CNC數控加工精度詳解及解決措施

精密度

指使用同種備用（yòng）樣品進行重複測定所（suǒ）得到的結果之間的重現性、一致性。有可能精密度高，但精確度（dù）是不準確的。例如，使用1mm的長度進行測（cè）定得到的三（sān）個（gè）結果（guǒ）分別為1.051mm、1.053、1.052，雖然它（tā）們的精密度高，但卻（què）是不準確的。

準確（què）度表示（shì）測量結果的正確性，精密度表示測量結果的重複性和重現性，精密度是準確度的前提條件。

精度的定義

一般說來，精度是指機床將刀尖點定位至程序目標（biāo）點（diǎn）的能力。然而，測量這（zhè）種定位能力的辦法很多，更（gèng）為重要的是，不同（tóng）的（de）國（guó）家（jiā）有不同的規定。

日本機床生產商：標定“精度”時（shí），通常采用JISB6201或JISB6336或JISB6338標準。JISB6201一般用於通用機床和普通數控機床，JISB6336一般用於加工中心，JISB6338則（zé）一般用於立式加工中心。

當標定一台數控機床的精（jīng）度時，非常有（yǒu）必要將其采用的標（biāo）準一（yī）同標注（zhù）出來。采用JIS標準，其數（shù）據（jù）比用美國的NMTBA標準或德國VDI標（biāo）準（zhǔn）明顯偏（piān）小。

同樣的指標，不同的（de）含義

經常容易混淆的是：同（tóng）樣的（de）指標名在不同的精度標準中代表不同的意義，不同的指標名（míng）卻具有相同的含義。上述4種標準，除JIS標準之外，皆是在機床數控軸上對多目標（biāo）點進行多回合（hé）測量之後，通過數學統計計算出來的，其關鍵不（bú）同點在於:目標點的數量

測（cè）量回合數（shù）

從單向還是雙向接近目標點(此點尤為重要)

精度指標及其它指標的計算方法

這是4種標準的關鍵區別點描述，正如人們所期待的，總有一天（tiān），所有機床生產商都統一遵循ISO標準（zhǔn）。因此，這裏選擇ISO標準作為基準（zhǔn）。下表中對（duì）4種標準（zhǔn）進行了比較，本文僅涉及（jí）線性（xìng）精度（dù），因為旋轉精度的計算原理與之基本一致（zhì）。

機械（xiè）加工（gōng）產生誤差的主要原因

1、主軸回轉誤差。主軸回轉誤差（chà）是指主軸各瞬間的實際回轉軸線相對其平均回轉軸（zhóu）線的變動量。產生主軸徑向回轉（zhuǎn）誤差的主要原（yuán）因有（yǒu）：主軸幾段軸頸的同軸度誤差、軸承（chéng）本身的各（gè）種誤差、軸承之間（jiān）的同（tóng）軸度（dù）誤差、主軸撓（náo）度等。

2、導（dǎo）軌誤差。導軌是機床上確定各機床部（bù）件相對位置關係的基準，也（yě）是機床運動的基準（zhǔn）。導軌的不（bú）均勻磨損和安裝質量（liàng），也是造成導軌誤差的重要因素。

3、傳動鏈誤差。傳動鏈的傳動誤差是指內聯係的傳動鏈中首末兩（liǎng）端（duān）傳動元件之間相對（duì）運動的誤差。傳動誤差是由傳動鏈中（zhōng）各組（zǔ）成環節的製造和裝配誤差以及使用過程中（zhōng）的（de）磨損所引起。

4、刀具的幾何（hé）誤差。任何刀具在切削過程中，都不（bú）可避免要產生磨損，並由此引（yǐn）起工件尺寸和形狀的改變。

5、定位誤差。一是基準不重合誤差。在零件圖（tú）上用來確定（dìng）某一表麵尺寸、位置所依據的（de）基準稱為設計（jì）基準。在工序圖上用來確定本工序被加工（gōng）表麵加工後的尺寸、位置所依據（jù）的（de）基準稱為工序（xù）基準。在機床上對工件進行加（jiā）工時，需選擇工件上若幹幾何要素作為加工（gōng）時的定位基準，如果所選用的定位基準與（yǔ）設計（jì）基（jī）準不重合，就（jiù）會產生基準不重（chóng）合誤差。二是（shì）定位副製（zhì）造不（bú）準確誤差。

6、工藝係統（tǒng）受力變形產生（shēng）的誤差。一是工件剛度。工藝係統中如果工件剛度相（xiàng）對於機（jī）床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作（zuò）用下，工件由於剛度不足而引起的變形對加工精度的影響就（jiù）比較大（dà）。二是刀具剛度。外圓（yuán）車刀在加工表麵法線方向上的剛度很大，其變形可以忽（hū）略不計。鏜（táng）直徑較小的內孔，刀杆剛度很（hěn）差，刀杆受力變形對孔加工精度就有很大影響（xiǎng）。三（sān）是機床部件剛（gāng）度。機床部件由許多零件組成，機床部件（jiàn）剛度迄今尚無合適（shì）的簡易計算方（fāng）法，目前主要（yào）還（hái）是用實驗方法來（lái）測定機床部件剛度。

7、工藝係統受熱變（biàn）形引起的誤差。工（gōng）藝係統熱變形對加工（gōng）精度的影響比較大，特（tè）別是在精密加工和大件加（jiā）工中，由熱（rè）變形所引起的加工誤差有時可占工件總誤差的50%。

