摘要：现有技术中的机床系统的直线位移检测器安装在机床的移动部件上，其精度主要取决于位移检测装置的精度和灵敏度，位移检测的位置控制精度越高，机床定位精度越好，产生的加工精度越好。目前的直线位移检测器一般采用光栅尺进行测量，文章通过对CNC车床调整支架的结构设计，介绍了一种能够保证机床直线位移检测纵向进给移动，且调整方便的读数头调整支架，同时对读数头与支架之间的连接、调整方法进行了论述，从而达到实现机床位置检测全闭环控制的目的。
关键词：位移检测读数头调整支架
中图分类号：TG659
文献标识码：A
一、概述
众所周知，位置检测对数控机床的加工精度起着决定性的作用。随着CNC技术的不断发展，为了满足现代机械制造领域
的需求，CNC机床进给控制的位置检测，已由原来的半闭环被全闭环控制所取代。实践表明全闭环控制系统可以消除半闭环因传动环节所带来的的误差,而运动部件的实际位移可以时刻跟随指令值变化，并补偿其误差,使得实际工作位移更能够准确地反映指令位置，从而保证机床各坐标的运动具有很高的精度，消除上述误差，提高机床的定位精度、重复定位精度以及精度可靠性，达到预期加工目标。
目前,数控机床中应用较多的是以交流伺服电机作为驱动装置,以编码器作为检测元件，通过光栅尺对机床运动部件进行实时反馈,实现加工过程的全闭环控制。如下图直接测量位置检测全闭环控制系统组成所示。
二、读数头调整支架的结构设计与调整方法
读数头是直线位移检测装置的可移动部件，也称之为滑尺，调整支架的结构设计和读数头与调整支架的安装精度，对直线位移检测装置的控制精度有着很大影响。通常情况下读数头是经调整支架的连接，安装在机床的可移动部件上，从读数头到支架的连接基面有着平行性要求，且具有足够刚性和强度。同时由于读数头的工作特性，要求避免因温度变化，对直线位置检测系统带来的影响。不仅能使加工精度进一步完善，而且提高加工效率，光栅尺是光栅位移传感器的简称，
1.读数头调整支架连接的结构设计
读数头调整支架的连接结构，是保证机床直线位移检测正常工作的关键。原则上直线位移检测装置的纵向主尺安装在车床的床身上，安装基面要求加工，且有平行度要求。读数头通过二种调整支架与车床螺母支架刚性连接（见图1第1调整支架件2、第2调整支架件3和螺母支架件8所示）。调整支架材料的选择要求受热变形小，且与读数头及螺母支架安装基面均需达到规定平行度要求。
图1装配结构示意图中,1为读数头，2为第1调整支架，3为第2调整支架，4为紧固螺钉，5为床身，6为主尺，7为床身加工基面，8为车床螺母支架，9为位置调整孔。第1调整支架与读数头连接基面和第1调整支架与第2调整支架的连接基面、第2调整支架与车床螺母支架8的连接基面，均为刚性连接，各刚性连接基面都有加工要求，加工面到量并保证基面平行。第1调整支架2的二个基面之间和第2调整支架3的二个垂直基面之间，均焊有加强筋，提高支架强度并减少因受热产生的变形，为防止调整支架表面锈蚀，采取表面热处理措施。为了满足安装要求，二个调整支架各基面的位置调整，均设计了长条形位置调整孔9，见图2右视图所示。二种调整支架可以在前、后和上、下之间实现任意位置调节。
2.连接要求与调整方法
主尺6安装在车床的床身5上，床身加工基面7与读数头1基面有平行度要求。第1调整支架2与读数头1连接基面和第1调整支架2与第2调整支架3的连接基面、第2调整支架3与车床螺母支架8的刚性连接基面，有保证安装后的平行及垂直度要求。主尺6与读数头1相对位置之间有间隙和平行性要求。连接方式为：主尺6安装于床身加工基面7，读数头1与第1调整支架2调整基面，通过螺钉4紧固连接。第1调整支架2与第2调整支架3的连接基面及第2调整支架3与车床螺母支架8，通过螺钉4紧固连接。通过调整第1调整支架2和第2调整支架3的位置调整孔9的上、下和前、后位置的调节，达到各刚性连接基面的平行及垂直，以及主尺6与读数头1相对位置之间的间隙和平行性，并满足安装要求。
通常情况下调整好的读数头调整支架，不能随意拆卸，也不能任意改动主尺与读数头的相对间距，否则会破坏直线位移检测装置的精度，还可能造成主尺与读数头的相对摩擦，损坏定尺及读数头的镀层或栅线，从而造成直线位移检测装置的损坏。
三、结束语
产品实际应用表明，该读数头调整支架的结构设计合理，刚性好，受热变形小，调节方便，省力省时，无需任何特殊辅助工具，为直线检测器的位置精度调整和全闭环控制的实现提供了保证。
作者：闫恩刚，男,1960年生，高级工程师，主要从事数控机床产品设计及技术支持、设计咨询。
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