刀片定位精度標(biāo)定方法設(shè)計(jì)

張中明，高慶云，吳曉蘇，王赟

(杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院友嘉智能制造學(xué)院，浙江杭州 310018)

0 前言

焊接式刀具是根據(jù)制造工藝來(lái)分類的一種刀具形式，因造型緊湊、磨削靈活和價(jià)格低廉等特點(diǎn)在行業(yè)內(nèi)廣泛使用。在生產(chǎn)過(guò)程中，如何將刀片精確裝配在刀柄指定空間是關(guān)鍵，其核心技術(shù)之一是絲杠在傳動(dòng)過(guò)程中的初次定位和重復(fù)定位精度的標(biāo)定，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)合適的焊接工藝控制，使刀片牢固熔焊在刀柄規(guī)定的空間位置上。

研究者們主要聚焦于3個(gè)方面進(jìn)行研究：(1)絲杠特殊結(jié)構(gòu)方面的論述，文獻(xiàn)[1]和文獻(xiàn)[2]主要從絲杠的幾何結(jié)構(gòu)討論了絲杠精度誤差產(chǎn)生的原因；(2)測(cè)量方法問(wèn)題：文獻(xiàn)[3]和文獻(xiàn)[4]主要描述了激光干涉儀的測(cè)量方法，文獻(xiàn)[5]和文獻(xiàn)[6]主要描述了光柵尺的測(cè)量方法，前者雖然在測(cè)量精度和測(cè)量規(guī)范方面有優(yōu)勢(shì)，但后者可以在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量和監(jiān)控，兩者各有千秋；(3)以可編程控制器為工具來(lái)解決一些生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的特殊性技術(shù)問(wèn)題，文獻(xiàn)[7]和文獻(xiàn)[8]在這些方面做出了不同的探索。本文作者在此基礎(chǔ)上，主要聚焦于刀片與刀柄之間定位精度的標(biāo)定問(wèn)題。

1 刀片定位工藝流程簡(jiǎn)介

刀具自動(dòng)焊接是一個(gè)涉及刀片運(yùn)載、初次定位以及重復(fù)定位的復(fù)雜控制過(guò)程。圖1為運(yùn)載工具將刀片從刀片盒中取出后通過(guò)預(yù)定路徑準(zhǔn)確將它裝配到刀柄指定位置的基本描述。其中：P0(X0,Y0,Z0)為運(yùn)載工具坐標(biāo)原點(diǎn)，即初始定位點(diǎn)；P1(X1,Y1,Z1)為刀片取出點(diǎn)，刀片位于刀片盒內(nèi)；P2(X2,Y2,Z2)為焊劑噴涂點(diǎn)，目的是提高焊接性能，噴涂點(diǎn)數(shù)可以任意設(shè)定，一般為5～8個(gè)點(diǎn)；經(jīng)過(guò)其他若干預(yù)定點(diǎn)Pn(Xn,Yn,Zn)，將第一枚刀片精密粘貼在刀柄指定平面；同理，軸A再次旋轉(zhuǎn)一個(gè)規(guī)定角度就可以裝配第二枚刀片，以此形成雙刃刀具。

圖1 刀片定位流程

另外，卡爪是一種特殊類型的刀片夾持器，通過(guò)氣壓控制指令可使它松開(kāi)和夾緊。其運(yùn)動(dòng)學(xué)坐標(biāo)系由3個(gè)直線軸X、Y和Z以及一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸A組成。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 被測(cè)對(duì)象描述

為使刀片能夠在X-Y-Z坐標(biāo)空間內(nèi)精確地受控移動(dòng)，需要對(duì)每一條絲杠進(jìn)行精確的標(biāo)定。以X軸為例對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行說(shuō)明，如圖2所示。首先，建立一個(gè)基準(zhǔn)面，將步進(jìn)電機(jī)-聯(lián)軸器-絲杠組件小心地放置其上；在與絲杠連接的工作臺(tái)上設(shè)置了3組限位開(kāi)關(guān)，其中SW1是回原點(diǎn)的減速限位開(kāi)關(guān)，SW2是原點(diǎn)開(kāi)關(guān)，這里是絲杠的初始定位原點(diǎn)，SW3是右端限位開(kāi)關(guān)。左右兩端的感應(yīng)片用于探測(cè)限位開(kāi)關(guān)信號(hào)。Lmax是工作臺(tái)的最大行程距離，Lav是工作臺(tái)的有效行程距離，此次標(biāo)定是在有效行程內(nèi)進(jìn)行。Pi是實(shí)際測(cè)量點(diǎn)，可以沿著X軸正方向分配點(diǎn)位，其中i=1,2,…，m， 實(shí)際測(cè)量位置數(shù)量可以根據(jù)需求而確定，一般情況下，該值至少為5。

