机床定位装置

机床定位装置是工作台实现精密定位的关键技术之一，选择合适的定位方案尤为重要。为解决高速度、大行程和高精度之间的矛盾，采用了步进电机直接驱动滚珠丝杆副传动的定位装置。该装置具有结构简单、响应快和成本低等特点。

机床定位装置的主体由坐标轴X 和测头( 带有光栅尺读数头) 组成。坐标轴X 是固定的机械部分，由步进电机、丝杠、直线导轨和光栅尺构成; 测头是可动的机械部分，沿导轨X 轴方向移动。测头在固定的导轨上移动，导轨两端各安装一个限位开关传感器，中间安装一个绝对零点传感器。光栅读数头运动到限位开关传感器位置时会产生一个到位脉冲信号，控制系统根据该脉冲信号关闭步进电机，测头停止运动; 光栅读数头运动到绝对零点传感器位置时会产生一个零位脉冲信号，该脉冲信号使光栅尺计数器清零。

机床定位装置的光栅尺细分辨向计数电路、ARM 控制模块、LED 显示、串口传输模块和PC 机构成。ARM 通过串口接收上位机指令，然后根据指令控制步进电机运动，测头( 带有光栅读数头)所测的坐标轴X 上的实际值，通过现场可编程逻辑阵列FPGA( field programmable logic gate array) 实现的信号检测电路，实时反馈给ARM 并在LED 上显示。由于测头运动停止时会产生惯性，因此，当实际值到达理论阈值时需关闭步进电机，测头停止运动。

测头的水平运动由底座上的步进电机驱动，具有无级调速、可控硅整流和正/反向可切换的特点，运动最高速度为38 mm/s。坐标位置的检测采用光栅尺。该光栅尺基于非接触光学原理，具有很高的精度(±1μm) 和分辨率( 0.25μm) 。