【正文】 原則。當各環(huán)節(jié)制造誤差相等時，最靠近被測尺寸的環(huán)節(jié)，其誤差對儀器示值的影響最大。因此，為了獲得高精度儀器，必須對靠近被測尺寸的環(huán)節(jié)提出較高的精度要求，縮小其制造公差，對非測量鏈環(huán)節(jié)不提出過高的要求。(4)基面統(tǒng)一原則基面選擇不當便會產(chǎn)生測量誤差?；娼y(tǒng)一原則要求被測件的各種基面包第一章緒論括設(shè)計基面、工藝基面、裝配基面和測量基面都應(yīng)該是統(tǒng)一基面，這樣就不會因定位誤差而引起測量誤差[12]。常規(guī)的絲杠檢測儀使用的方法有動態(tài)法和靜態(tài)法。（1）靜態(tài)法該方法屬于間斷測量，對絲杠上的某一條或者數(shù)條母線進行測量，對應(yīng)的整條母線的螺旋線誤差值就作為整根絲杠的最終測量結(jié)果。由于測量方式比較簡單，測量的數(shù)據(jù)量比較少，所以可以用萬能工具顯微鏡等工具進行測量。對于長絲杠的測量，采用分段測量法（例如每隔200mm測量一次），測量完一段并對下一段進行測量時，將前段的末尾幾個螺牙作為下一段的開頭進行重復(fù)測量，避免粗大誤差。根據(jù)被測絲杠的精度要求，靜態(tài)測量可以選用以下幾種測量方法。在萬能工具顯微鏡上，首先調(diào)整好儀器的焦距，根據(jù)中徑和牙型半角選擇適當?shù)墓馊Γ绰菁y升角和螺旋方向?qū)⒘⒅鶅A斜一個角度，使主顯微鏡的主光軸與中徑上的螺旋線方向一致，然后移動儀器的滑板，使被測工件牙型進入目鏡視場內(nèi)，即可開始對螺紋各項參數(shù)進行測量。如圖21所示。圖21影像測量法測螺距或螺距累積誤差時，將目鏡米字刻線在圖示位置Ⅰ與螺紋牙型輪廓影象重合，此時從縱向讀數(shù)顯微鏡里讀一數(shù)據(jù)，保持橫向滑板固定不動，然后移動縱向滑板（相當幾個螺距的距離），使牙測輪廓與米字刻線在位置Ⅱ重合，讀出同名牙型的縱向坐標值。兩次讀數(shù)之差就是n個螺距的實際值PΣ，n個螺距累積誤差為：△PΣ =|PΣ nP| (21)為了消除安裝誤差的影響，應(yīng)分別測出左右n個螺距值：PΣ左，PΣ右并取兩者的平均值作為測量結(jié)果： (22)在萬能工具顯微鏡上測量螺距時，利用測量刀緊靠在螺紋牙型面上，按測量刀上的細刻線進行瞄準。瞄準時，如圖22所示。這種方法的壓線誤差較小，因此測量精度比影像法高。軸切法的測量步驟與影像法基本相同，這里不在敘述。圖22軸切法測量除了以上兩種方法外，還有許多其他的靜態(tài)測量方法，如印模法，專用測量機上測量。（2）動態(tài)法絲杠動態(tài)測量基本工作原理。理論上，絲杠的螺旋線可以用下列關(guān)系式表示: (23)其中，θ為絲杠與螺母之間的相對轉(zhuǎn)角，S為與θ相對應(yīng)的理論軸向位移，P為絲杠的螺距，z為螺旋線頭數(shù)。對于理想的絲杠,轉(zhuǎn)角和位移始終保持式(21)的關(guān)系。為了敘述方便，只討論單頭絲杠，即z=1，如果用一個角坐標反映絲杠的轉(zhuǎn)角θ，即可得出對應(yīng)的理論軸向位移S為： (24)根據(jù)誤差定義： (25)其中:S′為對應(yīng)θ的實測軸向位移[10]。根據(jù)以上理論，一般的測量方法為：采用絲杠的實際螺旋線與標準螺旋線相比較的方法來求得被測絲杠的螺旋線誤差。圖23給出了測量絲杠螺旋線誤差的方法示意圖[9]。圖23絲杠螺旋線誤差圖根據(jù)這個原理，可以由下式求得螺旋線誤差： (27)其中：Z—測量頭沿絲杠軸線方向的行程；T—被測絲杠的導(dǎo)程；θ—被測絲杠轉(zhuǎn)過的角度。絲杠動態(tài)測量方法：傳統(tǒng)動態(tài)測量的方法從誤差信號采集的角度可分為如下幾種[15]：與標準絲杠連續(xù)比對測量絲杠的儀器通常稱為絲杠導(dǎo)程儀，是測量絲杠螺旋線誤差的專用儀器。這類儀器通過機械方式指示被測絲杠相對于標準絲杠的誤差，雖結(jié)構(gòu)簡單操作方便，但測量精度受標準絲杠精度的限制，且被測絲杠與標準絲杠螺距必須相同，只適用于精度要求不高，單一品種大批量生產(chǎn)的測量。圖24相比法測量原理示意圖絲杠動態(tài)測量中運用較多的是比相法?