几类典型光栅尺的性价比分析和使用要求简介 摘要：本文介绍了光栅尺的基本原理和分类。并列举了实际生产中的几种典型光栅尺，介绍了其技术参数、安装步骤和使用方法，通过比较，得出性价比分析。关键词：光栅尺；技术参数；摩尔纹 Abstract:This paper introduces the basic principle of grating ruler and classification. And enumerates several typical light in actual productio n.Grating ruler, introduces the technical parameters, the installation steps and method of use, by comparison, it is concluded that ratio of analysis. Keyword: grating ruler；technical parameters；Moore grain
1.光栅尺简介 光栅尺位移传感器（简称光栅尺），是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺位移传感器经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。例如，在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测，来观察和跟踪走刀误差，以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。 1.2光栅尺工作原理 光栅尺是通过莫尔条纹原理，通过光电转换，以数字方式表示线性位移量的高精度位移传感器. GBC系列光栅尺是由读数头、主尺和接口组成。玻璃光栅上均匀地刻有透光和小透光的线条，栅线为50线对/mm，其光栅栅距为0.02mm，采用四细分后便可得到分辩率为5μm的计数脉冲。一般的情况下，线条数按所测精度刻制，为了判别出运动方向，线条被刻成相位上相差90°的两路。当读数头运动时，接口电路的光电接收器分别产生A相和B相两路相位相差90°的脉冲波，输出信号再经过数显系统细分处理,分辨率是光栅周期除以信号细分数,经过电子信号细分处理分辨率可为5um或1um 。 1.2.1莫尔条纹 以透射光栅为例，当指示光栅上的线纹和标尺光栅上的线纹之间形成一个小角度θ，并且两个光栅尺刻面相对平行放置时，在光源的照射下，位于几乎垂直的栅纹上形成明暗相间的条纹，这种条纹称为“莫尔条纹”。严格地说莫尔条纹排列的方向是与两片光栅线纹夹角的平分线相垂直，莫尔条纹中两条亮纹或两条暗纹之间的距离称为莫尔条纹的宽度，以W表示。莫尔条纹W=ω /2* sin（θ/2）=ω /θ 。 1.2.2莫尔条纹具特征： (1)莫尔条纹的变化规律 两片光栅相对移过一个栅距，莫尔条纹移过一个条纹距离。由于光的衍射与
一、线性光栅尺选型 (1)准确度等级的选择数控机床配置线性光栅尺是了提 高线性坐标轴的定值精度、再复定位精度，所以光栅尺的准确度等级是首先要考虑的，光栅尺准确度等级有±0.01mm、±0.005mm、±0.003mm、±0.02mm。而我们在设计数控机床时根据设计精度要求来选择准确度等级，值得注意的是在选用高精度光栅尺时要考虑光栅尺的热性能，它是机床工作精确度的关键环节，即要求光栅尺的刻线载体的热膨胀系数与机床光栅尺安装基体的热膨胀系数相一致，以克服由于温度引起的热变形。 另外光栅尺最大移动速度可达120m/min，目前可完全满足数控机床设计要求；单个光栅尺最大长度为3040mm，如控制线性坐标轴大于3040mm时可采用光栅尺对接的方式达到所需长度。 (2)测量方式的选择光栅尺的测量方式分增量式光栅尺 和绝对式光栅尺两种，所谓增量式光栅尺就是光栅扫描头通过读出到初始点的相对运动距离而获得位置信息，为了获得绝对位置，这个初始点就要刻到光栅尺的标尺上作为参考标记，所以机床开机时必须回参考点才能进行位置控
制。
而绝对式光栅尺以不同宽度、不同问距的闪现栅线将绝对位置数据以编码形式直接制作到光栅上，在光栅尺通电的同时后续电子设备即可获得位置信息，不需要移动坐标轴找参考点位置，绝对位置值从光栅刻线上直接获得。 绝对式光栅尺比增量式光栅尺成本高20％左右，机床设计师因考虑数控机床的性价比，一般选用增量式光栅尺，既能保证机床运动精度又能降低机床成本。但是绝对式光栅尺开机后不需回参考点的优点是增量式光栅尺无法比拟的，机床在停机或故障断电后开机可直接从中断处执行加工程序，不但缩短非加工时间提高生产效率，而且减小零件废品率。因此在生产节拍要求格或由多台数控机床构成的自动生产线上选用绝对式光栅尺是最为理想的。 (3)输出信号的选择光栅尺的输出信号分电流正弦波信号、电压正弦波信号、TTL矩形波信号和TTL差动矩形波信号四种，虽然光栅尺输出信号的波形不同对数控机床线性坐标轴的定位精度、重复定位精度没有影响，但必须与数控机床系统相匹配，如果输出信号的波形与数控机床系统不匹配，导致机床系统无法处理光栅尺的输出信号，反馈信息、补偿误差对机床线性坐标轴全闭环控制无从谈起。在实践中确有输出信号的波形与数控机床系统不匹配
