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  滑臺(tái)絲桿的高精度改造總結(jié)

  東臺(tái)市繁展金屬制品有限公司總結(jié)如下：

  眾所周知，傳統(tǒng)的線性運(yùn)動(dòng)多是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)一定的傳動(dòng)變換機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)的，中間經(jīng)過(guò)了各種傳動(dòng)環(huán)節(jié)，因此系統(tǒng)的定位精度就要考慮旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的精度、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精度、安裝誤差、系統(tǒng)磨損等對(duì)系統(tǒng)精度產(chǎn)生影響的因素。目前國(guó)際國(guó)內(nèi)的解決方案高端的采用直驅(qū)直線電機(jī)，中端和低端的采用研磨級(jí)精密絲桿、低彈性形變的皮帶、精度級(jí)別高的齒條等來(lái)盡量降低系統(tǒng)傳動(dòng)環(huán)節(jié)帶來(lái)的精度損失。

  高端直驅(qū)直線電機(jī)有速度高、加速度高、定位精度高、無(wú)背隙等傳統(tǒng)傳動(dòng)型線性運(yùn)動(dòng)無(wú)法達(dá)到的高性能，但是由于直線電機(jī)系統(tǒng)的核心技術(shù)基本被國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家掌握和控制。雖然國(guó)內(nèi)有幾家公司也開(kāi)始做直線電機(jī)，但是大部分僅僅是做電機(jī)本體，位移傳感器和伺服控制器依然需要依賴進(jìn)口。因此直線電機(jī)系統(tǒng)的整體價(jià)格依然高居不下，使之真正成了高端敢問(wèn)而不敢用的產(chǎn)品。加上現(xiàn)在國(guó)家稀土戰(zhàn)略管制，直線電機(jī)本體也慢慢的失去了價(jià)格優(yōu)勢(shì)。整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格逐步向上攀升。正是由于價(jià)格高，很多核心組件需要依賴進(jìn)口，使整個(gè)市場(chǎng)的消費(fèi)量與傳統(tǒng)伺服產(chǎn)品有相當(dāng)大的差距，整體處于疲軟狀態(tài)。

  要想從根本上解決直線電機(jī)系統(tǒng)大面積推廣的問(wèn)題，必須從三方面下手：一是進(jìn)行省稀土材料的直線電機(jī)的設(shè)計(jì)，這需要直線電機(jī)廠家具有先進(jìn)的設(shè)計(jì)工具和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思路，盲目的照搬照抄國(guó)外的，最多也僅僅賺個(gè)勞動(dòng)力成本的差價(jià);二是高性能位移傳感器的國(guó)產(chǎn)化，只有自己掌握了核心技術(shù)，才能打破國(guó)際廠商的壟斷，才能設(shè)計(jì)符合我國(guó)國(guó)情的高性價(jià)比產(chǎn)品;三是伺服控制器的國(guó)產(chǎn)化，其實(shí)在國(guó)內(nèi)做變頻器的廠家較多，由變頻轉(zhuǎn)向伺服相對(duì)比較容易，只是軟件上的算法是衡量整個(gè)伺服控制器性能優(yōu)劣的關(guān)鍵，在硬件上大家基本都差不多。因此算法的基礎(chǔ)研究和深入吸收是做好國(guó)產(chǎn)伺服控制器的首先要解決的問(wèn)題。

  中端和低端多數(shù)采用傳動(dòng)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)到現(xiàn)行運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。傳統(tǒng)的思路均是在旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)后端加編碼器，然后通過(guò)各種手段來(lái)盡量減少傳動(dòng)環(huán)節(jié)的精度損失。因此各種精密絲桿、精密皮帶、精密齒條等高精度等級(jí)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相繼推出來(lái)滿足設(shè)備的需要。目的就是讓整個(gè)系統(tǒng)能達(dá)到可預(yù)見(jiàn)的系統(tǒng)精度。然而事實(shí)上，這種半閉環(huán)的傳動(dòng)系統(tǒng)在隨著使用過(guò)程中接觸傳動(dòng)的磨損和系統(tǒng)裝配松動(dòng)、應(yīng)力變形等誤差源不斷增加的情況下，系統(tǒng)的宣稱精度根本無(wú)法達(dá)到預(yù)期的要求，只能降級(jí)使用。原因就在于系統(tǒng)只是半閉環(huán)，最終負(fù)載運(yùn)動(dòng)的實(shí)際情況只能靠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精度來(lái)做大概的預(yù)計(jì)。且高精度絲桿、齒條、皮帶等由于加工難度高，價(jià)格也高，比如THK和IKO的微米級(jí)絲桿動(dòng)則幾千，還要戰(zhàn)略管制。要想徹底擺脫這種困境，唯有從全新的角度來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)的通盤考慮，比如如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全閉環(huán)，使系統(tǒng)的誤差等級(jí)不僅僅是能夠預(yù)計(jì)，而是能夠精確測(cè)量。再一個(gè)就是如何用較低的成本來(lái)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)系統(tǒng)的升級(jí)，不對(duì)原系統(tǒng)做大改動(dòng)，通過(guò)增加有限的組件來(lái)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)的高精度化。

