测量机经过50年的发展,其技术愈加成熟,测量更加快捷,功能更加强大。这次参展的国内外数十家坐标测量机生产厂商,各具特色,特别是国内很多厂家推出实用廉价的各种三坐标测量机,说明三坐标测量技术在我国已经走向全面实用化、特色化发展的道路。除直角坐标测量系统外,极坐标测量仪器体现出自身独特的优势,如FARO、ROMER等厂家生产的激光跟踪仪对大尺寸结构的装备现场具有方便灵活的特点。对于小尺寸测量,FARO、ROMER等生产的关节臂测量机因其低廉的成本、较高的精度、现场方便的操作等优势,在汽车等行业展现出广阔的应用前景。测量智能化 测量设备借助于计算机技术向着智能化、虚拟化的方向进一步发展。测量仪器的虚拟化、接口的标准化以及测量软件的模块化,加速了测量技术的发展,使测量仪器的应用更加方便、直观、智能。根据测量需求以及测量对象的不同,可基于同一软件平台使用不同的仪器协同工作,采用不同的测量软件模块,实现了广普测量仪器的网络化、协同化,提高了测量的自动化水平。在这次展会上,国内一些独立的测量软件公司进行了参展,对于测量设备的智能化、网络化具有推动作用。 这次展会展示了当今工业测量设备的新技术、新产品。但也同时看到,我国在测量仪器制造特别是高精度仪器制造方面缺乏自主创新的成果,一些高精度测量仪器在国内还没有相关单位能够生产。通过这次展会,对推动我国几何量测量设备的发展具有实际意义。
光栅数显测量系统是一种能自动检测和自动显示的光机电一体化产品,是改造旧机床,装备新机床以及各种长度计量仪器的重要配套件,是用微电子技术改造传统工业的方向之一。由于光栅数显测量系统具有精度高,安装及操作容易,价格低,回收投资快等优点而得到大量使用。为使广大用户能够更好地掌握运用好这一产品,本文以我公司生产的BG1/KG1型系列光栅线位移传感器为例,就其结构、原理、安装与维护作一介绍。一、结构 BG1/KG1系列光栅线位移传感器是我公司生产的主导产品之一,分为BG1型闭式结构和KG1型开启式结构两种类型。BG1型闭式结构的光栅尺为5线/mm,KG1型开启式结构的光栅尺为100线/mm。 KG1型开启式传感器的标尺光栅裸露在外,微型发光器件和接收器件都装在传感头里。它的精度较高,要求的工作环境条件高,通常运用于精密仪器及使用条件较好的数控设备上。BG1型闭式传感器的特点是发光器件、光电转换器件和光栅尺封装在紧固的铝合金型材里。发光器件采用红外发光二极管,光电转换器件采用光电三极管。在铝合金型材下部有柔性的密封胶条,可以防止铁屑、切屑和冷却剂等污染物进入尺体中。电气连接线经过缓冲电路进入传感头,然后再通过能防止干扰的电缆线送进光栅数显表,显示位移的变化。闭式光栅线位移传感器的结构及输出波形见图1、图2。 http://www.newmaker.com/nmsc/u/art_img1/200612/200612271602699406.gif图一http://www.newmaker.com/nmsc/u/art_img1/200612/200612271604153434.gif图二 BG1型闭式传感器的传感头分为下滑体和读数头两部分。下滑体上固定有五个精确定位的微型滚动轴承沿导轨运动,保证运动中指示光栅与主栅尺之间保持准确夹角和正确的间隙。读数头内装有前置放大和整形电路。读数头与下滑体之间采用刚柔结合的联接方式,既保证了很高的可靠性,又有很好的灵活性。读数头带有两个联接孔,主光栅尺体两端带有安装孔,将其分别安装在两个相对运动的两个部件上,实现主光栅尺与指示光栅之间的运动进行线性测量。二、基本原理 光栅位移传感器的工作原理,是由一对光栅副中的主光栅(即标尺光栅)和副光栅(即指示光栅)进行相对位移时,在光的干涉与衍射共同作用下产生黑白相间(或明暗相间)的规则条纹图形,称之为莫尔条纹。经过光电器件转换使黑白(或明暗)相同的条纹转换成正弦波变化的电信号,再经过放大器放大,整形电路整形后,得到两路相差为90o的正弦波或方波,送入光栅数显表计数显示。三、安装方式 光栅线位移传感器的安装比较灵活,可安装在机床的不同部位。 一般将主尺安装在机床的工作台(滑板)上,随机床走刀而动,读数头固定在床身上,尽可能使读数头安装在主尺的下方。其安装方式的选择必须注意切屑、切削液及油液的溅落方向。如果由于安装位置限制必须采用读数头朝上的方式安装时,则必须增加辅助密封装置。另外,一般情况下,读数头应尽量安装在相对机床静止部件上,此时输出导线不移动易固定,而尺身则应安装在相对机床运动的部件上(如滑板)。1、安装基面 安装光栅线位移传感器时,不能直接将传感器安装在粗糙不平的机床身上,更不能安装在打底涂漆的机床身上。光栅主尺及读数头分别安装在机床相对运动的两个部件上。用千分表检查机床工作台的主尺安装面与导轨运动的方向平行度。千分表固定在床身上,移动工作台,要求达到平行度为0.1mm/1000mm以内。如果不能达到这个要求,则需设计加工一件光栅尺基座。