；驹硪妶D24。絲杠的作用是將角位移轉(zhuǎn)化為軸向直線位移，因此對絲杠的測量都是基于圓分度的長度測量。測量絲杠角度位移的基準件有圓光柵、圓磁柵等，測量軸向長度位移的基準件有磁柵尺、光柵尺、激光光波波長等。比相法測量時將絲杠轉(zhuǎn)動的圓周基準信號和軸向直線位移基準信號分別進行不同的分頻，使兩路信號在系統(tǒng)勻速運行和絲杠誤差為零的條件下成為同頻率信號，將分頻后的兩路信號的時間間隔作為采樣周期，兩信號相位差應(yīng)保持不變，實際相位差對應(yīng)于初始相位差的誤差反映了被測絲杠的導(dǎo)程誤差。傳統(tǒng)的比相方法采用分立元件比相器進行模擬式比相，存在可靠性差、分辨率受到限制、信號難以保持的缺點。計算機的應(yīng)用使數(shù)字比相代替模擬比相，取消了分頻器、比相器、積分器、采樣及保持電路，實現(xiàn)了大量程、高分辨率的測量，并得到高精度的結(jié)果。圖25記數(shù)法測量示意圖記數(shù)法測量原理如圖25。角位移信號每轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生N個角脈沖信號，開始測量時軸向位移信號與角位移脈沖同時到達，當絲杠轉(zhuǎn)過M個角脈沖信號后，即轉(zhuǎn)過M/N轉(zhuǎn)， /N(Ph為導(dǎo)程)，若軸向位移信號脈沖波長為λ，位移信號脈沖應(yīng)有l(wèi)=m .Ph /N/λ個，由于導(dǎo)程誤差的存在，測量頭實際位移的與理論位移不一致，軸向位移實際脈沖個數(shù)為l1，則誤差為e =( l1l)λ。這樣以圓周為角度基準信號，測頭軸向位移信號為輸入，即可測量出絲杠導(dǎo)程誤差[5]。我國自從50年代開始生產(chǎn)滾珠絲杠以來，不但致力于滾珠絲杠制造工藝和制造技術(shù)的不斷提高，而且還在滾珠絲杠檢測技術(shù)方面做了巨大的努力。在很長的一段時間里，我國使用的絲杠檢測方法只有靜態(tài)法，由于這種檢測方法的第二章系統(tǒng)方案分析落后，我國的滾珠絲杠制造工業(yè)受到了嚴重的制約。70年代以來，很多工廠，學(xué)校和研究機構(gòu)紛紛加入到滾珠絲杠測量儀的研究與制造中來。逐漸實現(xiàn)了從單純的靜態(tài)法測量，過度到科技含量高的動態(tài)法測量中來。兩種方法的對比如表21所示。表21絲杠測量動態(tài)法與靜態(tài)法比較項目靜態(tài)測量法動態(tài)測量法測量精度測量結(jié)果和絲杠的實際精度不完全符合:只能測量一、二個軸向截面內(nèi)的螺距誤差；避免測量時間長會導(dǎo)致人的疲勞以及環(huán)境的變化等對測量結(jié)果產(chǎn)生的影響，長絲杠須采用跨牙測量。而英制螺紋尺是半英寸一條刻線，只能每半英寸或一英寸測量一個數(shù)據(jù)。因此可能漏掉誤差較大的測量點；測量單圈螺旋線誤差時，需將圓周有限等份，等份越少誤差越大，等份圓周劃分相位時將產(chǎn)生隨即誤差。測量結(jié)果和實際精度一致，提高了測量精度:可以連續(xù)測量，確定任意軸向截面的螺距誤差；由測量人員的對線讀書變?yōu)樽詣佑涗?，避免了人為的隨即誤差。通過基準件參數(shù)的合理選擇，對各種螺紋的絲杠都可以由逐牙或跨牙測量變?yōu)檫B續(xù)自動測量，不會漏掉測量點，測得的絲杠誤差符合實際；測量螺旋線誤差時，由等分圓周對少數(shù)點的測量變?yōu)檫B續(xù)測量，避免了分點過少及劃分相位時帶來的隨機誤差。測量效率（1)每測量一個數(shù)據(jù)都要讀數(shù)顯微鏡對線一次或幾次，因此測量n場)低。由于測量效率低，環(huán)境溫度波動的影響較大，尤其在測量長絲杠時，容易產(chǎn)生誤差；(2)加工絲杠時，機床的加工和調(diào)整時間長，機床生產(chǎn)效率低；(3)生產(chǎn)加工機床時，試磨樣件的刀具多，裝配和調(diào)整的周期長，不利于機床產(chǎn)量和質(zhì)量的提高；(4)勞動強度大，長時間測讀易疲勞，從而增大對線誤差。