圖2 被測(cè)對(duì)象

2.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

考慮到目前的可編程控制器都是基于網(wǎng)絡(luò)模型的，設(shè)計(jì)如圖3所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。文獻(xiàn)[9]將它描述成3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即開(kāi)發(fā)層、控制層和現(xiàn)場(chǎng)層，這種劃分層級(jí)的方式具有簡(jiǎn)明性和通用性。

圖3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

(1)開(kāi)發(fā)層

在圖3中，以以太網(wǎng)為界，其上方部分為開(kāi)發(fā)層，主要部件是個(gè)人計(jì)算機(jī)，軟件分為兩個(gè)部分：系統(tǒng)軟件可以采用目前Window10中的任何一個(gè)可用版本；應(yīng)用軟件有兩個(gè)：一個(gè)是用于編輯、調(diào)試和裝載梯形圖用的GX Works3軟件，另一個(gè)是用于圖形界面開(kāi)發(fā)的GT Designer3 軟件。這里要注意系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件之間的兼容特性問(wèn)題。

(2)控制層

在圖3中，以太網(wǎng)以下至光柵尺之間的結(jié)構(gòu)為控制層。個(gè)人計(jì)算機(jī)通過(guò)USB接口與觸摸屏連接，以此下載編輯好的組態(tài)畫面。另一方面，通過(guò)COM口，個(gè)人計(jì)算機(jī)與FX5UPLC連接，以實(shí)現(xiàn)對(duì)梯形圖代碼的編輯、裝載和監(jiān)視，連接器符合RJ45水晶頭標(biāo)準(zhǔn)。除電源外，F(xiàn)X5UPLC的連接分為輸入和輸出信號(hào)2個(gè)部分。輸入信號(hào)可以歸納為3種：其一是常開(kāi)節(jié)點(diǎn)，如圖3中的X0信號(hào)，常用于啟動(dòng)功能；其二為常閉節(jié)點(diǎn)，通常用于急停功能，如圖3中的X1信號(hào)；其三是無(wú)觸點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)，此裝置采用NPN晶體管輸出形式，需要24 V DC供電，如圖3中的X2信號(hào)。這4種連接方式基本涵蓋了輸入信號(hào)的所有形式。

輸出信號(hào)用于將PLC連接至步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其中Y0輸出脈沖個(gè)數(shù)，Y4輸出方向信號(hào)，均為低電平有效。驅(qū)動(dòng)器中標(biāo)識(shí)為PUL的為脈沖信號(hào)端，DIR為方向控制端，V+和V-為驅(qū)動(dòng)器供電端，此系統(tǒng)采用開(kāi)關(guān)電源24 V DC維持。A+、A-、B+和B-連接步進(jìn)電機(jī)的兩組線圈，以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的受控轉(zhuǎn)動(dòng)。

(3)現(xiàn)場(chǎng)層

在圖3中，光柵尺及以下的部分為現(xiàn)場(chǎng)層，采用光柵尺作為長(zhǎng)度量值的傳遞工具，被測(cè)對(duì)象為絲杠。為確保光柵尺的測(cè)量精度，首先保證光柵尺與基準(zhǔn)面之間的水平度，同時(shí)還要保證讀數(shù)頭與工作臺(tái)之間的平行度，讀數(shù)頭的信號(hào)通過(guò)電纜連接至數(shù)顯儀表，可以觀察到光柵尺的測(cè)量值。

2.3 驅(qū)動(dòng)器撥碼開(kāi)關(guān)的詳細(xì)設(shè)置

為適配可能出現(xiàn)的不同功率以及細(xì)分?jǐn)?shù)，需要準(zhǔn)確設(shè)定撥碼開(kāi)關(guān)位置，以使驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)獲得最佳的匹配效果。

