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　　在進行精密車削時，經常會發現表面不夠光滑，出現明顯的“刀紋”，需要使用細砂紙或油石進行后處理才能達到理想的外觀。本文介紹了通過采用銳鷹傳感更高精度的編碼器替換方案，解決了刀紋優化的難題，明顯改善了加工件的表面平整度。

　　文/浙江銳鷹傳感技術股份有限公司

　　1 “刀紋”成為車床加工效率和精度的“絆腳石”

　　車床是金屬切削機床中最主要的一種，在一般的機器制造工廠中以車床為主數量最多，也稱之為工業“母機”，是國家發展基石，它的質量與性能決定了一個國家的整體制造實力與發展水平。

　　加工精度和生產效率是車床行業的重要競爭因素。然而在實際操作中，數控車床的加工精度受到很多因素的影響，根據以往的研究，車床本身誤差所占比例約為45%到65%。

　　特別是在進行精密車削時，經常會發現表面不夠光滑，出現明顯的“刀紋”，需要使用細砂紙或油石進行后處理才能達到理想的外觀。

　　在對精度有較高要求的電鍍件加工中，必須格外小心，以免因處理不當而導致廢品產生，大大影響到車床加工的效率和品質。

　　2 “刀紋”產生的重要原因

　　機床伺服進給控制系統是機床加工中的核心控制系統，由控制器、編碼器、驅動器等組成。

　　其基本原理是通過編碼器的反饋信號，控制器能實時監測和控制機床的位置、速度和加速度等參數，從而實現對機床的高精度控制(圖1)。

　　圖1 伺服進給系統的構成

　　在半閉環的方式中，當伺服電機控制絲杠做反方向運轉的時候，會出現空隙的空運轉現象，這會造成反向間隙誤差。再有，在外力作用下，數控車床的傳動機構和運動機構會產生彈性變形。這樣就導致了加工部位與車床其他部位受力不均勻，從而造成了彈性間隙的發生。當編碼器的分辨率較低時，進給系統的位置反饋信號更不穩定，存在的誤差值則更大。

　　當編碼器的誤差曲線存在周期性誤差時，進給系統的位置反饋信號會出現低頻諧波，導致位置誤差值不斷跳動，機床在高速或低速移動時可能無法準確跟蹤預設的路徑，從而導致刀具與工件之間產生非預期的周期性振動。

　　這種振動在工件表面出現不規則的波紋狀或振紋圖案，即人們通常所說的“刀紋”(見圖2)，嚴重影響到加工質量。因此，提高編碼器精度是優化刀紋的關鍵所在。

　　圖2 刀紋表面

　　3 銳鷹傳感25bit光電絕對值編碼器，優化“刀紋”

　　銳鷹傳感采用國際領先的精度校正補償算法，將原始信號導致的諧波分類降到最低，得到絕對定位精度≤±15角秒的一流水平。銳鷹傳感25bit光電絕對值編碼器，絕對定位精度達±15角秒，重復定位精度達±1角秒，大大提高了進給系統的定位精度，減少了加工過程中產生的累積誤差，沒有了周期性的位置誤差跳動，頭疼的“刀紋”也就不復存在。

　　圖3 精度校正補償算法

　　銳鷹傳感產品推薦如下：

　　(1)SROA42系列25bit光電絕對值編碼器

　　圖4 SROA42系列25bit光電絕對值編碼器

　　SROA42系列25bit光電絕對值編碼器的主要特點如下，產品的規格參數見圖4：

　　? 進給軸25位高精度算法，低速穩，剛性強，大進給量切削抗擾動，光潔度佳;

　　? 一體結構，安裝方便;

　　? 直軸錐軸，選擇多樣;

　　? 精準定位，滿足需求。

　　圖5 SROA42系列規格參數

　　(2)SROA48系列機械多圈絕對值編碼器

　　圖6 SROA48系列機械多圈絕對值編碼器

　　SROA48系列機械多圈絕對值編碼器的主要特點如下，產品的規格參數見圖6：

　　? 性能同25位電子多圈一致，進給軸無需電池盒，避免因電池盒虧電防護損壞等位置丟失機床調刀，永不丟零，免維護少故障點;

　　? 機械多圈技術，無需電池維護;

　　? 光學25bit，高剛性、高響應、高定位精度;

　　? 兼容標準錐軸結構，高度保持29mm;

　　? 重復定位精度達±1角秒，絕對定位精度達±15角秒。

　　圖7 SROA48系列規格參數

　　4 應用案例

　　該項目為某大型車床加工企業提供更高精度的編碼器替換方案，明顯地改善了加工件的表面平整度。

　　圖8 生產現場圖

　　(1)客戶“痛點”

　　圖9 原加工件表面工藝

　　車床加工器件表面不平整，有明顯的“刀紋”，嚴重影響加工效率和產品品質(圖9)。

　　經排查，車床伺服進給控制系統中安裝的編碼器精度較低，無法提供足夠精細的位置反饋，導致車床運動控制不準確(圖10)，進而產生“刀紋”。

　　圖10 原編碼器速度波動

　　(2)銳鷹方案

　　銳鷹傳感為客戶提供了25bit高精度的SROA48系列機械多圈絕對值編碼器方案，產品高剛性，高響應，高定位精度，實現了更小的位置誤差和更精確的加工路徑(圖11)，大大提高了加工精度。

　　圖11 銳鷹SROA48系列編碼器速度波動

　　同時，SROA48系列采用機械多圈技術，無需電池維護，減少加工環境變動，有效地減少了環境帶來的雜散誤差，進一步提高了加工質量(見圖12)。

圖12 改善后的表面