CNC加工中傳感器的基本要求:

1）抗干擾性強(qiáng)，可靠性高；

2）傳感器在速度和精度方面必須滿足標(biāo)準(zhǔn)和要求；

3）傳感器的使用和維護(hù)更加方便；

4）傳感器的成本較低。

不同類型的CNC加工對(duì)傳感器也有不同的要求。通常，高精度、中型CNC加工需要傳感器來(lái)保證精度，而大型CNC加工則需要傳感器來(lái)保證速度響應(yīng)性。

1、位移檢測(cè)的應(yīng)用

CNC加工中用于位移檢測(cè)的傳感器主要有直線光柵、脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等。

1）線性光柵的一些應(yīng)用

線性光柵是利用光的反射和投射現(xiàn)象制成的。它們通常用于位移檢測(cè)。它們比光學(xué)編碼器具有更高的識(shí)別能力和更高的檢測(cè)精度。它們廣泛應(yīng)用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。

在進(jìn)給驅(qū)動(dòng)過(guò)程中，光柵固定在床身上。滑架運(yùn)動(dòng)的實(shí)際位移直接反映在線性光柵產(chǎn)生的一些脈沖信號(hào)上。采用直線光柵檢測(cè)工作臺(tái)具體位置的伺服系統(tǒng)是全閉環(huán)控制系統(tǒng)。

2）脈沖編碼器的一些應(yīng)用

脈沖編碼器是一種速度傳感器或角位移傳感器，這種傳感器可以將機(jī)械旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換成一種電脈沖。脈沖編碼器有電磁式、接觸式、光電式三種。在上述三種脈沖編碼器中，光電式的應(yīng)用最為廣泛。x軸和z軸各有一個(gè)光點(diǎn)編碼器。主要用于數(shù)字位移和角位移的檢測(cè)。

3）解析器的一些應(yīng)用

旋轉(zhuǎn)變壓器是感應(yīng)微電機(jī)。在旋轉(zhuǎn)變壓器中，角位移與輸出電壓呈連續(xù)函數(shù)關(guān)系。轉(zhuǎn)子和定子共同構(gòu)成旋轉(zhuǎn)變壓器。具體來(lái)說(shuō)，旋轉(zhuǎn)變壓器由兩個(gè)轉(zhuǎn)子繞組、一個(gè)鐵芯和兩個(gè)定子繞組組成。轉(zhuǎn)子和定子上，有旋轉(zhuǎn)變壓器的次級(jí)繞組和初級(jí)繞組。

2.位置檢測(cè)的應(yīng)用

位置傳感器和位移傳感器有一定的區(qū)別。位置傳感器主要分為接近傳感器和接觸傳感器。

1）接觸式傳感器的應(yīng)用

接觸式傳感器的觸點(diǎn)通常是由兩個(gè)物體接觸并按壓來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的工作。常有限位開關(guān)和二維矩陣位置傳感器等。限位開關(guān)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，成本較低，工作可靠。運(yùn)行時(shí)若有物體接觸到行程開關(guān)，行程開關(guān)內(nèi)部觸點(diǎn)就會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程的控制。如果在x軸、y軸、z軸兩端配置行程開關(guān)，則行程開關(guān)將控制移動(dòng)范圍。二維矩陣位置傳感器安裝配置在機(jī)械手手掌內(nèi)側(cè)。傳感器主要用于檢測(cè)自身與物體的接觸位置。

2）接近開關(guān)的應(yīng)用

所謂接近開關(guān)是指當(dāng)某個(gè)物體與接近開關(guān)相距預(yù)定距離時(shí)，能夠發(fā)出“動(dòng)作”信號(hào)的一種開關(guān)。接近開關(guān)與物體之間不需要直接接觸。接近開關(guān)主要有霍爾式、自感式、電容式。在CNC加工中，接近開關(guān)主要用于控制工作臺(tái)行程、刀架選刀、油缸等。

在刀架選刀控制中，如下圖所示，從左到右的四個(gè)凸輪分別對(duì)應(yīng)接近開關(guān)SQ4～SQ1，形成四位二進(jìn)制碼。而每個(gè)代碼對(duì)應(yīng)一個(gè)刀位，如0110對(duì)應(yīng)6號(hào)刀位。接近開關(guān)SQ5用于奇偶校驗(yàn)，以減少錯(cuò)誤。刀架每旋轉(zhuǎn)一個(gè)刀位，就會(huì)發(fā)出一個(gè)信號(hào)。該信號(hào)與CNC系統(tǒng)的刀具位置指令進(jìn)行比較。當(dāng)?shù)都艿段恍盘?hào)與指令刀位信號(hào)相匹配時(shí)，表示選刀完成。