8、調整誤差。在機（jī）械加工（gōng）的每一工序中，總要對工藝（yì）係統進行這樣或那樣的調整工作。由於調整不可能絕對的準確，因而產生調整誤差（chà）。在工藝（yì）係統中，工件、刀具在機床上的互相位置精度，是通過調整（zhěng）機床、刀具、夾具或工件等來（lái）保證的。當機（jī）床、刀具、夾具和工件毛坯等的原始精度都達到工藝要求而（ér）又不考慮動態（tài）因素時，調整誤差的影響，對加工精度起到決定性的作用。

9、測量誤差。零件在（zài）加工時或加工後進行測量時，由於測量方法（fǎ）、量具精度以及工件和主客（kè）觀因素都直接影響測量精度。

提（tí）高加工精度的工藝措施（shī）

1、減少（shǎo）原始（shǐ）誤差

提高零件加工所使用機床的幾何精度，提高夾具、量具及工（gōng）具本身精度，控製工藝係統受力、受熱變形、刀（dāo）具磨損、內應力引起的變形、測量誤差等均屬於直接減少原始誤差。為了（le）提高機械加工精度，需對產生加工誤差的各項原始誤差進行分析，根（gēn）據不（bú）同情況對造成（chéng）加工誤差的主要原始誤差采取不同的措施解決。對於（yú）精密零件的加工應盡可能提高所使用精密機床的幾何（hé）精（jīng）度（dù）、剛度和控製加工熱變形;對具有成形表麵的（de）零件加工（gōng），則主要是如何減少成形刀具形狀誤差和（hé）刀具（jù）的安裝誤（wù）差。這種方（fāng）法是生產中應用較廣的一種基（jī）本方法。它是在查明產（chǎn）生加工誤差的（de）主要（yào）因素之後，設法消除或減（jiǎn）少（shǎo）這些因素。例如（rú）細長軸的車削，現在采用了大（dà）走刀反（fǎn）向車削法（fǎ），基本消（xiāo）除了軸向切削力引起的彎曲變（biàn）形。若輔之以彈（dàn）簧頂尖，則可進一步消除熱變形引（yǐn）起的熱伸長的影（yǐng）響。

2、補償原始誤差

誤差補償法，是人為地造出一（yī）種新的誤差，去（qù）抵消原來（lái）工（gōng）藝係統中的（de）原始（shǐ）誤（wù）差。當（dāng）原始誤差是負值時人為的誤差就取正值，反之，取負值，並盡量使（shǐ）兩（liǎng）者大小相等；或者（zhě）利用一種原始誤差去抵消另一種原始（shǐ）誤差，也是盡量使兩者大小相等，方向相反，從而達到減少加工誤差，提高加工精度的目（mù）的。

3、轉移原（yuán）始誤差

誤差轉移法實質上是轉（zhuǎn）移工（gōng）藝係統的幾何誤（wù）差、受力變形和熱變形等。誤（wù）差轉移法的實例很多。如當機床精度達不到零件加工要（yào）求時，常常不是一味提高機床精度，而是從工藝上或夾（jiá）具上想（xiǎng）辦法（fǎ），創造條（tiáo）件，使機床的幾何誤差轉（zhuǎn）移到不（bú）影響加工精度的方麵（miàn）去。如磨削主軸錐孔保證其和軸頸的同軸度，不是靠機床主軸的回轉精度來保證，而是靠夾具保證。當（dāng）機床主軸與工（gōng）件（jiàn）之間用浮動（dòng）聯接以後，機床主軸的原（yuán）始誤差就被轉移掉了。

4、均分原始誤差

在加工中，由於毛坯或上道工序誤差的存在，往往造成本工序的加工誤差，或者由於工件材（cái）料性能改變，或者上道工序的工藝改變（如毛坯精化後，把原來的切削加（jiā）工工序取（qǔ）消），引（yǐn）起原始誤差發生（shēng）較大的變化。解決這個問題，最好是采用（yòng）分組調整均分誤差（chà）的辦法。這種辦（bàn）法的實質就是把原始誤差（chà）按其大小均分為n 組，每組毛坯（pī）誤差範圍就（jiù）縮小為原來的1/n，然後按（àn）各組分別調（diào）整加工。

5、均化原（yuán）始誤差

對配合精度要求很高的軸和孔，常采（cǎi）用研磨工藝。研具本身並不要求具有高精度，但它能在和工件做相對（duì）運動過程中對工件（jiàn）進行微（wēi）量切削（xuē），高點逐漸被磨掉（當（dāng）然，模具也被工件磨去一部分），最終使工件達到很高的精度。這種（zhǒng）表（biǎo）麵間的摩擦和磨損的（de）過程，就是誤差不斷減少的（de）過程，這就是誤差均化法（fǎ）。它的實質就是利（lì）用有密切聯係的表麵相互比較，相互檢查從對比（bǐ）中（zhōng）找出差異，然後進行相互修正或（huò）互為基準加工，使工（gōng）件被加工表麵的誤差不斷縮小和均化。在生產中，許多精密基準件（如平板、直尺等）都是利用誤差均化法（fǎ）加工出來的。

6、就地加工法

在加工和裝配中，有些精度（dù）問題牽涉（shè）到零件或部（bù）件間的相互關係（xì），相當複雜，如果一味地提高零、部件本身精（jīng）度（dù），有時不僅困難，甚至不可能，若采用就地加工法（也稱自身加工修配法），就可能很方（fāng）便地解決看起來非常困難（nán）的精度（dù）問題。就地加工法在機械零件加（jiā）工中常用來作為保證零件加工精度的有效措施。