以某科技公司出品的M542C驅(qū)動(dòng)器為例說(shuō)明撥碼開(kāi)關(guān)狀態(tài)設(shè)置的情況，如表1所示。

表1 驅(qū)動(dòng)器撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置狀態(tài)

SW1～SW3 為運(yùn)行電流設(shè)定開(kāi)關(guān)，設(shè)定結(jié)果：輸出有效值電流0.71 A，極端情形下，最大有效值為3.00 A。

SW4 為靜止電流設(shè)定開(kāi)關(guān)，設(shè)定結(jié)果：半負(fù)載，其含義是靜止電流為運(yùn)行時(shí)電流的1/2，這樣可以減少步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的發(fā)熱，以延長(zhǎng)其壽命。

SW5～SW8為細(xì)分設(shè)定開(kāi)關(guān)，設(shè)定結(jié)果：1 600步/r，其他情形下，最大值為25 000 步/r。

狀態(tài)欄中，0代表“off”狀態(tài)；1代表“on”狀態(tài)，請(qǐng)?jiān)诎蹇ǖ膿艽a開(kāi)關(guān)上正確設(shè)定。

從設(shè)定結(jié)果看，由于此絲杠裝置用于運(yùn)送刀片，負(fù)載很小，電流設(shè)定值比較小，其他參數(shù)設(shè)定也是基于這樣的思路。

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)的目的是在合適代碼的控制下，使工作臺(tái)以確定的步長(zhǎng)前進(jìn)或后退若干次，并記錄下實(shí)際位移量，通過(guò)規(guī)范的數(shù)據(jù)處理，以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度標(biāo)定，這個(gè)過(guò)程將是自動(dòng)的。

3.1 變量設(shè)計(jì)

梯形圖變量可以根據(jù)需要隨時(shí)定義和使用，盡管這個(gè)特點(diǎn)看起來(lái)是優(yōu)點(diǎn)，但是，隨著變量單元的增加，可能會(huì)出現(xiàn)難以管理的問(wèn)題。此設(shè)計(jì)參考了C語(yǔ)言管理變量的方法，即先定義，后使用。表2所示是主要變量設(shè)計(jì)的一種形式?，F(xiàn)在僅對(duì)其中一部分變量作用做簡(jiǎn)要說(shuō)明：X0為標(biāo)定工作的啟動(dòng)按鍵；X1為急停按鍵，標(biāo)定工作終止，并處理意外情況；X5為工作臺(tái)返回途中減速信號(hào)；X6為工作臺(tái)到達(dá)原點(diǎn)信號(hào)；X7為工作臺(tái)前方限位信號(hào)；D302～D310為前進(jìn)步長(zhǎng)數(shù)值，通過(guò)觸摸屏窗口輸入浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)、雙字單元，單位為mm，例如輸入40.000，表示工作臺(tái)前行40.000 mm，如果輸入-39.999，則表示工作臺(tái)后退39.999 mm。類似地，其他說(shuō)明詳見(jiàn)表2。

表2 主要變量設(shè)計(jì)

3.2 流程圖設(shè)計(jì)

描述運(yùn)動(dòng)順序的工具有許多，常見(jiàn)的是流程圖。文獻(xiàn)[10]中采用順序功能圖描述一個(gè)特定的案例并進(jìn)行了討論，圖4就是在其基礎(chǔ)上寫出的具有循環(huán)特征的順序功能圖，也是編寫梯形圖的技術(shù)要求。

圖4 順序功能圖

圖4中，SM8002為開(kāi)機(jī)初始化脈沖；X0為啟動(dòng)信號(hào)；M101、M102、M500等為動(dòng)作步標(biāo)識(shí)符，名字可以自由設(shè)定，建議用升序排列；標(biāo)有“位移1”和“存D[1,1]”的為動(dòng)作行為，其含義是使步進(jìn)電機(jī)位移若干距離，并將距離值存儲(chǔ)在D單元數(shù)據(jù)中，依此類推。

由于位移是矢量，它既可以表示前進(jìn)，也可以表示后退，其關(guān)鍵值存儲(chǔ)在Δ變量中，也稱為轉(zhuǎn)換條件，當(dāng)Δ>0時(shí)，工作臺(tái)前行，當(dāng)Δ<0時(shí)，工作臺(tái)后退。一般情況下，前半程設(shè)置為前進(jìn)，后半程設(shè)置為后退。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)從原點(diǎn)出發(fā)并返回，一個(gè)輪次動(dòng)作便完成。由于標(biāo)定工作是多輪次的，例如一般至少5次，所以，當(dāng)變量m=5時(shí)，循環(huán)結(jié)束。每一次動(dòng)作，其數(shù)據(jù)記錄在線性二維數(shù)組D[m,n]中，文中不再贅述。

