数控机床以其高精度、高速、高效、安全可靠的特点，在制造技术和设备更新的过程中，在企业中迅速普及。数控机床是一种配备有程序控制系统的自动化机床，可以使机床按照程序移动和加工零件。它集成了机械、自动化、计算机、测量和微电子等最新技术，并使用了各种传感器。

传感器的定义
传感器（测量元件；换能器）是一种可以感受到规定测量值并根据特定规则将其转换为可用输出信号的设备。

传感器通常由三部分组成：敏感元件、转换元件和基本转换电路。
传感器是一种物理设备或生物器官，可以检测和感测外部信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学成分（如烟雾）。它还将检测到的信息传输到其他设备或器官。传感器满足信息传输、处理、存储、显示、记录和控制的需要。它是实现自动检测和自动控制的第一个环节。

传感器的功能
传感器的功能经常与人类的五个感官器官进行比较：光敏传感器视觉、声敏传感器听觉、空气传感器嗅觉、化学传感器味觉、压敏、温敏、流体传感器-触觉

敏感成分分类：
① 物理学，基于物理效应，如力、热、光、电、磁和声音。
② 化学，基于化学反应的原理。
③ 生物学，基于分子识别功能，如酶、抗体和激素。
通常，根据其基本传感功能，它可以分为十个主要部件，如热元件、光敏元件、气体传感器、力传感器、磁传感器、湿度传感器、声学传感器、辐射传感器、颜色传感器和味觉传感器。

传感器在数控机床中的应用

数控机床传感器的基本要求

（1） 抗干扰能力强，可靠性高；
（2） 传感器必须满足速度和精度方面的标准和要求；
（3） 传感器的使用和维护更加方便；
（4） 传感器的成本更低。
不同类型的数控机床对传感器也有不同的要求。通常，高精度、中型数控机床需要传感器来保证精度，而大型数控机床则需要传感器来实现速度响应。

1.位移检测的应用
数控机床中用于位移检测的传感器主要包括线性光栅、脉冲编码器和旋转变压器。

（1） 线性光栅的一些应用

光栅是利用光的反射和投影现象制成的。它们通常用于位移检测。它们比光学编码器具有更高的识别能力和更高的检测精度。它们被广泛应用于动态测量中。

在进给驱动过程中，光栅固定在床上。滑架运动的实际位移直接反映在线性光栅产生的一些脉冲信号上。利用线性光栅检测工作台特定位置的伺服系统是一个全闭环控制系统。
（2） 脉冲编码器的一些应用
脉冲编码器是一种速度传感器或角位移传感器，这种传感器可以将机械旋转角度转换为一种电脉冲。脉冲编码器有三种类型，即电磁式、接触式和光电式。在上述三种脉冲编码器中，光电型是应用最广泛的。在x轴和z轴上各有一个光点编码器。它主要用于检测数字位移和角位移。
（3） 旋转变压器的一些应用
旋转变压器是一个感应微电机。在旋转变压器中，角位移和输出电压处于连续函数关系中。转子和定子一起构成一个旋转变压器。详细地说，旋转变压器由两个转子绕组、一个铁芯和两个定子绕组组成。在转子和定子上，旋转变压器的次级绕组和初级绕组。

2.位置检测的应用
位置传感器和位移传感器之间存在一定的差异。位置传感器主要分为接近传感器和接触传感器。

（1） 接触式传感器的应用

接触式传感器的触点通常由两个物体接触和按压，以进行相应的工作。常有限位开关和二维矩阵位置传感器等。限位开关的结构相对简单，成本低，操作可靠。如果在操作过程中有物体接触到行程开关，行程开关的内部触点会产生动作，从而实现对整个过程的控制。如果行程开关配置在x轴、y轴和z轴的两端，则行程开关将控制移动范围。二维矩阵位置传感器安装并配置在操纵器手掌的内侧。传感器主要用于检测自身与物体之间的接触位置。

（2） 接近开关的应用
所谓接近开关，是指当某个物体与接近开关相隔预定距离时，可以发出“动作”信号的一种开关。在接近开关和物体之间不需要直接接触。接近开关主要包括霍尔型、自感型和电容型。在数控机床中，接近开关主要用于控制工作台的行程、刀架的刀具选择和油缸。

在刀架选刀控制中，如下图所示，从左到右的四个凸轮对应接近开关SQ4～SQ1，形成一个四位二进制代码。每个代码对应一个刀具位置，例如0110对应6号刀具位置。接近开关SQ5用于奇偶校验，以减少误差。每当刀架旋转一个刀具位置时，都会发出一个信号。该信号与数控系统的刀具位置命令进行比较。当刀架的刀具位置信号与指令刀具位置信号匹配时，表示刀具选择完成。
霍尔传感器是利用霍尔现象制成的传感器。当锗等半导体被置于磁场中，电流沿一个方向流动时，垂直方向会出现电势差，这就是霍尔现象。将小磁铁固定在移动部件上。当零件靠近霍尔元件时，会出现霍尔现象以确定物体是否就位。

3.速度检测的应用
速度传感器是一种将速度转换为电信号的传感器。一方面，这种传感器可以检测线速度。另一方面，它还可以检测角速度。数控机床中常用的传感器是脉冲编码器和测速发电机。
脉冲编码器在每次经过单位角位移时产生一个脉冲。同时，它与计时器配合检测角速度。转速发电机有两种类型：直流和交流转速发电机。测速发电机具有以下两个特点。首先，测速发电机的速度与输出电压之比的斜率相对较大。其次，转速和测速发电机的输出电压之间存在线性关系。
在正常情况下，速度传感器主要用于数控机床中数控系统伺服单元的速度检测。

4.压力检测的应用

压力传感器是一种将压力转换为电信号的传感器。根据压力传感器的工作原理，可分为电容式、压电式和压阻式传感器。

压力传感器是用于检测固体和气体之间的一种相互作用能量的统称。电容式压力传感器的两个电极与电极区域之间的距离决定了传感器的电容。电容式压力传感器以其稳定的性能和高灵敏度被广泛应用于数控机床。
压力传感器可以检测数控机床中工件的夹紧情况。如果设定值大于夹紧力，则被夹紧的工件将变得松动。同时，系统将发出警报并停止工作。此外，压力传感器还可以用于检测车削工具的切削力的一些变化。

5.温度检测与应用
温度传感器是一种将温度转换为另一个信号和电阻值的设备。您通常看到的是热敏电阻传感器或热阻传感器。温度传感器检测数控机床内的温度，然后进行相应的过热保护和温度补偿。
在数控机床运行过程中，运动部件的切割和电机的运行会产生不同程度的温度。而且热量不容易尽快消散。这种现象在很大程度上影响了零件的加工精度。为了避免上述现象的发生，在数控机床的一些易受温度影响的部位安装温度传感器。此设置可以将温度信号转换为电信号。它被传输到数控系统进行一定的温度补偿。

此外，在某些设备或部件（如电机）需要过热保护的区域，应安装相应的温度传感器，以提供一定的过热保护。

6.工具磨损监测

刀具磨损会在一定程度上影响工件的表面粗糙度和尺寸精度。因此，为了避免数控机床出现上述现象，有必要对刀具磨损进行相应的监测。当刀具磨损时，机床主轴电机上的负载将增加。同时，电动机的电压和电流也会相应变化，电动机的功率也会随之变化。霍尔传感器检测到功率变化。当数控系统中的电源变为警报，机车停止运行时，应立即调整或更换工具。