第315章 伺服电机编码器

    第317章 伺服电机编码器
    刘光福点头，他知道因为多轴机床的传动系统十分复杂，零件的形状实在太怪了，必须严格按照图纸加工，否则运行中就会出现应力集中的情况，很快磨损更换零件，机床也就无法正常使用。
    改进方法只有两个，要么提高材料强度，使之不会磨损，要么提高精度，严格尺寸。
    但提高材料强度，机床厂是无法完成的，那是炼钢厂和轧钢厂的事。而对于这种怪异形状，即便让八级钳工来手搓，也不可能完全精准。
    因此，机床厂早就设计出了三轴、四轴和五轴的数控机床，只是受制于没有工业控制系统，以及传动轴的加工精度，被卡了脖子。
    刘光福对这群忙碌了十年完成设计，却无法做出合格机床的简直就是及时雨。
    厂里马上成立了一个工作组，在一个月之内，就用刘光福带来的东洋精密机床，用尽它能达到的精度，按图纸重新加工了每一个零件，有的精度甚至比图纸预期的还要高。
    这台崭新的三轴数控机床组装之后，又参考北美的得到的源程序，重新为这台机器编写控制系统，写入了单片机，并且将之装在机床上。
    这个控制系统也是让人叹为观止，
    三轴机床上了两个夹具之后，可以一次同时加工零件的六个面，
    在数控机床加工中，刀具的运动路线一般是固定的，而工件是运动的，由夹具夹住工件，让它主动靠上刀具。
    比如需要将工件削掉5毫米，当工件能达到相应的坐标位置，就说明它的表面已经被切削到设计要求了。
    刘光福亲自操作，为三轴加工中心工件设定坐标系，先找正工件基准孔中心确定x，y坐标。
    然后用端面表找工件基准面至主轴端面为工件坐标系的z坐标值，
    将x，y，z值输x工件坐标系g54。
    输入控制命令之后，机床按指令顺利运行起来，看着工件，也就是一个铁块，向着高速转动的刀具缓缓前进，表面的金属皮像削苹果皮一样，被一层层切割下来，直到工件中心精确无误地到达指定位置，才停了下来。
    如此反复六次，整个切削过程才最终完成。
    刘光福把加工好的零件卸下，设计人员连忙跑过来，急切地用游标卡尺测量零件精度。
    游标卡尺测不出他们的差别，总工又兴奋地换上了千分尺，然后宣布：
    这台机床加工精度，在六个方向的差别，都不超过10微米！
    参与研制机床的工程师欢呼起来，这机床的误差已经是肉眼不可分辨了，完全符合他们所需要的精度要求！
    厂子很快开了庆功会，迫不及待地宣布，国内第一台10微米级别的数控三轴高精度机床从此诞生了！
    刘光福也十分振奋，虽然这和纳米级别的机床，如光刻机还有很大距离，但从此国内在精密机加工领域，也绝对有了一席之地，不用再看欧美和东洋脸色了！
    当然，现在发明的，其实只是一台不带刀库的铣床，而未来的趋势是带刀库的数控铣床，又c加工中心，一台机床可以同时完成铣床、镗床、钻床的功能，零件一次加工就能成型。
    而且，后来高精度铣床都是无级变速功能，这都需要伺服电机来完成。
    伺服电机内部的转子是永磁铁，不需要维护，转子在磁场的作用下转动。
    这种电机最大的特色是，自带电子系统，也就是一个编码器，
    编码器可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。
    通过发送脉冲信号，控制机械元件运转，它会根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。
    当然，现在有了单片机，这种编码器设计制造都不是问题。
    它的精度决定于编码器的精度（线数）
    而这种机械的操纵杆也是电子系统的，比如电动车的油门就是典型，操纵的不是齿轮等机械，而是电路，相当于一个电阻。
    每个电脉冲信号都相当于机械拉杆里齿轮的一个格，
    当拉动操纵杆时，因为电阻变化，开关就向齿轮发送电压信号，使马达实现无级变速。
    当然，这前提就是齿轮精度足够，能加工出更多的刻痕才行，如果机械系统的齿轮做不出那么多的齿那也是白搭。
    如果说以前的电动机是手动变挡汽车，伺服电机就相当于能靠油门自动变档，或者电动车。
    伺服电机还是个新生事物，直流伺服电机是60到70年代发明的，也没有大规模应用。
    现在是直到1982年，有家高卢公司才第一次发明了三相交流伺服电机，这种电机才开始市场化。
    问了一圈，现在国内还没有开始研制，刘光福决定自己牵头合作研发，跟上时代潮流。
    作为核心部件的编码器，是必须首先研发的。
    刘光福找到酒仙桥445厂，提出与该厂以及441所合作研发编码器的建议。
    445厂并没有什么意见，因为根本不清楚这到底是什么。
    刘光福大致知道这个原理，解释了编码器的工作原理。
    编码器由光尺和光电码盘两部分组成，光尺用来测定距离，光电码盘则是圆形的，用来测定角度，
    光尺和光电码盘，都像尺子一样氛围许多刻度，刻度明暗交替，隔一涂一黑色和白色的光感材料。
    光尺与机械同步运动，光电码盘与转子同轴转动。这样通过数黑白格子，计数器就很容易检测出运动的距离和目前的位置。
    刘光福说完以后，445厂的工程师恍然大悟，道：“你说的不就是光栅技术嘛！你们去四九城电子管厂问问！他们厂现在正困难呢！”
    四九城电子管厂就是774厂，也就是后来的京栋芳。
    现在的电子管已经开始走下坡路，而在一九八六年到一九九二年，一直徘徊在破产边缘，附近菜市场经常能看到电子管厂的职工来捡白菜帮子。
    但刘光福知道，这个厂子未来可是大有前途，能当世界液晶面板的大哥，妥妥的潜力股，因此像捡宝一样巴巴地过去了。