​CNC數控加工精度詳解及解決措施

精密度

指使用同種（zhǒng）備用樣品進行重複測定所得到的結果（guǒ）之間的重（chóng）現性、一致性。有可能精密度高，但精確度是不準確的。例如，使用1mm的長度進行測定得到的三個結果分別為1.051mm、1.053、1.052，雖然它（tā）們的（de）精密度高，但卻是不（bú）準確的。

準確度表示測量結果（guǒ）的正確性，精密度表示測量結果的（de）重複性和（hé）重現性，精密（mì）度是準確度的前提條（tiáo）件。

精度的定義

一般說來，精度是指機（jī）床將刀尖點（diǎn）定位至程序目標點的能力。然而，測量（liàng）這種定位能力的辦法很多，更為重要的是，不同的國家有不同的規定。

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（yú）通用機床和普通數控機床，JISB6336一般用於（yú）加（jiā）工中（zhōng）心，JISB6338則（zé）一般用於立式加工中（zhōng）心。

當標定一台數控機床的精度時，非常有必要（yào）將其采用的標（biāo）準一同標注出來。采用（yòng）JIS標準，其數據比用美國的NMTBA標準或德國VDI標準（zhǔn）明顯（xiǎn）偏小。

同樣的指標，不同的含義

經（jīng）常容易混淆的（de）是：同樣的指標名在不同（tóng）的精度標準中代表不同的意義（yì），不同的指標名卻（què）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（duō）目標點進行多回合測量之後，通過（guò）數學統計（jì）計（jì）算出來的，其關鍵不同點在於:目標點的數量

測量回（huí）合數

從單向還是雙向接近目標點(此點尤為重要)

精度指（zhǐ）標及其它指標的計算方法

這是4種標準的關鍵區（qū）別點（diǎn）描述，正如人們所期待的，總有一天，所有機床生（shēng）產商都統一遵（zūn）循ISO標準。因此，這裏（lǐ）選（xuǎn）擇ISO標準作為基準。下表中對4種標準進行了比較（jiào），本文僅涉（shè）及線性精度（dù），因為旋轉（zhuǎn）精度的計算原（yuán）理與之基本一致（zhì）。

機械加工產生誤差的主要原因

1、主軸回轉（zhuǎn）誤差。主軸回轉誤差是指主軸各瞬（shùn）間的實際回轉軸線相對（duì）其平均（jun1）回轉軸線的變動量。產生主（zhǔ）軸徑向回轉誤差的主要原因（yīn）有：主軸幾段軸頸的（de）同軸度誤差、軸承本身（shēn）的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主（zhǔ）軸撓度等。

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

3、傳動鏈誤差。傳動鏈的（de）傳動誤（wù）差是指內聯係（xì）的傳動鏈（liàn）中首末（mò）兩端傳動元件之間相對運動的誤差。傳動誤差是由傳動鏈中各組成環節的（de）製造和裝配誤差以及使用過程中的磨損所引起。

4、刀具的幾何誤差。任何刀具在（zài）切（qiē）削過程中（zhōng），都不可避免要產生磨損，並由此引起工件尺（chǐ）寸和形（xíng）狀的改變。

5、定位誤差。一是基準不（bú）重合誤差（chà）。在零件圖上用來確定某一表麵尺寸、位置所依據的（de）基準稱為設計基準（zhǔn）。在工序圖上用來確定本工序被加工表（biǎo）麵加（jiā）工後的尺（chǐ）寸、位置所依據（jù）的基準稱為工序基準。在機床上對工件進行加（jiā）工時，需選擇（zé）工件（jiàn）上若幹幾何要素作為（wéi）加工時的定位基準，如果所選用的定位基準與（yǔ）設計基準不重合，就（jiù）會產生基準不重合誤差。二是定位副製造不準（zhǔn）確誤差。

6、工藝係統受力變形產生（shēng）的誤差。一是（shì）工件剛度（dù）。工藝係統中如果（guǒ）工件剛度（dù）相對於機床、刀具、夾具來說比較低，在切（qiē）削力的作用下，工件由於剛度（dù）不足而引起的變形對加工精度的影響就比較大。二是刀具剛（gāng）度。外圓車刀在加工表麵（miàn）法線方向上的（de）剛度很（hěn）大，其（qí）變形可（kě）以忽略不計（jì）。鏜直徑較（jiào）小的內孔（kǒng），刀（dāo）杆剛度很差（chà），刀杆受力變（biàn）形對孔（kǒng）加工精度就有很大影響（xiǎng）。三是機（jī）床部件剛度。機床部（bù）件由許多零件組成，機床部件剛度迄今尚無合適的簡易計算方法，目前主要還是（shì）用實驗方法來（lái）測定機床（chuáng）部件剛度。

7、工藝係統受熱變形（xíng）引（yǐn）起（qǐ）的誤差。工（gōng）藝係統熱變形對加工（gōng）精度的影響比較（jiào）大，特別是在（zài）精密加工（gōng）和大件（jiàn）加工中，由熱變（biàn）形所引起的加工誤差有時可占工件（jiàn）總（zǒng）誤差的50%。