莫纳克变频器调试参数 1：F0-00控制方式选择1有速度矢量控制 F0-01命令选择1端子命令 F0-02速度选择1多段速 F0-05变频器输出的最大频率见主机铭牌实际参数 2：F1-00编码器类型选择0海德汉正余弦 F1-01额定功率见主机铭牌 F1-02额定电压见主机铭牌 F1-03额定电流见主机铭牌 F1-04额定频率见主机铭牌 F1-05额定转速见主机铭牌 3：F2-00 50 F2-01 0.5 F2-03 50 F2-04 0.5 F2-06电流环P值300（适用蒙他那利） F2-07电流环I值10（适用蒙他那利） 4：F3-04启动时间0.6秒 F3-05 0.6 F3-09预转矩选择5（说明书无） 5：F5-00FMR输出选择0无输出 F5-01DO1输出选择4变频器故障 F5-02DO2输出选择0无输出 F5-03RELAY输出选择5运行接触器控制 F5-04RELAY输出选择6抱闸接触器控制 该组参数一定要对应微机实际接线（详细功能参数见变频器使用手册） 6：F6-01检修速度3Hz F6-02爬行速度 1.4Hz F6-03中速11Hz F6-06高速15Hz 此组参数为1米/秒梯速主机对应值 F6-10爬行速度的减速时间选择 2 F6-11中速的减速时间选择 3 F6-14高速的减速时间选择 1 7：F7-01高速的减速时间 3 F7-05爬行速度的减速时间14 F7-09中速的减速时间 4 8：FA-00编码器脉冲数2048 9：FD-05 15% FD-06 0.2 FD-07 0.3 微机密码：工厂密码1：0000 工厂密码2：000139 设置好以上参数准备进行电机参数自学习（该款变频器电机电器参数与磁场定位一同完成）将F1-11设置为1（静态自学习），确认后变频器显示RUNE,并等待。此时按住检修下行按
海德汉光栅尺： 分类：海德汉光栅尺分为敞开式和封闭式两类：其中敞开式为高精度型。输出波形为正弦波，主要用于精密仪器的数字化改造。最高分辨率可达0.1μm;封闭式则主要用于普通机床，仪器的数字化改造，输出波形为方波。敞开式传感器由光栅尺和光栅读数头两部分组成。封闭式传感器由光栅尺、光栅读数头及壳体三部分整装部件。海德汉光栅尺按外型分类为小型尺，标准型尺、大型尺三类。海德汉光栅尺型号为GBC2-B30型(小型)、GBC2-B10型(标准型)、GBC2-B20型(大型)，大型尺最长可做到3000mm。 特点： 1、最先进可靠的光学测量系统，采用可靠耐用的高精度五轴承系统设计，保证光学机械系统的稳定性，优异的重复定位性和高等级测量精度。 2、传感器采用密封式结构，性能可靠，安装方便。 3、采用特殊的耐油、耐蚀、高弹性及抗老化塑胶防水，防尘优异，使用寿命长。 4、具体高水平的抗干扰能力，稳定可靠。 5、光源采用红外发光二极管，体积小寿命长。 6、采用先进的光栅制作技术，能制作各规格的高精度光栅玻璃尺(最长可做到3000mm)。 应用领域：海德汉光栅尺广泛应用于：数控加工中心，机床，磨床，铣床，自动卸货机，金属板压制和焊接机，机器人和自动化科技，生产过程测量机器，线性产品, 直线马达, 直线导轨定位等领域。 注意事项： (1)海德汉光栅尺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尺传感器壳体内部。 (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) 为保证光栅尺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) 海德汉光栅尺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，光栅尺传感器即失效了。 (7) 不要自行拆开光栅尺传感器，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尺传感器的精度;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) 海德汉光栅尺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。
电机采用绝对编码器时参数的配置 在选择电机型号的时候，注意选择编码器的类型为绝对编码器。MD30240[0]=4 反馈编码器类型 MD34200[0]=0 回参考点模式 3：光栅距离码回零
