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加工需要傳感器來保證精度，而大型CNC加工則需要傳感器來保證速度響應(yīng)性。

1、位移檢測的應(yīng)用

CNC加工中用于位移檢測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。它們比光學(xué)編碼器具有更高的識別能力和更高的檢測精度。它們廣泛應(yīng)用于動態(tài)測量。

在進(jìn)給驅(qū)動過程中，光柵固定在床身上?；苓\(yùn)動的實(shí)際位移直接反映在線性光柵產(chǎn)生的一些脈沖信號上。采用直線光柵檢測工作臺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軸各有一個光點(diǎn)編碼器。主要用于數(shù)字位移和角位移的檢測。

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。具體來說，旋轉(zhuǎn)變壓器由兩個轉(zhuǎn)子繞組、一個鐵芯和兩個定子繞組組成。轉(zhuǎn)子和定子上，有旋轉(zhuǎn)變壓器的次級繞組和初級繞組。

2.位置檢測的應(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)通常是由兩個物體接觸并按壓來進(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)比較簡單，成本較低，工作可靠。運(yùn)行時若有物體接觸到行程開關(guān)，行程開關(guān)內(nèi)部觸點(diǎn)就會產(chǎn)生動作，從而實(shí)現(xiàn)整個過程的控制。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)某個物體與接近開關(guān)相距預(yù)定距離時，能夠發(fā)出“動作”信號的一種開關(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，從左到右的四個凸輪分別對應(yīng)接近開關(guān)SQ4～SQ1，形成四位二進(jìn)制碼。而每個代碼對應(yīng)一個刀位，如0110對應(yīng)6號刀位。接近開關(guān)SQ5用于奇偶校驗(yàn)，以減少錯誤。刀架每旋轉(zhuǎn)一個刀位，就會發(fā)出一個信號。該信號與CNC系統(tǒng)的刀具位置指令進(jìn)行比較。當(dāng)?shù)都艿段恍盘柵c指令刀位信號相匹配時，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)體置于磁場中，電流沿一個方向流動時，垂直方向會出現(xiàn)電位差，這就是霍爾現(xiàn)象。將小磁鐵固定在運(yùn)動部件上。當(dāng)零件靠近霍爾元件時，會發(fā)生霍爾現(xiàn)象，從而判斷物體是否就位。

3、速度檢測的應(yīng)用

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

脈沖編碼器每經(jīng)過一個單位角位移就產(chǎn)生一個脈沖。同時與定時器配合檢測角速度。測速發(fā)電機(jī)有兩種類型：直流測速發(fā)電機(jī)和交流測速發(fā)電機(jī)。測速發(fā)電機(jī)具有以下兩個特點(diǎn)。首先，測速發(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。

4、壓力檢測的應(yīng)用

壓力傳感器是一種將壓力轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器。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，則夾緊的工件會松動。同時，系統(tǒng)會發(fā)出警報(bào)并停止工作。另外，壓力傳感器還可以用來檢測車刀切削力的一些變化。

5、溫度檢測及應(yīng)用

溫度傳感器是將溫度轉(zhuǎn)換成另一種信號和電阻值的裝置。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CNC加工內(nèi)的溫度，然后進(jìn)行相應(yīng)的過熱保護(hù)和溫度補(bǔ)償。

CNC加工在運(yùn)行過程中，運(yùn)動部件的切削和電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)都會產(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)置可以將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號。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，以提供一定的過熱保護(hù)。

6.刀具磨損監(jiān)測

刀具磨損會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，有必要對刀具磨損進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)測。當(dāng)?shù)毒吣p時，機(jī)床主軸電機(jī)的負(fù)載會增加。同時，電機(jī)的電壓、電流也會隨之變化，電機(jī)的功率也會發(fā)生變化。功率變化由霍爾傳感器檢測。當(dāng)斷電后數(shù)控系統(tǒng)報(bào)警、機(jī)車停止運(yùn)轉(zhuǎn)時，應(yīng)立即調(diào)整或更換刀具。