摘要（yào）: 在數控車削中心 C 軸定位中增加圓光柵全閉環（huán）功能，通過定位阻尼增加係統的穩定性。為了提高（gāo）機（jī）床整體加工性能（néng），在伺服主電（diàn）機（jī） ( 主傳動) 的輸出軸增加 ZF 減速機，不僅使 C 軸（zhóu）作為聯動軸在車削過程中具有低速大扭矩，而（ér）且大大提高了機床的加工精度。同時，數控係（xì）統采用西門子 828D，通（tōng）過準確（què）、精密的智能控製使（shǐ）機床（chuáng）加工性能更加完善。
 
       關鍵（jiàn）詞: 數控車削中心; C 軸（zhóu）; 圓光柵; 加工精度
 
       目前，數控機床（chuáng）在加（jiā）工精度與車削速度上的（de）要求越來越高。數控車削中心主軸夾持工件旋轉時，有時需（xū）要對其旋轉位置有精確定（dìng）位。這時，開環、半閉環數控係統就（jiù）已經達不到加工要求。機床的加（jiā）工精度除了（le）由機床本身的機械結構、數控係統精度決定外，光柵尺（chǐ）的精度也是關鍵性元素之一。光柵尺作為數控係統的位（wèi）置檢測元件［2］，檢（jiǎn）測機床的直（zhí）線（xiàn）軸或者旋轉軸的實際位移是否與數控係統發出的指（zhǐ）令相符。旋轉軸配光柵尺 ( 相當於旋轉編（biān）碼器) ，使機（jī）床工作精度（dù）大大提高，這種（zhǒng）配置可以使機（jī）床加（jiā）工具有高（gāo）分辨率，並（bìng）且大大提高機床本身的抗幹擾性。圓（yuán）光柵采用的（de）製作材料是玻璃，使係統具有絕緣性（xìng）、防爆性、抗地磁（cí）幹擾性、耐高溫等特點，能夠（gòu）適應多種惡劣環境，不影響機床加（jiā）工精度［3］。所以，數控加工中心（xīn）進給軸使用光柵尺進行（háng）定位（wèi）很有必要（yào）。
 
      1 、數控車削中心（xīn）
 
      普通（tōng）車削中心（xīn） C 軸采用（yòng）半閉（bì）環（huán）係統進行定位，也就是使（shǐ）用電機（jī）編碼器，其（qí） C 軸結構見圖 1、2。
 

     
                    圖 1 車削中心 C 軸結構圖 ( 一)
  
             

                 圖 2 車（chē）削中心 C 軸結構圖（tú） ( 二（èr）)
   
      2 、圓光柵（shān）應用及係（xì）統參數設置
 
      2. 1 圓光柵功能介紹
 
      德國海德漢公司生產的內置軸承 ERA 係列角度編碼（mǎ）器采（cǎi）用實心光柵鼓［4］。安（ān）裝（zhuāng）在機床主軸上可以實現高速主軸，且定（dìng）位準確、滿足大直徑空心軸要（yào）求，軸速最高可達 10 000 min － 1。
 
      ERA4480C 主軸圓光（guāng）柵尺的信號周期為（wéi） 40 μm，1Vpp 增量信號，係統精度為 20 000 ± 3. 2' ( 線數) 。此型號光柵尺與西門子 828D 係統配合使用，主軸準確定（dìng）位可達到 0. 007 8° ( 實（shí）測數值)［5］。
 
      2. 2 數控係統參數設置（zhì）
 
      機床使用的數控係統為 SIEMENS 828D SL，其（qí）中 C 軸加入（rù）圓光柵時，設置係統參數時需要注意（yì）一下參數 30200 是編碼器 的 數（shù） 量; 31000 = 1 表 示（shì） 的是光柵尺; 30240 ［0］ = 1; 30240 ［1］ = 0。關（guān）於其他與光柵尺有關（guān）的參數需要根據實際車削精度作改動。
 
      2. 3 數控車削中心應用
 
      2. 3. 1 機床結構優化
 
      以數控車削中心為研究對象，對 C 軸結構進行優化。
 
      數控車削中心主軸電機傳動結構中，將光柵尺安裝在床頭箱端麵［6］，電機與主軸傳送帶之間增加ZF 減速機 ( 如（rú）圖 3 所示) ，使主軸在低速車削時具有大（dà）扭矩，同時當 C 軸車削做回擺運動時，定位精（jīng）度大大提高。除此（cǐ）外（wài），在機床圓光柵 C 軸加入了阻尼 ( C 軸阻尼) 。這種結構 ( 如圖 4 所示) 大大減少（shǎo）了機床在車削（xuē）過程中的抖動，機床可以（yǐ）做到精準停，停擺精度可以（yǐ）達到 1% 。阻（zǔ）尼夾持器的安（ān）裝需要（yào）對稱，兩（liǎng）邊的加持力度才平衡［7］，C 軸定位精度才越高。
 

     
                       圖（tú） 3 結構主視圖
 

                        圖 4 結構後視圖
   
      2. 3. 2 試車加工精度分析
 
      對工件進行圓弧（hú）加工，工件如圖 5 所示。隨（suí）機選擇優化前與優化後工件經（jīng）三坐標進行檢測。
  

      
  
                                       圖5 零件圖
   
      選（xuǎn）用特殊刀具對以上工件內弧進行加工［8］，要求工件加工精度小於等於 0. 01°。
 
      隨機挑選 7 件零件（jiàn）分（fèn）別在普通機（jī）床與優化後（hòu）的機床上進行車（chē）削，前（qián）後（hòu）工件加工精度誤差結（jié）果見表 1。
 
                        表 1 工件加工精度表 ( °)

      3、 結果
 
      從數控車削中心 C 軸結（jié）構優化前與優化後數據對比中可以得出: 優化後，工件的加工精度遠遠高於優化前。因此在 C 軸加入光柵尺、通過定位阻尼增加係統穩定性，可以提高機床的整體加工性能，大大提高（gāo）機床加工精度。

      4 、結論
 
      將 C 軸（zhóu）定位係統應用在數控車（chē）削中心中，機床主軸增加了圓光柵全閉環功能，同（tóng）時（shí）通過定位阻尼增加了係（xì）統的穩定性。整個機床在加工過程中（zhōng），不僅使主軸具有低速大扭矩（jǔ），同時也提高了機床的（de）加工精度。