码盘的外径、内孔和厚度是怎么定的

码盘尺寸不是从外壳空间随手倒推的。更合理的顺序是：先由线数和节距定读数半径，再加上码道和边缘余量得到外径，按轴和装配方式定内孔，按基材、刚度和重量定厚度，最后标清刻线面和同心基准。本文按这个顺序逐项讲解。

设计一款新编码器，码盘图纸上的外径、内孔、厚度该怎么填？常见的做法是先看外壳里还剩多少空间，再倒推码盘外径。其实更顺的思路是从“读数半径”开始，由内向外、一项一项定下来，顺序见图1。

第一步：读数半径

读数半径是码道中心所在的半径，读数头就对着这里。它由线数和节距决定：p = 2πr ÷ N，反过来 r = N × p ÷ 2π。

例如要做 2500 线、节距约 50 μm 的码盘，r ≈ 2500 × 50 μm ÷ 6.283 ≈ 19.9 mm，取 20 mm 左右。读数头里的指示光栅往往也是按某个读数半径设计的，两者要配套。

半径大还有一个好处：对偏心不那么敏感。同样偏心 5 μm，半径 20 mm 时误差约 52″，半径 10 mm 时约 103″（Δθ ≈ e ÷ r）。

第二步：外径

外径 ΦD = 2 ×（读数半径 + 码道半宽 + 边缘余量）。

• 码道宽度：要覆盖读数窗口的高度，再留出装配偏心和径向跳动的余量；
• 边缘余量：切割和磨边会在边缘留下微小的崩边，拿取、夹持也靠边缘，刻线不能离边太近。

举个算例（数字仅作演示）：读数半径 20 mm，码道宽 2 mm，边缘余量 1.5 mm，外径约为 2 ×（20 + 1 + 1.5）= 45 mm。

外径不宜随意放大。实心圆盘的转动惯量 J = ½mR²，质量又与 R² 成正比，所以同样厚度下外径翻倍，转动惯量变成 16 倍，对小电机的动态响应不利。

第三步：内孔

内孔看轴径和装配方式：

• 粘在轮毂上：内孔比轮毂的定位台阶略大，留出胶层；装配时用对心圈在显微镜下找正，不靠孔的配合定心；
• 空心轴结构：内孔要给轴留出空间，常常做得很大，码道和内孔之间的环带随之变窄；
• 靠内孔定位：如果装配直接以内孔定心，就要对内孔与码道的同心度提出明确要求。

内孔和码道之间还要留出粘接面，胶不能溢到码道上。

第四步：厚度

厚度要在刚度、重量和空间之间平衡。玻璃码盘厚一点更结实、不易崩边，但更重、转动惯量更大；金属码盘可以做得很薄；外径大而厚度小的码盘，更要注意平面度。

透射式码盘还要注意：刻线做在哪一面，会影响刻线到指示光栅的距离。刻线面朝向读数头一侧时，读数间隙不受玻璃厚度影响。

第五步：刻线面与基准

尺寸定下来，图纸上还要标清楚这些：

小结

定码盘尺寸的顺序是：读数半径 → 外径 → 内孔 → 厚度 → 刻线面与基准。读数半径由线数和节距算出来，外径在它的基础上加码道和边缘余量，内孔看装配方式，厚度看基材和刚度。按这个顺序想清楚，再和码盘厂确认工艺可行性，图纸就不容易返工。

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