德国HEIDENHAIN海德汉光栅尺在数控机床中常见故障与维修

2020/4/24 Heidenhain资讯来源：网络
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　　德国HEIDENHAIN海德汉光栅尺在数控机床中常见故障与维修

　　在现代数控机床中,为保证机床加工精度和速度的要求,检测装置作为核心部件扮演着重要角色。

　　目前检测元件主要有光栅尺,编码器,旋转变压器,测速发电机等。对于高精度的数控系统来说,光栅尺是必不可少的检测元件,由它来测定数控系统的位置和速度,发送反馈信号给CNC装置,它直接影响着数控机床的加工精度。

　　海德汉光栅尺在机加工设备中的应用*为*,且很具有代表性。

　　德国HEIDENHAIN公司是*著名的光栅尺生产厂家,其技术、品种、产量和市场占有率都居**水平,目前绝大多数全闭环结构的数控机床上均配套该公司的产品。

　　HEIDENHAIN公司生产的光栅检测系统,由栅尺部分和EXE(脉冲放大、整形及细分)两部分组成。光栅尺检测机床位移并送出位移量和位移方向信号到EXE进行放大、整形和电子细分,*后经长线驱动送入CNC,形成全闭环控制系统。

　　测量系统由光源、透镜、指示光栅、光电元件、信号处理电路以及标尺光栅组成。通常情况下,除标尺光栅外,光源、透镜、指示光栅、光敏元件和信号处理电路装在一个部件内,这个部件称为读数头。

　　海德汉光栅尺依据相对运动的原理来产生光信号,这些信号经过光电器件的转换处理后,用来检测机械装置的位移,。输出信号是由光源通过刻在直线尺或盘片的栅格线后,再经光电转换装置的处理产生的。

　　读数装置由光源、刻线玻璃与栅格窗、以及光电二极管接收装置组成。红外线光束被光电二极管接收前,先通过有刻线轨迹的板与栅格窗,有刻线轨迹的板与栅格窗,有刻线轨迹的板与栅格窗间的相对运动回产生正弦波形式的光波,这种光波经光电二极管接收后,会转换成*初始的电流正弦波信号,这些电信号的周期与栅距是一样的。

　　HEIDENHAIN海德汉光栅尺常见故障分析与处理

　　1.零件加工后超差某数控机床在加工完成后,发现零件出现超差现象,且机床无任何报警。由于机床无任何报警,且机床采用全闭环控制系统,在排除机床机械故障的前提下,如出现超差只有可能是系统定位及位置检测系统故障,即超差所在方向轴光栅尺故障。经过分析后,初步判断为机床位置环故障即电子光栅尺故障,简单来说就是数控系统发出定位指令,电机还没有运行到计算位置,然而系统位置由光栅尺决定,此时虽没有到达预定位置,但光栅尺认为此时已经到达预定位置,导致零件出现超差。根据上述分析,此类故障通常都是由于光栅尺或读数头脏污造成的,拆开所在轴护板,检查光栅尺及读数头外观,未发现异常,将光栅尺、读数头拆下后进行清理,重新安装后故障依然存在,这时判断是光栅尺或读数头硬件故障,更换读数头后故障依然存在,*后更换光栅尺后故障排除。

　　2.工作台移动记录返回到终点的数据不能回零，设备管理与维修在测量数据过程中丢数,即工作台移动全程记录的数据变小,而返回到终点数据也不能减计数到零。根据以往的经验分析,出现此故障的一个可能是信息处理电路的故障;另一个可能是读数头的故障。首先确定是读数头部分还是信息处理电路的故障。由于只是纵向工作台移动测量数据出错,其他方向测量数据正确,采用的方法是把纵向读数头的信号送到其他方向的信息处理电路,得到的测量数据仍然是错误的,由此可判断故障在读数头。把读数头的外壳打开后,光源灯亮,工作台移动时也能看到莫尔条纹在光敏元件上上下移动,于是怀疑光敏元件损坏,通过示波器测得差动放大器输出信号波形幅值较低(<2.5 V)。换上一个新的光敏元件后,故障依旧。之后发现透镜松动,则怀疑透镜的焦距、焦点改变。透镜支架上有调节透镜角度的螺钉),于是调节透镜角度,同时移动工作台,观察示波器波形,在改变透镜角度的过程中,其波形的幅值也随之改变,调节在一个*佳位置,使其波形幅值*大,此时测量数据也正确了。将透镜紧固后,故障排除。由分析得知,由于透镜的松动,使焦点的位置改变,虽然能看到莫尔条纹移动,但是光强的差别变小而使波形的幅值变小,从而使得记录数据的过程中出现丢数故障。

　　3.直线轴在运行中报警某数控机床的直线轴在运行中出现报警。由于振动或其他原因,造成机床在使用中读数头与光栅刻度尺间距变大,数控系统误认为光栅尺已坏所致。按光栅尺说明书的要求调整读数头与光栅尺的距离。读数头与光栅尺尺身之间的间距为1~1.5 mm,*好不超过2 mm。光栅尺的安装位置不合适,如安装在油池附近,油气等将光栅尺污染,这时要分别清洁光栅尺的定尺和动尺,在安装之后再进行光栅尺的调试才可使用。读数头的位置安装不合适,造成读数头损坏,更有甚者,光栅尺定尺内出现铝合金碎屑,光栅刻线出现损坏,造成光栅尺定尺的彻底报废。

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