3.3 工作臺(tái)的精確移動(dòng)

盡管圖4給出了標(biāo)定程序的順序功能圖，但是，要據(jù)此寫出正確的梯形圖程序還有一些技術(shù)堡壘需要突破，以下僅就工作臺(tái)如何移動(dòng)做一些說(shuō)明。

(1)脈沖當(dāng)量的確定

脈沖當(dāng)量的含義是系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)脈沖后，工作臺(tái)能夠移動(dòng)的精確距離，其計(jì)算公式如式(1)所示：

(1)

其中：p為脈沖當(dāng)量，mm；d為螺距，mm；A為放大器板的細(xì)分?jǐn)?shù)，無(wú)量綱；δ為修正量，取值為0.5～1.0。文中討論2種情形:其一是δ=1，即理想形式；其二是δ=0.5，其原因是廠家所給出的放大器板的細(xì)分?jǐn)?shù)可能含有上升沿和下降沿的2種分量，因此，實(shí)際脈沖數(shù)是加倍的，所以在計(jì)算中需要扣減。

此裝置中，d=5 mm，A=1 600，取δ=1，則代入計(jì)算后p=0.003 125 mm。這個(gè)數(shù)值的含義是系統(tǒng)每發(fā)出一個(gè)脈沖，工作臺(tái)前進(jìn)的準(zhǔn)確距離。

(2)工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)表達(dá)式的設(shè)計(jì)

標(biāo)定的過(guò)程是使工作臺(tái)根據(jù)預(yù)定的位移要求前進(jìn)或者后退的距離。其計(jì)算公式如式(2)所示：

(2)

其中：ρ為工作臺(tái)前行所需要的脈沖個(gè)數(shù)，無(wú)量綱，整型數(shù)，屬于電機(jī)驅(qū)動(dòng)變量；s為前行的距離，mm，浮點(diǎn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的來(lái)源是程序中的中間計(jì)算值，或者屏幕輸入值；p為脈沖當(dāng)量值，由式(1)給定；int為取整函數(shù)，由于兩個(gè)變量做除法計(jì)算后其商仍然是浮點(diǎn)數(shù)據(jù)，所以，通過(guò)取整后形成整型數(shù)據(jù)。

(3)程序代碼設(shè)計(jì)

由于整個(gè)標(biāo)定程序很長(zhǎng)，文中給出如圖5所示的一段工作臺(tái)前行梯形圖代碼，通過(guò)設(shè)計(jì)與分析這段經(jīng)典的程序，描述如何將計(jì)算公式轉(zhuǎn)化為梯形圖代碼的過(guò)程。

圖5 工作臺(tái)前行梯形圖

為簡(jiǎn)要說(shuō)明該程序的作用，根據(jù)梯形圖回路構(gòu)成原則將其分成B1～B4共4個(gè)模塊。

B1為啟動(dòng)-停止模塊，來(lái)自主程序的遠(yuǎn)程調(diào)度信號(hào)M2001脈沖使該模塊啟動(dòng)并形成連鎖回路，M2101是步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行信號(hào)，M167是條件停止信號(hào)。

B2為運(yùn)動(dòng)模塊，在信號(hào)M2101有效的情況下執(zhí)行DDRVI定位指令，D86單元保存從當(dāng)前位置開(kāi)始移動(dòng)所需要的脈沖數(shù)值；D206單元保存軸的移動(dòng)頻率值，K1單元是直線軸編號(hào)，文中指X軸；M166為該指令結(jié)束后發(fā)出的控制信號(hào)，X1為急停按鈕信號(hào)。

B3為計(jì)算模塊，文中分為2個(gè)子模塊：B3-1模塊做實(shí)數(shù)型除法運(yùn)算，D300單元保存窗口輸入值，例如，使直線軸前行40.000 mm，D298單元保存脈沖當(dāng)量值(前面已經(jīng)給出)，D104為結(jié)果單元，其含義是脈沖個(gè)數(shù)(浮點(diǎn)數(shù)據(jù))；B3-2模塊將D104單元內(nèi)容轉(zhuǎn)換成整形數(shù)據(jù)并保存在D86單元中，通過(guò)DDRVI指令的作用，正數(shù)時(shí)使絲杠-工作臺(tái)正向移動(dòng)，反之亦然。

