生产效率和加工精度是机床行业的重要竞争因素

加工过程中，必须经济和高精度地实现小批量生产。在航空航天领域，粗加工时需要强大材料切除能力，而精加工时必须达到高精度。

在高质量模具加工过程中，粗加工时需要切除大量材料，精加工时需要高的表面质量。在航天工业，整体构件具有最小重量下的最 佳材料利用率优点。整体整体构件的材料切 除率大约为95%或者更高。当今高速切削 (HSC)机床要求高速进给和高速切削。整 体构件的大材料切除率具有突出的经济优 点。但这样的进给速率和切削力也使滚珠丝能否适应快速变化的工作条件是影响机床加工精度的决定性因素。从粗加工到精加工，机床承受的机械作用力和热负荷完全不同，因 此造成的精度变化也较大。小批量生产加工中也有类似的负荷变化情况。工件设置和按单加工期间的全然不同环境必然造成发热情况

不同，相应地必然影响精度。特别是小批量生产、公差要求严订单的盈利能力取决于首件达到的加工精度。这是为什么机床温度精度 越来越重要的原因。

本文重点讨论进给驱动。高速运动和大加速度使进给驱动承受大载荷，也造成发热。如果没有相应位置测量技术，这种温度升高现象

将快速使定位误差达到100 um提供位置反馈信号的 直线光栅尺是机床高直接采集进给轴实际位置信息。因此，机械传递元件对位置测量结果没有影响一运动特性误差和温度变化造成的尺寸偏差以及其他作用力影响的位置都被直线光栅尺测量到，并

使测量结果体现在位置控制环中。因此， 它能消除以下潜在误差源:

滚珠丝杠温度特性导致的定位误差 反向误差

机械作用力导致驱动机构变形形成的 误差

滚珠丝杠螺距误差导致的运动特性误差 因此，直线光栅尺已成为高精度定位和高 速加工不可或缺的必备条件。

海德汉公司用于数控机床的直线光栅尺几 乎可以适应任何应用。它是所有采用闭环 控制机器和设备上进给轴的最佳选择，例 如铣床、加工中心、撞床、车床和磨床。 直线光栅尺动态性能好，运动速度可靠性 高，沿测量方向的运动加速度大，这些特 性使它不仅能满足常规轴动态性能要求， 也能满足直接驱动设备的高动态性能要

求。要成功完成加工订单，必须要求机床具有 高的热稳定性。即使负荷受力不同，也必 须保证加工精度。这样才能在整个行程上 保证要求的公差精度，包括速度和切削力

大幅变化时。直线进给轴驱动的滚珠丝杠 热膨胀严重影响精度且受速度和载荷大小 变化的影响。如果加工期间滑座位置仅用 丝杠螺距和电机端的旋转编码器确定，20 分钟的定位误差可达100 }m。这种方法在 控制环内无法补偿这些基本驱动误差，被 称为半闭环控制，可通过直线光栅尺完全 补偿这些误差。采用直线光栅尺的进给驱 动工作模式为闭环控制，滚珠丝杠的误差 在位置测量系统被测量并在定位控制环中 被补偿。用角度编码器取代旋转编码器也 有类似的优点，原因也是机械传动部件的 热膨胀。即使在机床工作条件不断变化 时，直线光栅尺和角度编码器也能够确保

被加工件精度。

杠产生大量摩擦热。滚珠丝杠的摩损和热膨 胀在加工过程中也不相同，例如粗加工和精 加工情况下得进给速率。如果进给驱动采用 半闭环控制模式(不用直线光栅尺)，小批 量和短交货期生产时，加工零件的尺寸就会 不同。由于热膨胀原因，可能无法满足公差 要求。如果使用直线光栅尺，就可以避免这 些误差，滚珠丝杠的热膨胀在全闭环内可以 完全被补偿。

如果用直线光栅尺检测滑架位置(图2，下 图)，位置控制环包括全部进给机构。因此， 也被称为全闭环控制。那么，机床驱动部件 的间隙和传递误差就不再影响位置检测精 度。其精度几乎只取决于直线光栅尺精度和 安装位置。