线性光栅尺在数控机床中的应用与维修

石浩

（辽宁省本溪市本钢集团北营公司轧钢厂1780生产线生产准备作业区 117000）

摘 要： 线性光栅尺作为自动化设备，在实践应用中，能够直接测量出机械、机床所处的位置。但长期使用后，其内部零部件相互摩擦，势必会出现不同程度的故障，如何排除故障，确保光栅尺能够正常运转，确保产品生产质量受到了广泛关注。文章从线性光栅尺工作原理入手，对其在数控机床中的应用及维修进行分析。

关键词： 线性；光栅尺；数控机床；应用；维修

前言：近年来，传统工业实现了现代化、自动化转变，在数控机床位置检测系统当中，检测装置作为其中核心，能够确保机床加工精度，且能够协调好加工进度。线性光栅尺由先进技术作支撑，具有动态性、速度恒定等优势，能够为机床运转提供一定支持。因此加强对其应用及维修的研究具有现实意义，能够帮助我们进一步了解其应用，且能够针对机械存在的故障予以分析，提高机床加工质量及效率。

1、线性光栅尺工作原理

光栅尺，是一种建立在光栅光学原理基础之上，测量物体的直线位移、角位移。光栅尺相应速度较快，且精度高，在闭环控制、数显系统等方面应用非常广泛。目前，市面上所能见到的光栅尺种类丰富，根据不同的分类标准，分类情况也有所不同。如从计量层面来看，是由物理、计量两部分构成。而从材料上看，是由透射与反射光栅构成。

线性光栅尺依据相对运动原理，产生光信号后，经过光电器件进行转换处理，完成对机械装置位置变化的测量。而输出的信号，由光源通过刻在直线尺、盘片栅格线，再次转换回去，成为初始的电流正弦波信号，电信号周期与栅距保持一致。

2、线性光栅尺在数控机床中的应用

2.1伺服系统闭环控制应用

将线性光栅尺装置置于机床工作台上，测量出具体的位移量传送给CNC装置，与预期设定值进行比对，运用差值实现对位置的高效控制。在系统中，CNC能够各类误差予以补偿，提高跟随与定位精确度。针对数控机床中旋转进给轴来说，可以利用光栅检测角位移与速度，对其进行插补处理。如沿着坐标轴A作圆周运动的B周，进行换刀动作。

2.2机床数显应用

数控机床的应用能够提高工作效率，且能够提高产品质量，具有投资少、见效快优势。针对车床的改造，可以选择3米内光栅尺，经过改造后能够获得更好地应用效果。对于工具、万能等铣床，也可以采用线性光栅尺，在生产中能够及时了解具体的数值，且操作便利，精确度高。

2.3机床定位精度检测应用

针对半闭环控制机床而言，经过长时间运转后，受到机械磨损等因素的影响，会产生一定误差，导致加工精度下降，无法与预期目标保持一致。一般来说，设备在出厂前，常见会借助激光干涉等设备对仪器精度进行校准，但在数控机床生产中没有此类设备，对此，可以采用线性光栅尺，不仅能够降低成本，且能够测量丝杠螺距误差，为生产提供科学依据。在定位前，要排除振动等各类因素，使得数控机床得以运行，逐步消除温度等因素产生的不良影响[1]。此外，在实践应用中，还要提前设计好程序，确定针对性标准，以此来对误差进行高效补偿。

3、线性光栅尺在数控机床中应用维修

3.1测量控制板故障

针对该故障，维修人员要依据诊断技术手册，明确故障所在位置。如针对某加工中心西门子840系统，出现光栅尺硬件故障，当参数在200～240范围内，报警自动消除，对此我们可以判断，故障主要出现在光栅尺自身、测量板等部位。但由于光栅尺拆卸难度较大，对此我们对测量进行拆除处理后，将两个轴进行交换，发现故障在X轴上，最后借助万能表进行检测，发现故障在测量板上。为了确保光栅尺能够正常使用，需要更换测量板。

3.2测量数据丢失

系统运行中，一旦出现测量数据丢失情况，维修人员要给予足够的重视，否则无法为后续生产工作提供依据。如车床光栅尺经过改造后，Z轴在测量中出现了数据丢失的现象[2]。通常而言，此类故障主要在读数、电路两个部分。对调两个部分的信號，发现X轴数据丢失，故读数头是故障所在点，经过检查，主要是光敏元件不良，导致信号传输时受到了削弱。故我们将运用无水乙醇对光栅尺进行清洗，使光栅尺恢复正常。

3.3系统不定时报警

工作中系统出现不定时报警问题，维修人员可以重新启动NCK，根据诊断手册可知，出现报警的原因是X轴有效编码器硬件故障。由于数控机床主要是全闭环控制系统，故障出在光栅尺直接测量环节[3]。对此，我们要更换X轴伺服控制板等，对细节予以相应的处理。经过观察发现，粗加工时段报警频率较多，主要是机床振动幅度与故障存在密切联系，然后检测测量线路等，发现读数头一端母插针能够从孔内拔出，对此判断是内部插头出现了虚接触问题，振动幅度过大产生的报警。对此，我们要利用绝缘材料制作小型楔件，并对其进行焊接处理，使得插头保持稳固，以免出现故障。

结论：根据上文所述，目前，随着自动化技术不断发展，线性光栅尺在数控机床中的应用范围越来越广。但由于光栅尺是光学器件，在长期应用中，如果保养不当，极易发生故障。因此在实践操作中，操作人员要重视对光栅尺日常维护与保养，并针对不同的故障表现，采取相应的措施加以调整和维修，使得光栅尺始终保持良好状态，从而促进线性光栅尺功能有效发挥。

参考文献

[1]赵航，齐孟雷，武恒泽.线性光栅尺在数控机床中的应用与维修[J].科协论坛（下半月），2013，（09）：56-57.

[2]司聚朝，段露彬.光栅尺在数控机床中的应用[J].设备管理与维修，2012，（06）：40-41.

[3]田林红，王兴.光栅尺在机床中的应用与维修[N].漯河职业技术学院学报，2015，（05）：11-13.