1：零脉冲，如编码器 0：不回参考点，如绝对编码器 2.第二测量系统采用绝对编码器参数的配置 MD30240[1]=4 反馈编码器类型 MD34200[1]=0 回参考点模式 3.绝对编码器回参考点的步骤： (1)设MD34210=1 (2)将机床切换到JOG-FEF（手动回参考点方式），按一下机床面板上的RESET 键，然后按住轴移动方向键“+”（当MD34010=1时按“+”，若MD34010=0时按“-”），此时机床不移动，并将侧位置设为机床零点，即坐标显示为零并出现回参考点完成的标志，数控系统会自动将偏置写到MD34090中，回完参考点后MD34210变为2，回参考点成功。 机床采用绝对编码器作为测量系统能在断电之后记住机床的坐标，不需要每次上电后回参考点，这就是采用绝对编码器的好处，但是注意同样容量的电机采用绝对编码器时会比采用普通的增量编码器的容量要降10%，这是选用带绝对编码器电机时需要注意的。绝对编码器分为多圈和单圈的，如过用绝对编码器作为直线轴的测量系统的话，必须采用多圈，常用的为4096圈，注意在机床轴的整个行程中，编码器旋转的圈数不能超过4096圈，否则会造成断电后无法记忆机床的坐标。 1.电机采用绝对编码器时参数的配置 在选择电机型号的时候，注意选择编码器的类型为绝对编码器。 MD30240[0]=4 反馈编码器类型 MD34200[0]=0 回参考点模式 2.第二测量系统采用绝对编码器参数的配置 MD30240[1]=4 反馈编码器类型 MD34200[1]=0 回参考点模式 3.绝对编码器回参考点的步骤： (1)设MD34210=1 (2)将机床切换到JOG-FEF（手动回参考点方式），按一下机床面板上的RESET 键，然后按住轴移动方向键“+”（当MD34010=1时按“+”，若MD34010=0时按“-”），此时机床不移动，并将侧位置设为机床零点，即坐标显示为零并出现
海德汉 海德汉编码器和海德汉光栅尺使用的各种参数 10 编程：Q参数
10.1原理和概述 你可以在一个零部件加工程序中编写同类零部件的程序，你只须输入称作Q参数的变量取代固定的数字值即可。 Q参数可以代表诸如以下的信息： □坐标值 □进给率 □RPM（重复数/分） □循环数据 Q参数也可以帮助你编写通过数学功能定义的外形轮廓。同时，你也可以使用Q参数根据逻辑状况执行机械加工步骤。与FK编程连用，可以将无法NC-兼容的外形轮廓与Q参数结合。 Q参数由字母Q和0到299之间的一个数字命名。其分组情况分为三类： 含义范围 普遍适用参数，适用于所有TNC内存 记忆的程序 Q0到Q99 为特殊TNC功能设定的参数Q100到Q199 主要用于循环的参数，适用于所有存 储在TNC内存中的程序 Q200到Q399 编程说明 在一个程序中可以混用Q参数和固定数字值。 Q参数可以被指定给-99.999,9999和+99 999.9999之间的数字值。TNC可以计算十进制小数点前57位到小数点后7位的范围（32位数据的计算范围相当于十进制数值4 294 967 296）。 一些Q参数总是被TNC指定给同样的数 据。例如，Q108总是被指定给当前刀具半 径，可参见368页的“预先指定Q 参数”。 如果你在OEM循环中使用Q60至Q99之间 的参数，须通过MP7251定义这些参数是 否仅用于OEM循环，还是全部适用。 338
调用Q参数功能 在编写零部件加工程序时，按下“Q”键（位于数字值输入 键盘，-/+键的下方）。然后，TNC会显示以下软键盘： 功能组软键盘 基础算术(指定,加减乘除,平方根) BASIC ARITHM. 三角函数功能TRIGO- NOME TRY 计算循环功能CIRCLE CALCU- LATION 如果/则条件,转移JUMP 其它功能DIVERSE FUNCTION 直接输入公式FORMULA 339
光栅尺调试增加第二测量回路及增加光栅尺功能 1．PLC 程序修改DB3x.DB1.5=0, DB3x.DB1.6=1 2．机床数据MD30200=2 N30200 $MA_NUM_ENCS[AX1]=2 N30240 $MA_ENC_TYPE[1,AX1]=1 N31000 $MA_ENC_IS_LINEAR[1,AX1]=1 N31010 $MA_ENC_GRID_POINT_DIST[1,AX1]=0.02 N31040 $MA_ENC_IS_DIRECT[1,AX1]=1 N32110 $MA_ENC_FEEDBACK_POL[1,AX1]=-1 N34060 $MA_REFP_MAX_MARKER_DIST[1,AX1]=500 如果为带距离编码的光栅尺： 3．PLC 程序修改DB3x.DB1.5=0, DB3x.DB1.6=1 4．机床数据MD30200=2 N30200 $MA_NUM_ENCS[AX1]=2 N30240 $MA_ENC_TYPE[1,AX1]=1 N31000 $MA_ENC_IS_LINEAR[1,AX1]=1 N31040 $MA_ENC_IS_DIRECT[1,AX1]=1 N32110 $MA_ENC_FEEDBACK_POL[1,AX1]=-1 MD34200 ENC_REFP_MODE=3 N31010 $MA_ENC_GRID_POINT_DIST[1,AX1]=0.04 ; MD34310 ENC_MARKER_INC =0.04 MD 34300 ENC_REFP_DIST=80 N34060 $MA_REFP_MAX_MARKER_DIST[1,AX1]=80 MD34320 ENC_INVERS[1] ;=0 光栅尺与机床同方向 MD34000 REFP_CAM_IS_ACTIVE =0 绝对光栅尺： 5．