基座要求做到:①应加一根与光栅尺尺身长度相等的基座(最好基座长出光栅尺50mm左右)。②该基座通过铣、磨工序加工,保证其平面平行度0.1mm/1000mm以内。另外,还需加工一件与尺身基座等高的读数头基座。读数头的基座与尺身的基座总共误差不得大于±0.2mm。安装时,调整读数头位置,达到读数头与光栅尺尺身的平行度为0.1mm左右,读数头与光栅尺尺身之间的间距为1~1.5mm左右。2、主尺安装 将光栅主尺用M4螺钉上在机床安装的工作台安装面上,但不要上紧,把千分表固定在床身上,移动工作台(主尺与工作台同时移动)。用千分表测量主尺平面与机床导轨运动方向的平行度,调整主尺M4螺钉位置,使主尺平行度满足0.1mm/1000mm以内时,把M2螺钉彻底上紧。在安装光栅主尺时,应注意如下三点: (1) 在装主尺时,如安装超过1.5M以上的光栅时,不能象桥梁式只安装两端头,尚需在整个主尺尺身中有支撑。 (2) 在有基座情况下安装好后,最好用一个卡子卡住尺身中点(或几点)。 (3) 不能安装卡子时,最好用玻璃胶粘住光栅尺身,使基尺与主尺固定好。3、读数头的安装 在安装读数头时,首先应保证读数头的基面达到安装要求,然后再安装读数头,其安装方法与主尺相似。最后调整读数头,使读数头与光栅主尺平行度保证在0.1mm之内,其读数头与主尺的间隙控制在1~1.5mm以内。4、限位装置 光栅线位移传感器全部安装完以后,一定要在机床导轨上安装限位装置,以免机床加工产品移动时读数头冲撞到主尺两端,从而损坏光栅尺。另外,用户在选购光栅线位移传感器时,应尽量选用超出机床加工尺寸100mm左右的光栅尺,以留有余量。5、检查 光栅线位移传感器安装完毕后,可接通数显表,移动工作台,观察数显表计数是否正常。 在机床上选取一个参考位置,来回移动工作点至该选取的位置。数显表读数应相同(或回零)。另外也可使用千分表(或百分表),使千分表与数显表同时调至零(或记忆起始数据),往返多次后回到初始位置,观察数显表与千分表的数据是否一致。 通过以上工作,光栅传感器的安装就完成了。但对于一般的机床加工环境来讲,铁屑、切削液及油污较多。因此,光栅传感器应附带加装护罩,护罩的设计是按照光栅传感器的外形截面放大留一定的空间尺寸确定,护罩通常采用橡皮密封,使其具备一定的防水防油能力。四、使用注意事项(1)光栅传感器与数显表插头座插拔时应关闭电源后进行。 (2)尽可能外加保护罩,并及时清理溅落在尺上的切屑和油液,严格防止任何异物进入光栅传感器壳体内部。 (3)定期检查各安装联接螺钉是否松动。 (4)为延长防尘密封条的寿命,可在密封条上均匀涂上一薄层硅油,注意勿溅落在玻璃光栅刻划面上。 (5) 为保证光栅传感器使用的可靠性,可每隔一定时间用乙醇混合液(各50%)清洗擦拭光栅尺面及指示光栅面,保持玻璃光栅尺面清洁。 (6) 光栅传感器严禁剧烈震动及摔打,以免破坏光栅尺,如光栅尺断裂,光栅传感器即失效了。 (7) 不要自行拆开光栅传感器,更不能任意改动主栅尺与副栅尺的相对间距,否则一方面可能破坏光栅传感器的精度;另一方面还可能造成主栅尺与副栅尺的相对摩擦,损坏铬层也就损坏了栅线,以而造成光栅尺报废。 (8) 应注意防止油污及水污染光栅尺面,以免破坏光栅尺线条纹分布,引起测量误差。 (9) 光栅传感器应尽量避免在有严重腐蚀作用的环境中工作,以免腐蚀光栅铬层及光栅尺表面,破坏光栅尺质量。高创传感器公司生产的高精度位移传感器具有良好的电磁兼容性,技术指标优于国家标准,处于国内绝对领先地位。五、常见故障现象及判断方法1、接电源后数显表无显示 (1)检查电源线是否断线,插头接触是否良好。 (2)数显表电源保险丝是否熔断。 (3)供电电压是否 符合要求。2、数显表不计数(1)将传感器插头换至另一台数显表,若传感器能正常工作说明原数显表有问题。 (2)检查传感器电缆有无断线、破损。3、数显表间断计数(1)检查光栅尺安装是否正确,光栅尺所有固定螺钉是否松动,光栅尺是否被污染。 (2)插头与插座是否接触良好。 (3)光栅尺移动时是否与其他部件刮碰、摩擦。 (4)检查机床导轨运动副精度是否过低,造成光栅工作间隙变化。4、数显表显示报警(1)没有接光栅传感器。 (2)光栅
影像测量仪应用在各个不同的精密产品的行业中,是院校、研究所和计量检定部门的计量室、试验室以及生产车间不可缺少的计量检测设备之一。 影像测量仪的性能: 1、影像测量仪具备基本的点、线、圆、两点距离、角度等基本测量功能及坐标平移的功能,能满足基本的二次元测量要求。 2、花岗石底座与立柱,机构稳定可靠 3、影像测量仪的X、Y轴装有光栅尺,定位精确。 4、Z轴采用交叉导轨加配重块的全新设计,镜头上下升降受力均衡,确保精度。 5、LED冷光源(表面光合轮廓光)避免工件受热变形。 6、激光定位指示器,精确制定当前测量位置,方便测量。 7、影像测量仪可以使用OVMLite软件。 8、影像测量仪的镜头:3DFAMILY-S型0.7X-4.5X连续变倍镜头,影像放大倍率:28X-180X。