传感器在数控机床中的应用
随着数控机床和传感器的不断更新和发展，由于具有高精度、高速、高效、安全可靠的特点，数控机床在制造技术和设备更新的过程中迅速在企业中普及。数控机床是装有程序控制系统的自动化机床，它能使机床按照程序运动和加工零件。它集成了机械、自动化、计算机、测量和微电子等最新技术，并使用了各种传感器。下文讲解了传感器在数控机床中的应用。
传感器的定义
传感器（测量元件；transducer）是能够感觉到规定的测量值，并按照一定的规则转换成可用的输出信号的装置。传感器一般由三部分组成:敏感元件、转换元件、基本转换电路。传感器是一种能够检测和感知外部信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学成分（如烟雾）的物理装置或生物器官。它还将检测到的信息传输到其他设备或器官。传感器满足信息传输、处理、存储、显示、记录和控制的要求。它是实现自动检测和自动控制的第一个环节。
传感器的功能
传感器的功能经常与人类的五种感觉器官相比较:光敏传感器-视觉、声敏传感器-听觉、空气传感器-嗅觉、化学传感器-味觉、压力传感器、温度传感器、流体传感器-触觉
敏感部件的分类:
① 物理学，以力、热、光、电、磁、声等物理效应为基础。
② 化学，基于化学反应的原理。
③ 生物学，以酶、抗体、激素等分子识别功能为基础。
通常，根据其基本的传感功能，可以分为十大部件，如热元件、光敏元件、气体传感器、力传感器、磁传感器、湿度传感器、声传感器、辐射传感器、颜色传感器、味觉传感器。
传感器在数控机床中的应用
数控机床传感器的基本要求：1）抗干扰能力强，可靠性高；2）传感器在速度和精度方面必须满足标准和要求；3）传感器的使用和维护更加方便；4）传感器的成本更低。
1、位移检测的应用
数控机床中用于位移检测的传感器主要有线性光栅、脉冲编码器和旋转变压器。
1）线性光栅的一些应用
线性光栅是利用光的反射和投射现象制成的。它们通常用于检测位移。它们比光学编码器具有更高的识别能力和更高的检测精度。它们广泛应用于动态测量中。
在进给驱动过程中，光栅固定在床身上。滑架运动的实际位移直接反映在线性光栅产生的一些脉冲信号上。
2）脉冲编码器的一些应用
脉冲编码器是一种速度传感器或角位移传感器，这种传感器能将机械旋转角度转换成一种电脉冲。有三种类型的脉冲编码器，即电磁，接触和光电。在上述三种脉冲编码器中，光电式应用最为广泛。x轴和z轴各有一个光点编码器。它主要用于检测数字和角位移。
3）旋转变压器的一些应用
分解器是一个感应微电机。在旋转变压器中，角位移和输出电压是连续的函数关系。转子和定子一起构成了一个分解器。具体来说，旋变器由两个转子绕组、一个铁芯和两个定子绕组组成。在转子和定子上，分解器的次级绕组和初级绕组。
2、位置检测的应用
位置传感器和位移传感器是有一定区别的。位置传感器主要分为接近传感器和接触传感器。
1）接触传感器的应用
接触式传感器的触点通常由两个物体接触并按压，进行相应的工作。经常有限位开关和二维矩阵位置传感器等等。该限位开关结构相对简单，成本低，运行可靠。如果在运行过程中有物体触碰到行程开关，行程开关的内部触点就会产生动作，从而实现对整个过程的控制。如果行程开关配置在x轴、y轴和z轴的两端，则行程开关将控制移动范围。二维矩阵位置传感器安装配置在机械手手掌的内侧。传感器主要用于检测自身与物体的接触位置。
2）接近开关的应用
所谓接近开关，是指当某个物体与接近开关相隔预定距离时，能发出“动作”信号的一种开关。接近开关和物体之间不需要直接接触。接近开关主要有霍尔式、自感式和电容式。在数控机床中，接近开关主要用于控制工作台的行程、刀架的选刀、油缸。
在刀架选刀控制中，如下图所示，四个凸轮从左到右分别对应接近开关SQ4~SQ1，组成四位二进制码。每个代码对应一个刀位，如0110对应6号刀位。接近开关SQ5用于奇偶校验，以减少错误。刀架每旋转一个刀位，就发出一个信号。该信号与CNC系统的刀具位置命令进行比较。当刀架的刀具位置信号与指令刀具位置信号匹配时，意味着刀具选择完成。
3、速度检测的应用
速度传感器是一种将速度转换成电信号的传感器。一方面，这种传感器可以检测线速度。另一方面，它还可以检测角速度。数控机床中常用的传感器有脉冲编码器和测速发电机。每当单位角位移经过时，脉冲编码器产生一个脉冲。同时配合定时器检测角速度。有两种类型的测速发电机:DC和交流测速发电机。测速发电机有以下两个特点。首先，测速发电机的速度与输出电压之比的斜率相对较大。第二，测速发电机的速度和输出电压之间存在线性关系。一般情况下，速度传感器主要用于数控机床中数控系统伺服单元的速度检测。
4、压力检测的应用
压力传感器是检测固体和气体之间一种相互作用能的统称。两个电极之间的距离电容式压力传感器并且电极面积决定了传感器的电容。电容式压力传感器因其性能稳定、灵敏度高而广泛应用于数控机床中。压力传感器可以检测数控机床中工件的夹紧情况。如果设定值大于夹紧力，被夹紧的工件将变松。同时，系统会发出警报并停止工作。此外，压力传感器还可用于检测车刀切削力的一些变化。
5、温度检测和应用
温度传感器是一种将温度转换成另一种信号和电阻值的装置。你通常看到的是电热调节器传感器或热电阻传感器。温度传感器检测数控机床内的温度，然后进行相应的过热保护和温度补偿。
6、工具磨损监控
刀具磨损会在一定程度上影响工件的表面粗糙度和尺寸精度。因此，为了避免数控机床出现上述现象，有必要对刀具磨损进行相应的监控。当刀具磨损时，机床主轴电机上的负载会增加。同时，电机的电压和电流也会相应变化，电机的功率也会发生变化。霍尔传感器检测到功率变化。当电源变化到CNC系统报警，机车停止运行时，应立即调整或更换刀具。