B4為結(jié)束信號(hào)處理模塊，當(dāng)M166得到一個(gè)上升沿脈沖時(shí)，表明軸移動(dòng)已經(jīng)用完了所需脈沖數(shù)據(jù)，B4-1模塊將D86單元置0，此時(shí)，直線軸將瞬間停止轉(zhuǎn)動(dòng)，隨后，B4-2模塊發(fā)出信號(hào)，通過(guò)變量M167瞬時(shí)關(guān)閉B1模塊，即M2101線圈處于失電狀態(tài)，以等待下一次的調(diào)用。

圖5中虛線顯示了控制信號(hào)以及存儲(chǔ)器變量傳輸路徑。矩形加粗部分為命令動(dòng)詞，右側(cè)為數(shù)據(jù)處理對(duì)象，經(jīng)過(guò)這種縝密設(shè)計(jì)之后，該程序段可以被主調(diào)程序反復(fù)變址并調(diào)用，提高了程序設(shè)計(jì)效率。

4 標(biāo)定和數(shù)據(jù)處理

根據(jù)前述搭建好的硬件體系和設(shè)計(jì)好的軟件代碼，在程序的控制下，標(biāo)定工作正式開(kāi)始。

4.1 原始數(shù)據(jù)記錄

作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，文獻(xiàn)[11]對(duì)于絲杠精度的標(biāo)定過(guò)程提出了詳細(xì)的技術(shù)要求，并且給出了一個(gè)表格作為案例說(shuō)明。本文作者根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作情況，增加了如表3所示的原始數(shù)據(jù)預(yù)處理記錄。

表3 第一輪測(cè)試原始數(shù)據(jù)記錄 單位：mm

由表3可以讀出如下信息：標(biāo)定的目標(biāo)位置從零點(diǎn)，即0.000 mm開(kāi)始，步長(zhǎng)為40.000 mm，該值保存在Δ變量中并受程序控制，實(shí)際位置是從光柵數(shù)顯儀表上讀取的，例如39.986，這樣，目標(biāo)位置和實(shí)際位置之間就形成了位置偏差值，用符號(hào)“↑”表示從正方向趨近目標(biāo)位置的行為，符號(hào)“↓”表示從負(fù)方向趨近目標(biāo)位置的行為。表格中位置偏差的計(jì)算公式為

Xij=Pij-Pii=1, 2, 3, …，mj=1, 2, 3, …，n

(3)

其中：Xij代表位置偏差；Pij代表實(shí)際位置；Pi代表目標(biāo)位置。

表3僅顯示了一輪的測(cè)試數(shù)據(jù)，按照所用標(biāo)準(zhǔn)，至少要測(cè)試5個(gè)輪次，后續(xù)表格，依此類推。該表格的特點(diǎn)是清晰地給出了位置偏差的計(jì)算方法，為處理以后的標(biāo)準(zhǔn)表格做鋪墊。

4.2 標(biāo)準(zhǔn)表格處理

表4所示是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所推薦的格式，為討論方便，本文作者在左側(cè)增加了一個(gè)序號(hào)列。文中只進(jìn)行了5輪次測(cè)試，用符號(hào)“<1>～<5>”表示，由符號(hào)“No.”所在行標(biāo)識(shí)，以區(qū)別于其他類型序號(hào)。

表4 典型檢驗(yàn)結(jié)果(軸線長(zhǎng)度至200 mm的檢驗(yàn))

表4中第1～第12行含義詳細(xì)說(shuō)明如下：

第1行為目標(biāo)位置設(shè)定，標(biāo)識(shí)符為Pi，單位為mm，步長(zhǎng)為40 mm，總長(zhǎng)為200 mm；第2行為趨近方向，以Dir作為標(biāo)識(shí)符；第3行表示5個(gè)輪次的位置偏差計(jì)算值,其中，J=1 μm的數(shù)據(jù)來(lái)自表3，以下類推；第4行表示某一位置的單向平均位置偏差值，這里有兩個(gè)方向，由計(jì)算公式(4)和(5)所示，為使表格緊湊，將兩個(gè)公式的計(jì)算統(tǒng)一記為avXi并填入該行作為標(biāo)識(shí)。

