职称：五米激光滚珠丝杠副动态测量系统设计

有多种控制方式，主要有位置控制、速度控制、转矩控制等。根据滚珠丝杠动态测量的要求，滚珠丝杠动态测量系统中主轴伺服电机控制系统采用速度控制方式。
3.3.2 运动控制卡
测量系统主轴伺服电机控制系统采用上下位机的控制方式。工业控制机作为上位控制级计算机，运动控制器作为下位伺服控制级计算机，实现交流伺服电机的伺服控制。
上位计算机选择研翔工业控制机。工控机作为上位控制级，同时也作为丝杠动态测量系统控制系统的控制主机。
下位计算机选用固高GT—400—SV—PCI运动控制卡（四轴，PCI总线），实现伺服系统的速度控制和运动控制。
GT-400-SV-PCI控制卡是PCI插槽的控制器，可以直接插入到计算机的PCI插槽中,可以同步控制四个运动轴，实现多轴协调运动。其核心是由ADSP2181数字信号处理器和FPGA组成，可实现高性能的控制计算。
4.丝杠动态测量仪检定规程与测量数据
4.1 技术要求
根据中华人民共和国原第一机械工业部部标准——机床梯形螺纹丝杠、螺母精度（JB2886—81），丝杠动态测量仪按被检丝杠的精度等级分为：四级精度、五级精度和六级精度的丝杠动态测量仪。
测量仪测量总不确定度见表1，周期误差测量的示值分散性见表2，一次安装多次测量重复性见表3。
表1 总不确定度（）
精度
等级下列长度（mm）内螺旋线误差测量总不确定度（）
2内 ≤25 ≤100 ≤300 ≤1000 ≤2000 ≤3000 ≤4000 ≤5000
四 0.75 0.9 1.0 1.3 2.0
五 1.1 1.2 1.5 2.2 3.3 4.7 6.3
六 1.5 2.3 2.7 3.6 5.3 7.0 9.0 11.0 13.0
表2 周期误差测量的示值分散性（）
精度等级周期误差测量的示值分散性
四      级 0.7
五      级 1.0
六      级 1.4
表3 一次安装多次测量重复性（）
精度
等级下列长度（mm）内示值变动量
≤1000 ≤2000 ≤3000 ≤4000 ≤5000
四 1.0
五 1.5 2.0 2.7 3.6 4.5
六 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5
4.2 检定条件
4.2.1 校验丝杠
应为一根经过检定的校验丝杠。校验丝杠的精度应符合五级精度的梯形螺纹丝杠的要求，牙形角为15º，外径为60左右，螺纹的有效长度为600左右。经过检定的校验丝杠实际螺距偏差值的不确定度见表4。
表4 校验丝杠螺距偏差值的不确定度
分段长度（）单扣 ≤25 ≤100 ≤300 ≤1000
螺距偏差值的不确定度（） 0.3 0.3 0.5 0.6 0.9
4.2.2 环境条件
仪器检定的环境条件如下：
（1）室内应保持清洁，无影响测量精度的振动，电源电压应符合仪器使用要求，无干扰源；
（2）室内温度要求：对于四级丝杠测量仪，室温应保持在200.5℃，仪器罩内的温度波动不大于0.2℃/h；对于五级丝杠测量仪，室温应保持在201℃，仪器罩内的温度波动不大于0.3℃/h；对于六级丝杠测量仪，室温应保持在201℃，仪器罩内的温度波动不大于0.4℃/h。
（3）校验丝杠应和测量仪同时恒温，恒温时间不少于12小时，丝杠两端的温差不大于0.1℃。
4.3 测量数据及测量结果统计分析
用于系统验收的标准丝杠的基本参数如图3所示。
图3 标准丝杠基本参数
主要检定项目及检定结果如下：
（1）周期误差示值分散性
用陕西汉江机床有限公司的一根标准试验丝杠（汉江T50×8×1000）在仪器上通过转位（0°、90°、180°、270°、360°）5次测量，将相对应的5条周期误差曲线相比较，其分散性应≤1.0 um，经测量，其实测值为1.0 um，见图4。
1 —— 0°，2 —— 90°，3 —— 180°，4 —— 270°，5 —— 360°
图4 周期误差示值分散性
（2）一次安装多次测量的示值重复性
用标准试验丝杠（汉江T50×8×1000）在仪器上一次安装，将全长范围内四次测量结果进行比较，其示值变化应≤1.5 um/1000mm，经测量，其实测值为1.2 um/1000mm，见图5。
1～4 —— 第一～四次测量曲线
图5 一次安装多次测量的示值重复性
多次安装测量的示值重复性
用标准试验丝杠（汉江T50×8×1000）在仪器上通过转位（0°、90°、180°、270°、360°）5次测量，再调头一次，共测得10条误差曲线（如图5.3.4，图5.3.5）。分别求得相应长度（2π、25 mm、100 mm、300 mm、1000 mm）全长的单次测量值，然后计算出单次测量精度。测量结果如图6，7所示。

1 —— 0°，2 —— 90°，3 —— 180°，4 —— 270°，5 —— 360°
图6 正向行程各转位测量曲线
1 —— 0°，2 —— 90°，3 —— 180°，4 —— 270°，5 —— 360°
图7 反向行程各转位测量曲线
表5 单次测量精度（）
丝杠名称分段 2π ≤25 mm ≤100 mm ≤300 mm ≤1000mm
T型丝杠允差 1.0 1.0 1.4 2.0 3.0
3实测 0.89 0.97 1.4 2.9 2.8
（4）仪

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