電動鏟運機前後機架、噴漿機減速箱體(ti) 以及電機車減速箱體(ti) 等礦用機械主要部件一般都需要在臥式鏜床上加工。我廠的T612鏜床經過近三十年的運行已老化嚴(yan) 重，精度下降，不能滿足高精度機械加工的要求。在對該設備大修時成功地對其進行了數顯改造，安裝了光柵數顯係統，該係統采用光柵移動產(chan) 生的莫爾條紋與(yu) 電子電路、單片機相結合來完成對位移量的自動測量，並以數字顯示位移量。下麵介紹該係統的工作原理及實際應用情況。

一、光柵尺位移測量工作原理

光柵是由光源、透鏡、標尺光柵（主光柵）、指示光柵（副光柵）和光電元件組成。當主光柵和副光柵呈一很小的θ角相對傾(qing) 斜重疊放置時，造成兩(liang) 光柵尺上的線紋交叉。在光源的照射下，交叉點附近的小區域內(nei) 黑線重疊形成明暗相間的莫爾條紋與(yu) 光柵線紋幾乎成垂直方向排列。當標尺光柵相對主光柵沿垂直刻線移動時，莫爾條紋跟隨其移動。莫爾條紋的光強度近似呈正（餘(yu) ）弦曲線變化，經光電元件所感應的光電流變化規律近似為(wei) 正（餘(yu) ）弦曲線。經放大器放大、整形電路整形，得到兩(liang) 路相差為(wei) 90°的正弦波或方波，送入光柵數顯表計數顯示。

二、光柵數顯係統的硬件介紹

處理采集信號芯片選用AT89S51，它支持ISP在線編程功能，內(nei) 部具有兩(liang) 個(ge) 16位的定時器/計數器。鍵盤和顯示部分采用具有SPI串行接口功能且可同時驅動8位共陰式數碼管的智能顯示驅動芯片WH8280。它內(nei) 部含有譯碼器，可直接接受16進製碼或BCD碼，並同時具有2種譯碼方式，可段尋址。具有片選信號，可方便地實現多於(yu) 8位的顯示或多於(yu) 64鍵的鍵盤接口。光柵位移測量係統硬件主要有光柵辨向電路、AT89S51單片機、WH8280鍵盤和數碼管電路組成。位移測量係統原理框圖如圖1所示。

三、光柵尺的安裝注意事項

一般將主尺安裝在機床的工作台上，讀數頭安裝在相對機床靜止部件上，盡量安裝在主尺的下方。安裝位置的選擇必須注意切屑、切削液及油液的濺落方向。

1、光柵傳(chuan) 感器的安裝基麵

光柵尺用在舊機床改造時一般沒有理想的安裝麵，需要加工製作合適的基座，材質最好是經過時效處理的鑄鐵，以保證其變形小，幾何精度穩定，該基座要通過銑床、磨床加工。通過等高塊墊平或用定壓螺釘調整基座對機床導軌麵的平行度，要求平行度為(wei) .1mm/1000mm以內(nei) 。讀數頭的基座與(yu) 尺身的基座總共誤差不得大於(yu) ±0.2mm。安裝時，調整讀數頭位置，達到讀數頭與(yu) 光柵尺尺身的平行度為(wei) 0.1mm左右，讀數頭與(yu) 光柵尺尺身之間的間距為(wei) 1~1.5mm左右。

2、光柵傳(chuan) 感器的主尺安裝

用調節螺釘將光柵主尺上在工作台安裝麵基座上，千分表固定在床身，移動工作台，測量主尺平麵與(yu) 機床導軌運動方向的平行度，調整螺釘，使主尺平行度滿足0.1mm/1000mm以內(nei) 時，把固定螺釘徹底上緊。在安裝光柵主尺時，應注意光柵主尺超過1.5M以上時，不能隻安裝兩(liang) 端頭，需在主尺尺身中安裝支撐，最好用一個(ge) 卡子卡住尺身中點（或幾點）。

圖1

3、光柵傳(chuan) 感器讀數頭的安裝

讀數頭的安裝方法與(yu) 主尺相似，讀數頭與(yu) 光柵主尺平行度保證在0.1mm之內(nei) ，其讀數頭與(yu) 主尺的間隙控製在1~1.5mm以內(nei) 。

4、光柵傳(chuan) 感器的限位裝置

光柵傳(chuan) 感器全部安裝完以後，為(wei) 避免機床加工產(chan) 品移動時讀數頭衝(chong) 撞到主尺兩(liang) 端，從(cong) 而損壞光柵尺，一定要在機床導軌上安裝限位裝置。

5、保護裝置的安裝

通過以上工作，光柵傳(chuan) 感器的安裝就完成了。但對於(yu) 一般的機床加工環境來講，鐵屑、切削液及油汙較多。因此，光柵傳(chuan) 感器應附帶加裝護罩，護罩根據光柵傳(chuan) 感器的外形截麵尺寸確定，通常采用橡皮密封，使其具備一定的防水防油能力。

四、光柵傳(chuan) 感器使用注意事項

（1）光柵傳(chuan) 感器與(yu) 數顯表插頭座插拔時應關(guan) 閉電源後進行。

（2）及時清理濺落在尺上的切屑和油液，嚴(yan) 格防止任何異物進入光柵傳(chuan) 感器殼體(ti) 內(nei) 部。

（3）定期檢查各安裝聯接螺釘是否鬆動。

（4）為(wei) 延長防塵密封條的壽命，可在密封條上均勻塗上一薄層矽油，注意勿濺落在玻璃光柵刻劃麵上。

（5）為(wei) 保證光柵傳(chuan) 感器使用的可靠性，可每隔一定時間用乙醇混合液（各50%）清洗擦拭光柵尺麵及指示光柵麵，保持玻璃光柵尺麵清潔。

（6）光柵傳(chuan) 感器嚴(yan) 禁劇烈震動及摔打，以免破壞光柵尺，如光柵尺斷裂，光柵傳(chuan) 感器即失效了。

（7）應注意防止油汙及水汙染光柵尺麵，以免破壞光柵尺線條紋分布，引起測量誤差。

（8）光柵傳(chuan) 感器應盡量避免在有嚴(yan) 重腐蝕作用的環境中工作，以免腐蝕光柵鉻層及光柵尺表麵，破壞光柵尺質量。

五、效果及效益估算

在沒有裝數顯前，操作者需經常停車反複測量尺寸以控製加工精度，受工人操作熟練程度影響較大。加裝數顯後可減少測量誤差帶來的影響，精度可以控製在0.01-0.03mm之內(nei) 。以噴漿機減速箱體(ti) 為(wei) 例，在加裝數顯前需3個(ge) 班（工時1300分鍾）才能完成，現在不到兩(liang) 個(ge) 班即可完成，提高效率40%。後來我廠的C5335、C5325立車、X53T銑床也相繼改裝了數顯係統，經濟效益明顯。