机床数据MD30200=2 N30200 $MA_NUM_ENCS[AX1]=2 N30240 $MA_ENC_TYPE[1,AX1]=4 N31000 $MA_ENC_IS_LINEAR[1,AX1]=1 N31010 $MA_ENC_GRID_POINT_DIST[1,AX1]=0.02 型号来定 N31040 $MA_ENC_IS_DIRECT[1,AX1]=1 N32110 $MA_ENC_FEEDBACK_POL[1,AX1]=-1 N34060 $MA_REFP_MAX_MARKER_DIST[1,AX1]=500 MD34200 ENC_REFP_MODE=0 MD34102 REF_SYNC-ENC=1 MD1030=18H 标定的步骤：和802D 一样 第二测量回路生效 第二测量回路生效 光栅尺分辩率 ；两个零脉冲之间的差值：两个零脉冲之间的距离；找参考点的最大距离=1 光栅尺与机床反方向 // 根据光栅尺的
摘要 随着数控机床在机床制造领域的普及，现代机床在加工速度、加工精度和可靠性方面都有了很大的提高。机床用光栅测量元件和数控系统是数控机床的两大核心部件，清楚地了解他们的发展趋势，对机床制造商和最终用户都有非常重要的意义。本文依据对海德汉光栅尺拆解后测绘的尺寸，利用solidworks2009对其进行了实体建模，并对光栅尺加工及安装工艺进行了研究和探讨。同时，本文阐述了光栅尺的概况，分类及工作原理，介绍了典型的海德汉光栅尺及海德汉公司的发展，提出了能提高光栅尺的测量精度的方法。 第1章绪论 1.1引言 在经济危机席卷全球的形式下，中国光栅尺制造商面临产品升级，寻求新发展的重要时期，制造出高性能光栅尺是光栅尺制造商共同的目标。实现该目标与很多因素都相关，本文仅从高性能机床所需的两个关键部件人手，介绍其最新发展供大家参考。结合HEIDENHAIN公司的在测量技术方面的深人研究，着重强调了光栅尺精度和测量技术的最新发展，包括:(1)单场扫描技术；(2) 光栅测量技术；(3)光栅尺位移传感器的概念及工作原理；(4 )光栅尺的加工工艺等。结合HEIDENHAIN数控系统，介绍了适合于高性能数控机床的最新数控技术，包括(1)高速加工;(2)五轴加工;(3)智能化;(4)友好人机界面。 1.2光栅测量系统的发展趋势及水平 光栅数字测量系统是数显机床、数控机床和测量机的重要组成部分，是由光栅传感器和光栅倍频器(插补和数字化电子装置)组成。光栅传感器是作为位移测量元件，光栅倍频器是对光栅信号进行电子细分和数字化处理。光栅编码器是利用刻划在各种各样载体(如玻璃、玻璃陶瓷、固态钢或钢带)上的光栅作为测量标准，并通过光电扫描进行分度，编码器的精度和温度特性可以通过刻划和选择载体来优化。光栅编码器又分为直线编码器(光栅尺)和圆编码器，而圆编码器又分为旋转编码器(作为旋转轴的反馈部件)和角度编码器(作为转台的角度测量部件)。对于编码器的结构又分为开启式的和封闭式的。它是以测量各个坐标的位移来实现对设备的数显和数控，因此测量系统的精度就决定了设备的精度。目前光栅数字测量系统的精度已有微米级、亚微米级和纳米级三个档次。 光栅测量系统的长处是性能稳定、可靠性好、精度高、测量范围大、使用方便、价格适中，和其他测量系统相比有着明显的优势，在当今国际市场上光栅测量系统要占到80%以上。目前光栅测量系统的侧量步距已达
HEIDENHAIN 德国【HEIDENHAIN】公司主要产品：HEIDENHAIN编码器、HEIDENHAIN光栅尺、HEIDENHAIN 封闭式光栅尺、HEIDENHAIN敞开式光栅尺、HEIDENHAIN长度计、HEIDENHAIN旋转编码器、HEIDENHAIN角度编码器、HEIDENHAIN光栅、HEIDENHAIN数控系统等。 HEIDENHAIN海德汉公司是一家研发、生产和销售高质量直线光栅尺和角度编码器，旋转编码器，数显装置和数控系统的制造商。HEIDENHAIN海德汉公司产品主要用于精密机床和电子元件的生产和加工设备。HEIDENHAIN公司的丰富经验、技术开发和制造的测量设备和数字控制，为工厂和生产的自动化奠定了基础和开拓了未来。德国HEIDENHAIN产品的应用范围十分广泛，几乎覆盖各行各业。HEIDENHAIN产品在中国钢铁及汽车等行业使用非常广泛，HEIDENHAIN系列产品广泛用于各大钢铁行业，HEIDENHAIN系列产品以其卓越的铸造工艺，多年来成熟稳定的品质，HEIDENHAIN长期以来对品质的严谨求精和不断创新的精神，成为众多同类产品中的佼佼者，受到广大用户的一致认可。德国HEIDENHAIN广泛应用于钢铁，汽车、机床、生产设备、自动化机器等领域。 德国海德汉公司在2001年成立了中国的子公司。由于海德汉公司有着几十年的精湛的技术和管理经验，使得我们能为中国市场提供优质的海德汉产品以及完善的服务。一流的技术、产品和服务使得海德汉在中国市场的业务发展非常迅速，目前我们的客户已经遍及全国工业、科研和教育等许多不同的领域。海德汉中国为了更进一步贴近客户的需求，海德汉中国按照德国海德汉的生产技术、管理经验和质量标准，这确保了海德汉德国的品质要求和服务理念在中国的贯彻和实施。