在精密制造領(lǐng)域，銑床電子尺（又稱光柵尺）已成為現(xiàn)代數(shù)控銑床和精密加工設(shè)備的核心測量組件。這種基于光柵莫爾條紋原理的精密位移傳感器，通過高精度光學(xué)測量和數(shù)字信號(hào)處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)床移動(dòng)部件位置的精確檢測與反饋控制。從普通銑床數(shù)字化改造到數(shù)控銑床精度提升，從模具加工到航空航天零部件制造，銑床電子尺在提高加工精度、保證產(chǎn)品質(zhì)量方面發(fā)揮著不可替代的作用。

一、工作原理與技術(shù)特點(diǎn)

銑床電子尺的基本工作原理基于光柵莫爾條紋效應(yīng)和光電轉(zhuǎn)換技術(shù)。系統(tǒng)主要由標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成，標(biāo)尺光柵一般固定在機(jī)床活動(dòng)部件上，光柵讀數(shù)頭則安裝在機(jī)床固定部件上。

當(dāng)指示光柵上的線紋和標(biāo)尺光柵上的線紋之間形成一個(gè)小角度θ，并且兩個(gè)光柵尺刻面相對(duì)平行放置時(shí)，在光源的照射下，位于幾乎垂直的柵紋上會(huì)形成明暗相間的條紋，這種條紋稱為"莫爾條紋"。莫爾條紋具有放大作用：在兩光柵柵線夾角較小的情況下，莫爾條紋寬度W和光柵柵距ω、柵線角θ之間存在W=ω/θ的關(guān)系。若ω=0.01mm，θ=0.01rad，則可得W=1，即光柵放大了100倍。具有多項(xiàng)顯著技術(shù)特點(diǎn)：高精度測量（精度可達(dá)±3μm）、高速響應(yīng)（運(yùn)行速度每分鐘60米以上）、抗干擾能力強(qiáng)（信號(hào)線采用多層隔離線網(wǎng)及金屬軟外殼保護(hù)）、環(huán)境適應(yīng)性好（采用特殊耐油、耐蝕材料）和長壽命設(shè)計(jì)（滑動(dòng)部采用五軸承系統(tǒng)，保證優(yōu)異的重復(fù)定位性）。

二、主要類型與性能參數(shù)

按信號(hào)輸出類型可分為TTL方波輸出型和EIA-422-A差分信號(hào)型。TTL方波輸出通常提供2路或4路相位差90°的方波信號(hào)，而差分信號(hào)具有更好的抗干擾能力，適合長距離傳輸。

按測量精度等級(jí)可分為普通精度型（±10μm）、高精度型（±5μm）和超高精度型（±3μm）。精度等級(jí)的選擇取決于具體應(yīng)用需求和成本考量。

按尺寸規(guī)格可分為小型、中型和大型三類。小型電子尺適用于緊湊空間安裝，大型電子尺則用于大型龍門銑床等設(shè)備。

典型的技術(shù)參數(shù)包括：測量范圍從50mm到3000mm甚至更長；分辨率可達(dá)0.5μm、1μm或5μm；工作溫度通常為0℃～45℃；存儲(chǔ)溫度為-20℃～70℃；供電電壓一般為5V±5%或24V。

三、安裝與調(diào)試要點(diǎn)

安裝前準(zhǔn)備包括檢查安裝基面的平整度和清潔度。安裝光柵尺時(shí)，不能直接將光柵尺安裝在粗糙不平的機(jī)床身上，更不能安裝在打底涂漆的機(jī)床身上。需要用千分表檢查機(jī)床工作臺(tái)的主尺安裝面與導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)方向的平行度，要求達(dá)到0.1mm/1000mm以內(nèi)的平行度。

主尺安裝時(shí)，先將光柵主尺用M4螺釘上在機(jī)床安裝的工作臺(tái)安裝面上，但不要上緊。把千分表固定在床身上，移動(dòng)工作臺(tái)，用千分表測量主尺平面與機(jī)床導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)方向的平行度，調(diào)整主尺M(jìn)4螺釘位置，使主尺平行度滿足0.1mm/1000mm以內(nèi)時(shí)，再把螺釘上緊。

讀數(shù)頭安裝需要保證讀數(shù)頭與光柵主尺平行度在0.1mm之內(nèi)，其讀數(shù)頭與主尺的間隙控制在1~1.5mm以內(nèi)。安裝時(shí)要注意讀數(shù)頭的方向，確保信號(hào)相位正確。

限位裝置安裝是安全措施。光柵尺全部安裝完畢后，一定要在機(jī)床導(dǎo)軌上安裝限位裝置，以免機(jī)床加工產(chǎn)品移動(dòng)時(shí)讀數(shù)頭沖撞到主尺兩端，從而損壞光柵尺。

四、維護(hù)保養(yǎng)與故障處理

日常維護(hù)包括保持儀器清潔，定期檢查各部件連接是否牢固。儀器開口處的防塵橡皮，如粘有砂粒廢屑等，應(yīng)用軟紙揩去，注意不要揩入儀器內(nèi)。

定期檢查應(yīng)包括檢查是否有水滴、污物落進(jìn)電機(jī)和控制元件上，清潔軸流風(fēng)機(jī)上的灰塵，檢查保險(xiǎn)絲、控制元件及緊固螺釘。經(jīng)過一年的使用后，對(duì)殼體內(nèi)表面宜用干燥清潔的細(xì)紗布或棉花醮上一點(diǎn)酒精混合劑拂拭。

常見故障處理：信號(hào)異?？赡苁莻鞲衅鞴收匣蜻B接線路問題，需要檢查電纜連接和傳感器狀態(tài)；精度偏差可能是安裝位置變動(dòng)或光柵尺污染，需要重新校準(zhǔn)和清潔；無信號(hào)可能是電源問題或核心元件損壞，需要系統(tǒng)檢查電路和更換元件。

為確保測量準(zhǔn)確性，應(yīng)定期進(jìn)行計(jì)量檢定。檢定項(xiàng)目包括位移示值誤差、重復(fù)性誤差和穩(wěn)定性測試，確保設(shè)備在允許誤差范圍內(nèi)工作。