霍爾傳感器是利用霍爾現(xiàn)象制成的傳感器。當(dāng)鍺等半導(dǎo)體置于磁場(chǎng)中，電流沿一個(gè)方向流動(dòng)時(shí)，垂直方向會(huì)出現(xiàn)電位差，這就是霍爾現(xiàn)象。將小磁鐵固定在運(yùn)動(dòng)部件上。當(dāng)零件靠近霍爾元件時(shí)，會(huì)發(fā)生霍爾現(xiàn)象，從而判斷物體是否就位。

3、速度檢測(cè)的應(yīng)用

速度傳感器是一種將速度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感器。一方面，這種傳感器可以檢測(cè)線速度。另一方面，它還可以檢測(cè)角速度。CNC加工中常用的傳感器有脈沖編碼器和測(cè)速發(fā)電機(jī)。

脈沖編碼器每經(jīng)過(guò)一個(gè)單位角位移就產(chǎn)生一個(gè)脈沖。同時(shí)與定時(shí)器配合檢測(cè)角速度。測(cè)速發(fā)電機(jī)有兩種類型：直流測(cè)速發(fā)電機(jī)和交流測(cè)速發(fā)電機(jī)。測(cè)速發(fā)電機(jī)具有以下兩個(gè)特點(diǎn)。首先，測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸出電壓之比的斜率較大。其次，速度與測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓之間存在線性關(guān)系。

一般情況下，速度傳感器主要用于CNC加工中數(shù)控系統(tǒng)伺服單元的速度檢測(cè)。

4、壓力檢測(cè)的應(yīng)用

壓力傳感器是一種將壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感器。根據(jù)壓力傳感器的工作原理，可分為電容式、壓電式、壓阻式傳感器。

壓力傳感器是檢測(cè)固體和氣體之間的一種相互作用能的統(tǒng)稱。電容式壓力傳感器的兩個(gè)電極之間的距離和電極面積決定了傳感器的電容。電容式壓力傳感器因其性能穩(wěn)定、靈敏度高而廣泛應(yīng)用于CNC加工中。

壓力傳感器可以檢測(cè)CNC加工中工件的裝夾情況。如果設(shè)定值大于夾緊力，則夾緊的工件會(huì)松動(dòng)。同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)并停止工作。另外，壓力傳感器還可以用來(lái)檢測(cè)車刀切削力的一些變化。

5、溫度檢測(cè)及應(yīng)用

溫度傳感器是將溫度轉(zhuǎn)換成另一種信號(hào)和電阻值的裝置。您通?？吹降氖菬崦綦娮鑲鞲衅骰驘嶙鑲鞲衅?。溫度傳感器檢測(cè)CNC加工內(nèi)的溫度，然后進(jìn)行相應(yīng)的過(guò)熱保護(hù)和溫度補(bǔ)償。

CNC加工在運(yùn)行過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)部件的切削和電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)都會(huì)產(chǎn)生不同程度的溫度。而且熱量也不容易盡快散去。這種現(xiàn)象在很大程度上影響了零件的加工精度。為了避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，在CNC加工的一些易受溫度影響的部位安裝溫度傳感器。此設(shè)置可以將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。傳送到數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行一定的溫度補(bǔ)償。

另外，在電機(jī)等一些設(shè)備或部件需要過(guò)熱保護(hù)的區(qū)域，應(yīng)安裝相應(yīng)的溫度傳感器，以提供一定的過(guò)熱保護(hù)。

6.刀具磨損監(jiān)測(cè)

刀具磨損會(huì)在一定程度上影響工件的表面粗糙度和尺寸精度。因此，為了避免CNC加工出現(xiàn)上述現(xiàn)象，有必要對(duì)刀具磨損進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)測(cè)。當(dāng)?shù)毒吣p時(shí)，機(jī)床主軸電機(jī)的負(fù)載會(huì)增加。同時(shí)，電機(jī)的電壓、電流也會(huì)隨之變化，電機(jī)的功率也會(huì)發(fā)生變化。功率變化由霍爾傳感器檢測(cè)。當(dāng)斷電后數(shù)控系統(tǒng)報(bào)警、機(jī)車停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)立即調(diào)整或更換刀具。