为客户提供最优质的服务、品质最优良的产品。成为广大客户在发展各自事业过程中最紧密的伙伴。 HEIDENHAIN封闭式光栅尺 海德汉的封闭式光栅尺能有效防尘、防切屑和防飞溅的切削液，是用于机床的理想选择。铝质外壳和密封软条可以保护光栅尺、扫描单元和轨道免受灰尘、切屑和切削液的影响。扫描单元的运动轨道摩擦力很小，轨道内置在光栅尺上。它通过一个连轴器与外部的安装架连接，这个连轴器可以补偿光栅尺和机器轨道之间不可避免的对正误差。. 封闭式光栅尺的结构有标准光栅尺外壳适用于振动频率高且最大测量长度为30米，还有紧凑光栅尺外壳适用于安装空间小，最大测量长度为2040毫米。 HEIDENHAIN敞开式直线光栅尺 敞开式直线光栅尺设计用于需要高精度测量的机床和系统 典型应用包括： 半导体工业的测量和生产设备 PCB电路板组装机 超精密机床 高精度机床 测量机和比较仪，测量显微镜和其它精密测量设备 直接驱动 HEIDENHAIN长度计 海德汉的增量式长度计能在一个长的测量范围内提供很高的精度。这些坚固耐用的长度计根据不同的应用有不同的产品类型。他们在度量行业有广泛的应用，多点测量站、测试设备检测和位置测量装置。 选择海德汉公司的长度计的理由。
PLC部分 1.PLC的基本知识 PLC主要是用于辅助数控系统进行外部输入和输出的控制,完成相应的逻辑任务. PLC 程序的运行有几个特点：在执行下一行程序之前，前一行程序必须执行完毕。程序按顺序依次执行。PLC 程序在固定的时间间隔内重复运行。 2.Heidenhain的PLC Heidenhain的PLC同样具备一般PLC的特点. PLC 程序可以直接在系统中创建，也可以使用计算机软件PLCdesignNT 软键在PC 上创建。常见的PLC主要使用梯形图或是语句表进行PLC程序的编写,海德汉PLC除了一般PLC通常的逻辑控制语句还允许使用一些高级控制功能,因此采用的是语句表格式进行编写的,不支持梯形图. 3.学习PLC前的准备 a.HEIDENHAIN 数控系统和PLC 的接口关系： 图中NC指的是数控系统的数控部分，PLC指的是数控系统中的PLC部分，箭头表示数据的流向。从上图我们大体可以看出哪些数据该有PLC采集,哪些数据该有NC采集,对于PLC和NC各自采集的数据部分,他们是通过什么途径进行数据交换的. b.Heidenhain软件工具
虽然Heidenhain系统支持在线编写和修改PLC程序，但通常我们都是在个人电脑上进行离线编辑的。因此我们需要在电脑中安装相应的工具以便我们快捷的修改和编辑。 我们进行PLC编辑的主要工具有： PLCdesign (PLCdesignNT): 用于创建，编辑，管理PLC项目的主程序。 PLCtext: 用于管理，编辑PLC项目中的报警信息和提示信息的数据库程序。 IOconfig: 用于系统各组件配置(组态)的程序。 CycleDesign: 用于管理和编辑竖排软按键或OEM循环的程序。 BMXdesign: 用于制作软按键图标和帮助图形的程序。 TNCremo: 用于文件传输以及系统备份和还原的程序。 这些软件仅支持WindowsXP或Window7的32位系统，依次将上述所列程序安装在个人电脑中。 c.Heidenhain的基本程序 为了方便各个机床制造商更加快捷的上手使用Heidenhain数控系统,Heidenhain可以向机床制造商提供基本程序包，该基本程序包通过简单的配置可以适用于与各类常见机床，即使是复杂的机床，也只需在灵活掌握Heidenhain的PLC基本功能后，通过简单的修改和调整就能完成。本课程PLC部分以Heidenhain基本程 序为基础对PLC的使用进行讲解。TNC620目前最新的基本程序包是。将该基本程序解压缩到任意文件夹中，以便后续使用。打开基本程序解压缩后存放的文件夹，如果用户已经安装了b部分所指出的软 件，此时会看见。双击该文件，电脑会自动打开Heidenhain的PLC编程环境并载入Heidenhain 基本程序。 4.熟悉PLC编程环境
多轴加工技术工作室建设内容一览表 重点 设备 设备名称 技术要求 数量 四轴加工中心 1、行程 X = 1035 mm, Y = 560 mm, Z = 510 mm *2、快移速度 25 m/min *3、转速范围 20 – 8,000 rpm 4、交流主机,功率 13/9 kW / 17,43/12,06 hp *5、三维控制系统Siemens 840D SL 带ShopMill 硬件: SINUMERIK 840D SL 功能包括CNC ，HMI ，PLC ，闭环 控制环和通信系统，全部集成在一个NCU （数字数控单元）模 块中。操作，编程和显示软件全部集成在CNC 软件中，运行在 高负荷，多处理器的NCU 模块中。控制面板：带TCU （客户端）。 数控单元：NCU710.3 PN.内存系统：1 GB DRAM, 1MB SRAM. PLC ：PLC317-3 DP/PN. PLC 存储器：768 kB. 全新驱动系统Sinamics S120 Combi 提高动态性能和工作效率。 