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机床与数控加工中的传感器

位置是光栅尺与编码器的工作。位置能否保持准确,取决于主轴、液压与冷却液周围的温度、压力与振动测量。

测量图谱

被测量典型传感器信号本站计算器
主轴轴承与壳体温度轴承座或壳体内的 PT100电阻,三线制或四线制PT100 / PT1000 计算器
电机绕组温度定子内的 PT1000 或热敏电阻电阻PT100 / PT1000 计算器
液压夹紧与配重压力压力变送器或压力开关4–20 mA4–20 mA 换算器
高压冷却液压力变送器4–20 mA,bar 或 psi压力单位换算器
主轴与各轴振动主轴壳体上的加速度传感器mV/g,按速度 mm/s 评估振动换算器
冷却液与润滑油罐液位静压式或浮子式液位传感器4–20 mA 或开关量液位转压力计算器
传感器的过程连接G 1/4、G 1/2、NPT 与公制螺纹螺纹标准过程连接螺纹识别
防冷却液与切屑传感器与连接器的防护等级IP 代码IP 防护等级解码器
切削力与夹紧力应变片式或压电式力传感器mV/V 桥路,或电荷应变片电桥计算器
轴位置直线光栅尺与旋转编码器数字信号脉冲输出计算器
刀具与工件测头触发式测头与激光测头开关量或数字信号本站暂无

位置在别处测量

机床用直线光栅尺与旋转编码器定位各轴,用触发测头检查工件。这些是自带接口的数字系统,本站没有针对它们的计算器。决定测量位置在一个班次内能否保持准确的,是第二层传感器:主轴与机身周围的温度、液压与冷却液中的压力、轴承处的振动。

温度:主轴与电机

热是大多数机床中最大的误差来源。钢材每开尔文每米膨胀约 11 至 12 µm,因此升温 10 K 的主轴壳体会使刀具移动一个在微米级允差下不可忽略的量。轴承座与壳体因此装有 PT100 传感器,既保护轴承,也为热补偿提供输入。PT100 在 60 °C 时读数为 123.242 Ω;PT100 计算器可双向换算,并显示元件等级的允差——那是两支传感器预期一致程度的上限。

电机绕组装有 PT1000 或热敏电阻。PT1000 在 150 °C 时读数为 1573.25 Ω。较老的驱动器是为 KTY 硅传感器设计的,其曲线不同;除非驱动器设置为 PT1000,否则不能用 PT1000 替代。

压力:液压与冷却液

液压夹紧、刀具松开与配重回路用压力变送器或压力开关监视。0 至 250 bar 的变送器在 12 mA 时读数为 125 bar;4–20 mA 换算器做缩放换算,并标记超出有效信号范围的电流——断线正是这样表现出来的。

主轴内冷以高压运行,其规格混用单位:70 bar 等于 1015 psi。压力换算器一次显示全部单位。

振动:轴承与平衡

主轴状态用壳体上的加速度传感器监视。传感器报告加速度,而机械振动限值通常以 RMS 速度表示。两者由频率联系:在 200 Hz(主轴 12 000 rpm 的旋转频率)下,1 mm/s RMS 的速度对应 0.181 g 峰值加速度,位移仅 2.25 µm 峰峰值。振动换算器在任意频率下在三者之间换算,并给出给定灵敏度的加速度传感器输出。

该工具中的 ISO 10816-3 评估分区是为泵、电机等工业机械编写的。机床主轴有自己的判据,工具并不包含;在这里用它做换算,不要用它下结论。

力:夹紧与切削

夹紧力与部分切削力传感器是应变片桥路。应变系数为 2 的全桥在 500 微应变、5 V 激励下给出 5 mV;应变片桥路计算器可按任意布置显示这一结果。切削力研究用的测力仪多为压电式、以电荷工作,不在这些工具范围内。

连接与密封

加工区内的传感器处于冷却液喷溅与切屑之中。IP67 等级覆盖临时浸水,但不覆盖高温高压喷射;那是 IP69K,一个单独的试验。防护等级解码器说明每个代码覆盖什么。就接口本身而言,G 1/4 与 1/4 NPT 直径相近、容易混淆,且彼此之间不能密封;螺纹识别工具可根据直径与螺距把它们区分开。

更新于 2026年10月11日

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