  我們都知道機(jī)床的數(shù)顯改造，就是僅僅加了光柵數(shù)顯即能實(shí)現(xiàn)位移的閉環(huán)顯示，大大提高了傳統(tǒng)手動(dòng)機(jī)床的性能。使加工精度不再僅僅是預(yù)計(jì)，更能夠精確測(cè)量。本公司線性傳動(dòng)的全閉環(huán)解決方案即類似于此，有低端的全閉環(huán)數(shù)顯解決方案，也有中高端的全閉環(huán)數(shù)控解決方案。這得益于我們對(duì)線性編碼核心技術(shù)的掌握和對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)差控制算法的深入研究。

  該全閉環(huán)高精度解決方案不但適用于傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)的性能升級(jí)，同樣適用于對(duì)傳統(tǒng)開(kāi)環(huán)步進(jìn)滑臺(tái)系統(tǒng)做性能升級(jí)。是填補(bǔ)傳統(tǒng)伺服電機(jī)系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的中間地帶，是一個(gè)低成本、高性價(jià)比、獨(dú)特的伺服化控制解決方案。本解決方案的步進(jìn)系統(tǒng)繼承了傳統(tǒng)的步進(jìn)系統(tǒng)的所有優(yōu)點(diǎn)(例如：有靜態(tài)鎖力、低速性能好、大力矩(相同機(jī)座型號(hào)相對(duì)伺服電機(jī)而言)、對(duì)位置環(huán)的響應(yīng)無(wú)延時(shí)、價(jià)格便宜、免維護(hù))，又具有伺服系統(tǒng)的一些優(yōu)點(diǎn)(例如：安全性好、不會(huì)失步和過(guò)沖、能與上位機(jī)進(jìn)行通迅、加速或減速更迅速、定位精度高)。本解決方案的步進(jìn)電機(jī)除了高速性能和過(guò)載性能比不上傳統(tǒng)的伺服電機(jī)，其它方面的性能完全可以媲美于伺服電機(jī)，甚至有些性能好過(guò)伺服電機(jī)(例如：靜態(tài)鎖力、與普通光柵尺配合能得到更高和更可靠的定位精度、低速穩(wěn)定性及不需要齒輪減速箱就能獲得低速大力矩…)。由于本解決方案極具性價(jià)比，將提供給工業(yè)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)和使用者一個(gè)更多的選擇，特別是經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控機(jī)床行業(yè)。

  本解決方案原理簡(jiǎn)單，調(diào)試容易，任何人通過(guò)使用手冊(cè)就能很好的設(shè)置它，不需要專業(yè)的調(diào)試技術(shù)，控制及使用上也與傳統(tǒng)的開(kāi)環(huán)步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)沒(méi)有任何區(qū)別，現(xiàn)有的任何步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)都可以按照本解決方案得到性能升級(jí)。經(jīng)廣泛客戶使用，完全能適應(yīng)三軸或多軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床。

  本解決方案最高可以配合 0.001mm 分辨率的光柵。完全為多軸聯(lián)動(dòng)而設(shè)計(jì)的，對(duì)位置誤差的響應(yīng)是微秒級(jí)的，靜態(tài)精度為光柵的正負(fù)一個(gè)脈沖，動(dòng)態(tài)精度為光柵的正負(fù) 2-3 個(gè)脈沖。在中走絲的線割機(jī)上實(shí)際試驗(yàn)，方可以到0.003mm 的精度，圓可以到0.005mm的精度。對(duì)于使用了本解決方案的機(jī)器來(lái)說(shuō)，不管是使用 C7 級(jí)的絲桿還是 C3 級(jí)的絲桿，最終得到的加工精度并沒(méi)有多少區(qū)別，但C7 與 C3 級(jí)的絲桿的價(jià)錢差別卻是巨大的，由此非常具有經(jīng)濟(jì)效益。

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