(4)

(5)

第5行為某一位置標(biāo)準(zhǔn)不確定度，其計(jì)算公式為

(6)

(7)

將公式(6)和公式(7)的計(jì)算統(tǒng)一記為Si并填入該行作為標(biāo)識(shí)符。

第6行為兩倍的標(biāo)準(zhǔn)不確定度數(shù)值，記為2Si；

第7和8行的計(jì)算(β1和β2)與某一位置的雙向平均位置偏差有關(guān)，其計(jì)算公式為

(8)

并記：

(9)

(10)

其中表達(dá)式(8)的內(nèi)容記錄到第12行，以duXi作為該行標(biāo)識(shí)符。

引入計(jì)算某位置的單向重復(fù)定位精度，其計(jì)算公式為

Ri↑=4Si↑

(11)

Ri↓=4Si↓

(12)

定義某一位置的反向差值Bi并記錄到第10行:

(13)

則某一位置的雙向重復(fù)定位精度Ri就是求三者之間的最大值，并記錄到第11行：

Ri=max [2Si↑+2Si↓+|Bi|;Ri↑;Ri↓]

(14)

記單向重復(fù)定位偏差為δ并記錄到第9行，則：

δ=Ri-4Si

(15)

上述表達(dá)式(3)—(15)是一組數(shù)值處理工具，其變量定義和作用域源自文獻(xiàn)[11]并遵循嚴(yán)格描述，以表格中第3行中由J=1，…，5 μm所提供的原始位置偏差值作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，第4～12行中所有的導(dǎo)出數(shù)據(jù)均依據(jù)這些公式對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并填寫完畢。

4.3 標(biāo)定結(jié)果數(shù)據(jù)分析

表4所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)盡管很完整，但是并不直觀，很難一眼看出結(jié)論。因此，根據(jù)表4繪制出圖6所示的定位精度分析曲線，從幾何意義(直觀看坡度比較大，呈現(xiàn)前高后低態(tài)勢(shì))上可以得到如下信息：某位置的雙向重復(fù)定位精度Ri，其表達(dá)式為公式(14)，從圖4中可以看出其數(shù)值介于0.024～0.045 mm，最大值是0.045 mm；對(duì)于軸線單向定位精度A↑，其最大值為0.076 mm，至于軸線單向定位偏差E↑，其最大值為0.047 mm。根據(jù)絲杠制造廠提供的技術(shù)指標(biāo)：定位精度為0.030 mm，重復(fù)定位精度為0.050 mm，經(jīng)過(guò)此次標(biāo)定，結(jié)論屬于超差，但是并不算很嚴(yán)重。

圖6 單向定位精度和重復(fù)定位精度

針對(duì)此情況，可以在軟件中分段對(duì)其進(jìn)行數(shù)值矯正，文獻(xiàn)[12]和文獻(xiàn)[13]提出了非線性插值的補(bǔ)償方式，而文獻(xiàn)[14]和文獻(xiàn)[15]提出了線性補(bǔ)償方式。

5 結(jié)論

由于制造成本方面的壓力，一般民營(yíng)企業(yè)大量使用C7級(jí)滾軋絲杠作為機(jī)械傳動(dòng)部件，由于未進(jìn)行研磨處理，其傳動(dòng)精度和穩(wěn)定性受到一定影響，為有效解決這類非標(biāo)設(shè)備(例如自動(dòng)焊接機(jī))中長(zhǎng)度量值的快速標(biāo)定問(wèn)題，本文作者通過(guò)試驗(yàn)方式提出以下技術(shù)路徑：

(1)硬件上，在原有生產(chǎn)裝置上設(shè)計(jì)并安裝一套光柵尺、數(shù)顯儀表以及與控制器的數(shù)據(jù)采集接口電路；

(2)軟件上，在原有梯形圖程序中嵌入可以獨(dú)立運(yùn)行的長(zhǎng)度量值標(biāo)定程序，嵌入程序與原有程序共存；

(3)定期或隨機(jī)地對(duì)運(yùn)載絲杠的定位精度進(jìn)行計(jì)量學(xué)評(píng)價(jià)和標(biāo)定，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)超差情況并進(jìn)行修正。