数控系统中包括安全功能 –带安全功能 控制面板： SlimLine SINUMERIK Operate SMART key :用于控制机床和数控系统访问权限的设备。 *显示器： 15" TFT 平板显示器768 x 1024像素的分辨率 键盘：全功能CNC 键盘。预读功能：数控系统提前99个NC 程序段检查方向变化（参数设置）。进给速度根据机床动态特性自动调整。轴数： 3轴直线插补，数字。2轴圆弧插补，螺旋线插补 用户存储器： 9 Mbyte 。程序存储扩展： 2 GB （C/F 存储卡） 操作界面：全新和改进的操作和编程界面SINUMERIK Operate 带ShopMill ，可切换DIN/ISO 。象形软键，图形化刀具显示，精确零点偏移显示。加工循环：钻孔和铣削循环，几何特性计算，带或不带补偿夹套攻丝，铰孔，阵列孔镗孔，槽，矩形和圆弧型腔铣削，测量循环。参数：数学函数： =,+,-,, /, sin α, cos α 编程：逻辑函数： (=,<>,>,>=,<,<=)。括号函数， tan α, arcus sin, arcus cos, tan, an, en, In, log, 数的绝对值，圆周率，取反，取整数，取小数，计算参数，全局用户参数（GUD ）， 局部用户参数（LUD ）。程序结构化：子程序，程序块重复，条 件跳转到标记位置，程序分组。坐标系统：直角坐标，极坐标。 坐标变换：平移，缩放，镜像，旋转。位置详细信息：所需值/ 实际值，直角坐标系中直线和圆弧待移动距离，绝对尺寸，毫 米或英寸显示和输入单位。轮廓接近和直线，切线或垂直于圆， 离开： 螺旋线 刀具表： 99把刀，刀具表数量由数据存储器容量限制 恒路径速度：相对刀具中心路径、相对切削刃 自由轮廓编程：自由图编程。方便操作：用菜单形式创建和设 置原点。手动操作： 通过将位置转到ShopMill 系统中，方便 3
数控机床的安装与调试 1、数控机床的选用原则 （1）实用性 （2）经济性 （3）可操作性 （4）稳定可靠性 2、数控机床选用的基本要点 （1）确定典型加工对象 （2）数控机床类型的确定 （3）机床主参数的选择 （4）机床的精度选择 （5）机床刚度的确定 （6）机床可靠性的确定 （7）关于机床的噪声和造型 （8）关于功能预留 3、数控机床从订购至交付使用的过程 工艺论证、选型——机床订购合同（商务、技术）——机床预验收——运抵工厂、安装调试——最终验收——交付使用 4、（数控）机床数控系统改造注意事项 （1）机床数控化改造功能的确定 （2）机床数控化改造与更新的性价比分析 （3）数控系统改造通常指数控装置，一般不含伺服装置和电机。 （4）数控系统、伺服装置、伺服电机、PLC等尽可能选用同一厂家的产品，易于维修与备件准备。 （5）同性能的数控系统，国外产品比国内产品价格高，西门子比FANUC贵，国内推荐使用北京凯恩帝数控、广州数控、武汉华中数控等系统，可用于车、铣床的改造。 （6）主轴控制选择交流伺服或变频器 （7）尽量不使用工控机改造机床，因软件是改造方人工有针对性编制的，易受制于人。（8）某些机床可改造为仅PLC控制无NC，可大大降低费用，仅有PLC编辑软件、PLC 通讯软件（PLC与计算机之间）、PLC人机界面软件如西门子WinCC软件。 （9）机械一定要大修，恢复机床几何精度，检修液压、气动、冷却液、润滑、排屑等装置。（10）通常，改造时将全闭环控制改为半闭环控制，理由：省钱，德国海德汉光栅尺每一延米约1万元；半闭环控制便于机床调试，全闭环控制时若机械调整不良，易产生振荡。 （11）机床主要零部件更换时要注明生产厂家、规格型号、数量等如滚珠丝杠螺母副、光栅尺、直线滚动导轨等。 （12）通常需重做电气柜，电气柜需考虑加装排风装置或电气柜空调。电气柜内电缆线、接触器、继电器、断路器等需更换，不能用洗衣粉清洗后再次使用，更换时需注明生产厂家、规格型号、数量等，如西门子、德力西系列产品。然后检查行程开关、接近开关等是否需要更换。
光栅尺的选型安装与 调试D E M O
一、线性光栅尺选型 二、 三、(1)准确度等级的选择数控机床配置线性光栅尺是了 提高线性坐标轴的定值精度、再复定位精度，所以光栅尺的准确度等级是首先要考虑的，光栅尺准确度等级有±0.01mm、±0.005mm、±0.003mm、±0.02mm。而我们在设计数控机床时根据设计精度要求来选择准确度等 级，值得注意的是在选用高精度光栅尺时要考虑光栅尺的热性能，它是机床工作精确度的关键环节，即要求光栅尺的刻线载体的热膨胀系数与机床光栅尺安装基体的热膨胀系数相一致，以克服由于温度引起的热变形。四、 五、另外光栅尺最大移动速度可达120m/min，目前可完全 满足数控机床设计要求；单个光栅尺最大长度为 3040mm，如控制线性坐标轴大于3040mm时可采用光栅尺对接的方式达到所需长度。 六、 七、(2)测量方式的选择光栅尺的测量方式分增量式光栅 尺和绝对式光栅尺两种，所谓增量式光栅尺就是光栅扫描头通过读出到初始点的相对运动距离而获得位置信 息，为了获得绝对位置，这个初始点就要刻到光栅尺的标尺上作为参考标记，所以机床开机时必须回参考点才