8、調整誤（wù）差。在機械加工的每一工序中，總要對工藝係統進行這樣或那樣的調整工作。由（yóu）於調整不可能絕對的準確，因而產生調整（zhěng）誤差。在（zài）工藝係統中，工件、刀具（jù）在機床上的互相位（wèi）置精度，是通過調整機床、刀具（jù）、夾具或工（gōng）件等來保證的。當機床、刀具、夾具和工（gōng）件毛坯等的原始精（jīng）度（dù）都達到工（gōng）藝要求（qiú）而又不考慮動（dòng）態因素時，調整（zhěng）誤差的影響，對（duì）加工精（jīng）度起（qǐ）到決（jué）定性的作用。

9、測量誤差。零件在加工時或加（jiā）工後進行測（cè）量時，由於測量方（fāng）法、量具精度（dù）以及工件和主客觀因素都直接（jiē）影（yǐng）響測量精度（dù）。

提高加工精度的工藝措施

1、減少原（yuán）始誤差

提高零件加工所使用機床（chuáng）的幾何精度，提高夾（jiá）具、量具及工具本身精度，控製工藝係統受（shòu）力、受熱變形（xíng）、刀具（jù）磨損、內應力（lì）引起的（de）變形、測量誤差等均屬於（yú）直接減少原始誤差。為了提高（gāo）機械加工精度，需對產生加（jiā）工誤差的各項原（yuán）始誤（wù）差進行分析，根據不同情況（kuàng）對造成加工誤差的（de）主要原始誤差采取不同的措施解決。對於精密零（líng）件的（de）加工應盡可（kě）能提高所使（shǐ）用精（jīng）密機床的幾何精度、剛度和控製加工熱變形;對具有成形表麵的零件加工，則主要是如何減少成形刀具形狀誤差和刀具的安裝誤差。這種方法是生產中應用較廣的一種基本方法。它是在查明產（chǎn）生加工誤差的主（zhǔ）要因素之後，設法消除或減少這些因素。例如細長軸的車削，現在采用了大走刀反向車（chē）削法，基本消除了軸（zhóu）向切（qiē）削力引起的彎曲變形。若輔之以彈簧（huáng）頂尖，則可進一步消除熱（rè）變形引起的熱伸（shēn）長的影響。

2、補償原始誤差

誤差補償法，是人為地（dì）造出一種新（xīn）的誤差，去抵消原來工藝係統中的原始誤差。當原始誤差是負值時人為的誤差就取正值，反之，取負（fù）值，並盡量使（shǐ）兩者大小相等；或者利用一（yī）種原（yuán）始誤差去抵消（xiāo）另一種原始誤差，也（yě）是盡量使兩者大小（xiǎo）相等，方向相反（fǎn），從而達到減少加（jiā）工誤差，提高加工精度的目的。

3、轉移原始誤（wù）差

誤差轉移（yí）法（fǎ）實質上是（shì）轉移工（gōng）藝係統的幾何誤差、受力變形和熱變形等。誤差轉移（yí）法（fǎ）的（de）實例很多。如當機床精度達不到零件加工（gōng）要求（qiú）時，常常不是一味提高機（jī）床精度（dù），而是從工藝上或夾具上想辦法，創造條件，使機床的幾何誤差（chà）轉移到不影響加工精度的方麵去。如磨削主軸（zhóu）錐孔保證其（qí）和（hé）軸頸的同軸度（dù），不是靠機（jī）床主軸的回轉精度來保證，而是靠夾具保證。當機床主軸與工件之間用浮動聯接以後，機床主軸（zhóu）的原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（xù）誤差的存在，往往造成本工序的加工誤差（chà），或者由於工件材料性能改變，或者上道工（gōng）序的工藝改變（如毛坯精化後，把原來的切削加工工序取消），引起原始誤（wù）差發生較大的（de）變化。解決這個（gè）問題，最好（hǎo）是采用分組調整均（jun1）分誤差的辦法。這種辦法的實質（zhì）就是把原（yuán）始誤差按其大小均分為n 組，每組毛坯誤差範圍（wéi）就縮（suō）小為原來的1/n，然後按各組分別調整加工。

5、均化原始誤差

對配合精度要求很高的軸和孔，常采用研磨工藝。研具本身並不要求具有高精（jīng）度，但它能在和工件做相對運動過程中對工件進行微量切削，高點逐漸被磨掉（當（dāng）然，模具也被工件磨去一部分），最終（zhōng）使工件達到很高的精度。這種表麵間的摩擦和磨損的（de）過程，就是誤差不斷減少的過程，這就（jiù）是誤差均化（huà）法。它（tā）的實質就是利用有密切聯係的表麵相互（hù）比較，相互檢查從對（duì）比中（zhōng）找出差異，然（rán）後進行相互修（xiū）正或互（hù）為基準（zhǔn）加（jiā）工（gōng），使（shǐ）工件被加工表麵（miàn）的誤差不斷縮小和均化。在生產中，許多精密基準件（如（rú）平板、直尺等）都是利用誤差均化（huà）法加工出來的（de）。

6、就（jiù）地加工（gōng）法

在加工和裝配中，有些精度問題牽涉到零件或部件間的相互（hù）關（guān）係，相當複雜，如果一味地提高（gāo）零、部（bù）件本身精度，有時不僅困難，甚至不可能（néng），若采用就地加工法（也稱自身加工（gōng）修配（pèi）法），就可能很方便地解決看起來非常困難的精度問題。就地加工法在機械零件（jiàn）加（jiā）工中常（cháng）用來（lái）作為保證零件加工精（jīng）度的有（yǒu）效措施。