(1)由逐點M量改為連續(xù)M量，效率提高79倍；(2)縮短了絲杠加工機床的調(diào)整和加工時間，提高了機床的生產(chǎn)效率；(3)生產(chǎn)加工機床時，減少了試磨樣件的刀具數(shù)，縮短了機床裝配和調(diào)整的時間，促進了機床產(chǎn)量和質(zhì)量的提高；(4)減少了測量人員，降低了勞動強度，實現(xiàn)了測量過程的自動化。由于效率提高，減少了環(huán)境A度波動的影響，有利于提高測量精度。測量設(shè)備靜態(tài)測量設(shè)備多用萬能性的設(shè)備，維護方便。動態(tài)測量設(shè)備為復(fù)雜的專用設(shè)備，價格昂貴，電子設(shè)備的維護也比較麻煩。適用范圍適用于單件小批量生產(chǎn)及測量精度不太高的絲杠。適用于成批生產(chǎn)及精度要求較高的絲杠。由以上對比可以看出，動態(tài)測量較之傳統(tǒng)的靜態(tài)測量具有測量精度高、重復(fù)性好、效率高、檢測人員勞動強度低[13]，因此，在一些大批量、規(guī)模化絲杠系列的生產(chǎn)與安裝調(diào)試場合，動態(tài)測量已基本取代了靜態(tài)測量，成為絲杠檢測的主要手段。傳統(tǒng)的動態(tài)測量方法是由專門制造的動態(tài)測量儀來完成的。這一時期的動態(tài)測量儀由于受技術(shù)條件的限制，尤其是電子技術(shù)發(fā)展的制約，其關(guān)鍵部件大都由分立元件構(gòu)成，因而功能單一，自動化程度較低，儀器故障率也較高。雖然其后的有些產(chǎn)品采用了厚膜電路和小規(guī)模集成電路構(gòu)成的相位計，使儀器的性能指標有所改進，但從宏觀上看仍沒有走出早期測量儀工作的模式。隨著電子技術(shù)，特別是計算機技術(shù)的發(fā)展，使制造出新一代的絲杠動態(tài)測量儀在技術(shù)上成為了可能。動態(tài)測量儀雖然在測量原理方面沒有新的突破，但在技術(shù)實施方案上有了重大的發(fā)展。這一時期的動態(tài)測量儀圓周方向上基本都采用高精度圓光柵作為基準，長度方向有些采用高精度光柵(或磁柵)尺，有些則采用單頻激光或雙頻激光作為基準，而傳統(tǒng)的相位計大都由單片機(或工業(yè)控制機)取代[16]。目前開發(fā)應(yīng)用的絲杠動態(tài)測量儀，不論是在測量精度還是在自動化程度或者儀器的無故障率方面，都比早期的測量儀有了很大的提高。激光技術(shù)和計算機技術(shù)的應(yīng)用，使動態(tài)測量技術(shù)進一步提高。在技術(shù)方法上，由于采用了計算機技術(shù)，因而突破了傳統(tǒng)的模擬比相方法而采用數(shù)字比相技術(shù)，這使儀器的測量精度和抗干擾性能有了進一步的提高。有些儀器己經(jīng)采用顯示器來顯示測量的誤差曲線，并同時可由記錄儀來畫出誤差曲線[16]。隨著現(xiàn)代測試技術(shù)的快速發(fā)展，光電技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、微處理技術(shù)、圖象顯示技術(shù)、自動化技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，智能化技術(shù)、柔性測試、計算機輔助測試等也得到廣泛的發(fā)展及應(yīng)用，絲杠動態(tài)測量儀的研究開發(fā)也向高精度、快速化、智能化、模塊化的方向發(fā)展[17]。在緒論中已經(jīng)敘述過，滾珠絲杠的測量可以由靜態(tài)法或者動態(tài)法進行測量，兩種方法的優(yōu)劣性也在上文中做了比較。靜態(tài)法測量一條或多條母線的螺旋線誤差，采用這種方法可以達到一定的精度，但測量效率過低，不能發(fā)現(xiàn)周期性的誤差；動態(tài)測量方法是利用螺旋線的運動規(guī)律來實現(xiàn)測量的，由傳動裝置帶動被測絲杠轉(zhuǎn)動，并用適當?shù)姆绞綄β菪€的誤差進行測量，這種方式可以得到較好的精度，而且測量效率也得到了較大的提高，但由于測量方法的要求，動態(tài)測量儀要有檢測螺桿旋轉(zhuǎn)角度的傳感器（一般使用圓光柵），還需要有檢測螺旋線軸向變化的測量設(shè)備（一般采用長光柵尺或者雙頻激光干涉儀），這樣的系統(tǒng)通常有個問題：無論是采用長光柵或是激光雙頻干涉儀作為軸向位移的測量設(shè)備，其