3. 驱动与传动元件装调基础
精密运动平台的精度上限，往往在装配阶段就已经被决定。控制器再先进，也无法弥补电机与丝杠不同轴、导轨基准扭曲或压电驱动器预紧失当带来的几何误差。本节围绕六类核心驱动与传动元件，讲清它们的安装基准、预紧与对中方法，并给出可操作的判断依据。
一、先建立统一的基准与坐标约定
装调前必须先确定基准。工程上通常以平台底座的主安装面作为Z向基准，以两条导轨之一的基准侧导轨侧面作为X向基准，以垂直于两者的定位销孔或端面作为Y向基准。所有元件的安装都以这三个基准为参照，避免各自为政。本文统一约定：沿丝杠轴线方向为X，水平垂直于X为Y，竖直向上为Z；电机正转定义为使工作台向X正方向运动。
基准建立后，用大理石平尺、电子水平仪或激光干涉仪复核基准面的直线度与平面度。示例要求：底座主安装面平面度优于5 μm/300 mm，基准导轨侧面直线度优于3 μm/300 mm。若基准本身超差，后续所有对中都是徒劳。
二、伺服电机与减速器的对中
伺服电机通常经联轴器或减速器与丝杠连接。对中的核心是控制径向偏差与角向偏差。以膜片联轴器为例，允许径向偏差一般不超过0.05 mm，角向偏差不超过0.2°。操作时先将电机轻轻推入安装座，用塞尺或百分表测量联轴器两端法兰的径向跳动与端面跳动：径向跳动反映偏心，端面跳动反映角度偏差。
调整顺序是“先角向后径向”：先通过电机座与安装面之间的调整垫片修正角向，再微移电机座修正径向。每调整一次，手动盘车一周，观察百分表示值变化。当径向跳动≤0.03 mm、端面跳动≤0.02 mm时，可初步锁紧。锁紧后复测，因为螺栓预紧力会引入微小位移。
减速器安装时，除对中外还要关注背隙。行星减速器出厂背隙通常标注为≤3 arcmin，但安装偏心会放大背隙。判断方法：固定输入端，在输出端施加±1%额定扭矩，用自准直仪或编码器读取角位移，若超过标称值1.5倍，说明对中不良或减速器内部磨损。
三、直线电机的安装基准与气隙控制
直线电机没有机械接触，但对气隙极为敏感。以无铁芯直线电机为例，典型气隙为0.5～1.0 mm，偏差超过±0.1 mm就会导致推力波动和发热。安装时先固定定子（磁轨），再装动子（线圈）。定子拼接处需用百分表检查接缝错位，要求≤0.02 mm，否则会产生周期性推力波动。
动子安装后，用塞尺沿全行程测量气隙。若气隙一端大、一端小，说明定子与导轨不平行，需调整定子安装面。直线电机的法向吸力可达推力的5～10倍，安装时必须使用非磁性工具，并防止动子突然吸附造成夹伤。调试时先低速点动，确认无摩擦异响后再升速。
四、压电驱动器的预紧与位移传递
压电驱动器（如压电陶瓷叠堆或惯性驱动器）需要预紧才能正常工作。预紧力过小，陶瓷片受拉易开裂；预紧力过大，会压缩行程并增加发热。典型预紧力为额定推力的10%～20%。以额定推力100 N的叠堆为例，预紧力取10～20 N。
预紧通过弹簧或预紧螺钉实现。安装时先用千分表顶住输出端，缓慢旋入预紧螺钉，观察位移变化：当位移开始随预紧力线性减小时，说明预紧已生效。此时锁紧防松螺母，再复测空载位移。若空载位移比标称值低20%以上，应减小预紧力。压电驱动器对剪切力敏感，安装面必须平行，倾斜安装会导致层间剪切开裂。
五、丝杠与导轨的平行度调整
丝杠与导轨的平行度直接影响进给阻力和定位精度。调整时以基准导轨为基准，用百分表测量丝杠两端轴承座处的高度差与侧向偏差。示例要求：丝杠轴线与导轨在垂直面内平行度≤0.01 mm/300 mm，水平面内≤0.01 mm/300 mm。
操作顺序：先固定丝杠一端轴承座，再调整另一端。垂直方向通过轴承座下的垫片调整，水平方向通过侧向顶丝调整。每调整一次，手动转动丝杠，感受全程阻力是否均匀。若某段阻力突然增大，说明该处丝杠弯曲或导轨不直。最后用激光干涉仪测量定位误差，若反向间隙超过3 μm，需检查丝杠预紧。
六、导轨的预紧与滑块安装
滚动导轨的预紧分为轻预紧、中预紧和重预紧，对应不同的刚度与寿命。精密平台常用中预紧，预紧力约为额定动载荷的5%～8%。预紧通过更换更大直径的滚珠或调整滑块内部结构实现，装调阶段主要通过滑块安装面的平行度来保证预紧均匀。
安装滑块时，先清洁导轨面，涂薄层防锈油。将滑块轻轻推入，避免滚珠脱落。两条导轨的滑块安装面必须等高，用百分表测量同一工作台连接面在两条导轨上的高度差，要求≤0.01 mm。若超差，通过导轨下的调整垫片修正。锁紧螺栓时按对角线顺序分次拧紧，扭矩参考导轨厂家规定，通常M5螺栓取5～6 N·m。
七、装调记录与判断依据
建议每台平台保留一份装调记录，至少包含：基准面平面度/直线度实测值、各元件对中偏差、预紧力或预紧等级、锁紧扭矩、全程手动盘车阻力描述、低速点动电流波动、激光干涉仪定位误差与反向间隙。判断合格的通用门槛可参考：定位误差≤±5 μm/300 mm，反向间隙≤3 μm，电流波动≤额定值15%。若某项超差，按“基准→对中→预紧→锁紧”的顺序回查，不要直接修改控制器参数掩盖机械问题。
装调的本质是把设计意图转化为可测量的几何关系。伺服电机看对中与背隙，直线电机看气隙与接缝，压电驱动器看预紧与平行，丝杠看平行度与反向间隙，导轨看等高与预紧。每一项都有明确的测量工具和数值门槛，按基准统一、逐项测量、锁紧复测的节奏推进，才能为后续的定位精度与性能验证打下可靠基础。