能进行位置控制。而绝对式光栅尺以不同宽度、不同问距的闪现栅线将绝对位置数据以编码形式直接制作到光栅上，在光栅尺通电的同时后续电子设备即可获得位置信息，不需要移动坐标轴找参考点位置，绝对位置值从光栅刻线上直接获得。 八、 九、绝对式光栅尺比增量式光栅尺成本高20％左右，机床 设计师因考虑数控机床的性价比，一般选用增量式光栅尺，既能保证机床运动精度又能降低机床成本。但是绝对式光栅尺开机后不需回参考点的优点是增量式光栅尺无法比拟的，机床在停机或故障断电后开机可直接从中断处执行加工程序，不但缩短非加工时间提高生产效 率，而且减小零件废品率。因此在生产节拍要求格或由多台数控机床构成的自动生产线上选用绝对式光栅尺是最为理想的。 十、 十一、(3)输出信号的选择光栅尺的输出信号分电流正弦波信号、电压正弦波信号、TTL矩形波信号和TTL差动矩形波信号四种，虽然光栅尺输出信号的波形不同对数控机床线性坐标轴的定位精度、重复定位精度没有影 响，但必须与数控机床系统相匹配，如果输出信号的波形与数控机床系统不匹配，导致机床系统无法处理光栅
SIEI ARTDrivel西威变频器调试指导性文件 钱伟 一．概述： 西威变频器是由意大利生产的一种高性能的驱动器，在国内最先是由西子OTIS应用的，在匹配同步电机方面有着独特的优越性:首先该驱动器的PI功能相当丰富，可以细分为4段（包括一个零速PI），而且宽度可调，所以在匹配无齿电机时可以不加予负载信号，启动不会有倒溜的情况发生;其次它内部有两套自整定程序：一是电机参数自整定，它可以自动的整定出电机的相间电感和电阻常数，避免了由于电机厂家提供电机参数不全而导致调试难度的提高；另一个是无齿定位自整定，该程序是检测编码器和电机磁极相对应的位置。二．配线说明： U1，V1，W1变频器的进线输入 U2，V2，W2变频器的输出 +BR1，-C 接制动电阻 1，2模拟量输入端 12（ENERGE）使能信号 13（FWD）正转 14（REV）反转 19（COM）公共端 36（SPD1）多段速1 37（SPD2）多段速2 38（SPD3）多段速3 80，82（DRIVE OK）故障输出 83，85（BRAKE）抱闸检测输出 由于变频器内部控制板的0V和变频器的地是连通的，而我们主板的0V和地是不连通的，所以有些地方的地不大好的情况下，变频器的0V和主板的0V就存在着压差，有时会导致主板反馈口或变频器分频卡的损坏。变频器控制板上（在分频卡后面）有个S24的跳线，将该跳线拔掉，变频器中的0V和地就分开了。 编码器：XS插座 分频卡EXP-E上的XF0端子 分频卡上的跳线S1，S2决定分频系数，1分频（S1-OFF，S2-OFF），2分频（S1-OFF，S2-ON），4分频（S1-ON，S2-OFF），8分频（S1-ON，S2-ON） 编码器接线：宁波欣达发到现场的编码器的插头是配KEB变频器的，所以匹配西威的话要将插头剪了重新接线，现场的编码器是海德汉的487型编码器 其接线如下：1（B-，红黑），3（R+，红），4（R-，黑），5（A+，绿黑），6（A-，黄黑），7（0V，白绿），8（B+，蓝黑），9（+5V，棕绿），10（C-，粉红），11（C+，灰），12（D+，黄），13（D-，紫） 注意：如果有问题的话，请将10和11以及12和13交换一下 编码器尽量选用海德汉的1387型号，而487编码器有些地方能匹配，有些地方却不行。 关于1387的接线请注意： 将插件正对着看，上面有凸出部分为TOP,上层为b,下层为a,从右到左分别使1到7； 其接线如下： 6b(A+),2a(A-),3b(B+),5a(B-),4b(R+),4a(R-),7b(C+),1a(C-),2b(D+),6a(D-), 1b(5V),5b(0V) 三．菜单和参数：(参数以宁波欣达的WYJ-D-250-1000S6同步主机为例) 主机参数：曳引轮直径410mm,梯速2.5m/s,曳引比：2：1
机床安装调试 1、机床的机、电装完工后，在通电前需进行安全检查。 上强电前将所有自动保护开关断开，检查所有管线的连接情况。如果油管没有接好要将润滑，液压电机等断开。 将NC系统的电源断开（24VDC）：拔下在NC板上的三个插头（24VDC）、显示面板上的一个插头（24VDC）。以免因电压不正常损坏主板和电子器件。 2、机床总电源上电后的电压检查。 总电源通电后，首先，分别检查三相电源电压是否是正常值，有无缺相；然后，逐级检查空开的电压（分断、合闸）是否正常；检查24VDC电源是否正常，断路器合闸前后的电压电否正常。 以上项目检查完成后，断开机床总电源。断开所有交流回路的断路器（空开），在断电的状态下插好NC系统的四个电源插头。准备机床和系统的通电工作。 3、机床和系统的通电 电源检查完成后，可以进行机床和系统的通电。NC系统上电后TNC I530进行数据更新和安装机床备份数据，数据通讯接口用Ethernet，进入TCP/IP设置界面设置IP地址：192.168.71.222，子网：255.255.255.0，进入NET设置的密码为：NET123。升级后的新版本为：340 490-003，升级后要删除旧的文件。传输软件为HDH的TNCremo. 4、机床系统数据传输 系统更新后，传输机床控制所需的文件和数据。在TNC 530硬盘下有\NC、\PLC等子目录，根据文件属性将数据文件传输到相应的目录。数据文件主要有，报警文件—Language；铣头补偿控制文件—KINEMAT（RTCP）；公司商标文件—Logo；PLC程序文件—960320011M.SRC；机床参数MP文件—MPLIST.SYS，MPNAME.MP；M功能定义文件—MGROUPS.SYS；数据设置信息文件—OEM.SYS（该文件要根据数据文件的安装路径、名称进行更改设置）；。。。。。。。。待整理 5、机床参数MP 定义PLC功能的NC参数：控制中用到的状态字。 MP4310.0 (W976) MP4310.1 (W978) MP4310.2 (W980) MP4310.3 (W982)
DVT350×20/32Q-NC数控双柱立式车床 技 术 规 格 书
1．机床主要用途及组成 机床主要用途 本机床适用于高速钢和硬质合金刀具，加工各种黑色金属、有色金属和部分非金属材料的工件。 在本机床上可完成粗、精车内外圆柱面、内外圆锥面、平面、曲面以及切槽、车螺纹等工序。 机床组成 机床主要由龙门架、主传动变速箱、工作台、横梁、横梁升降机构、数控刀架、刀架进给箱、液压系统、电控系统等组成 2．主要规格与参数 最大车削直径φ3500 mm 最大工件高度 2000 mm 最大工件重量 32t 工作台 2.4.1 工作台直径φ3150 mm 2.4.2 工作台转速级数无级机械二挡 2.4.3 工作台转速范围～63r/min 2.4.4 工作台最大扭矩 垂直刀架 2.5.1 垂直刀架进给量级数无级 2.5.2 垂直刀架进给量范围 -1000mmmin 2.5.3 垂直刀架快速移动速度 8000mm/min 2.5.4 垂直刀架最大水平行程-20～2015mm 2.5.5 垂直刀架滑枕垂直行程 1250 mm 2.5.6 垂直刀架滑枕截面尺寸 220×220mm 2.5.7 垂直刀架最大切削力 35kN 横梁行程 1500 mm 横梁升降速度 350 mm/min 横梁升降电机功率 11 kW
主电机功率 55kW 机床重量(约) 60t 机床外形尺寸(长×宽×高) 约7412×5460×7195mm 3．主要结构及性能 机床总体布局 本机床的总体布局为龙门式热对称结构。由左右立柱、联接梁和工作台底座构成框架式结构，经有限元法计算，使机床大件及整机具有高强度、高刚度、高吸振性的特点。 横梁在左、右立柱导轨上移动，由双轴伸交流电机驱动，经左右横梁升降箱、螺母丝杠传动，实现横梁上下移动，在横梁上设置一个垂直刀架，刀架为数控刀架，由交流伺服电机驱动。 机床立柱和工作台采用HT300，连接梁及横梁等采用HT250，采用高强度、低应力优质铸铁铸造，铸件经过相应的热处理加工，以消除铸造应力和加工应力。采用焖火、粗加工后回火、半精加工后振动时效处理的加工工艺。各部件的纵横筋板布置应合理可靠，使机床处于最好的受力状态，具备足够的刚度精度保持性。 龙门架 龙门架由左、右立柱及联接梁组成。左右立柱和工作台底座为热对称结构。 在龙门架的上部有左右升降箱由双轴伸交流电机驱动，通过齿轮副和蜗杆蜗轮副及双丝杠使横梁作升降移动。 机床横梁的上下移动设有相应的等高微调装置，保证横梁能同步升降。 主传动系统 主传动由一套立式直流主电机驱动，主电机与主传动箱传动经立轴机构变速结合主电机调速，实现车削时所需的转速范围。 机械二级变速由电磁滑阀控制油缸油路来变换，确保变速工作可靠，变速箱中全部齿轮采用淬火磨削工艺，从而使主轴获得相应的转速。以及高的传动精度及传动效率，并降低传动的振动与噪声。 工作台 工作台由工作台、工作台底座、主轴部件及传动机构组成，工作台和工作台底座为整体铸造加工。 工作台主轴采用固定型短主轴结构，在主轴上装有一套高精度双列短圆柱滚子轴承，其内孔具有1：12锥孔，通过调整径向间隙，以保证工作台高精度回转，并且有高的工作寿命。安装油膜预紧轴承提高油膜刚度，并有限制工作台最大浮升的作用。 工作台导轨为恒流静压导轨，由多头等量分油器(十二点等量分油器)对12个油腔恒流
海德汉光栅尺的安装流程及注意事项 海德汉光栅尺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、海德汉光栅尺线位移传感器安装基面 安装光栅尺传感器时，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、海德汉光栅尺线位移传感器主尺安装 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、光栅尺线位移传感器读数头的安装 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、光栅尺线位移传感器限位装置 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、光栅尺线位移传感器检查 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