​CNC數控加工精度詳解及解決措施

精密度

指使用同種備用樣品（pǐn）進行重（chóng）複測（cè）定（dìng）所得到（dào）的結果之間的重（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（guǒ）分別為1.051mm、1.053、1.052，雖然它們的精密度高，但卻是不準確的。

準確度表示測量結果的正確性，精密度表（biǎo）示測量結果的重複性和重現性（xìng），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（jiāng）刀尖點定位至程序目標點的能力。然而，測量這種定位能力的辦法很（hěn）多，更為重要的是，不同的國家有不同的（de）規定（dìng）。

日本機床生產（chǎn）商：標定“精度”時（shí），通常（cháng）采用（yòng）JISB6201或JISB6336或JISB6338標準。JISB6201一般用於通用機床和普（pǔ）通數控機床，JISB6336一般用於加工中心，JISB6338則一般用於立式加（jiā）工中心。

當標定一台數控機床的精度時，非（fēi）常有必（bì）要將其采用的標準一同標注出來。采用JIS標準，其數據比用美國的NMTBA標準或德國VDI標（biāo）準明顯偏（piān）小。

同樣（yàng）的指標，不同的含（hán）義

經（jīng）常容易混淆（xiáo）的（de）是：同樣的指標名在不同的精度（dù）標準中代表不同的意義，不同的指標名卻具有相同的含義。上述4種標準，除JIS標準之外，皆是在機床數（shù）控軸上對多目標點進行多回合測量之後（hòu），通過數（shù）學統計計（jì）算出（chū）來的，其關鍵不同點在於:目標點的數（shù）量

測量回合數

從單向還是雙向接近目標點(此點（diǎn）尤為重要)

精度指標及其它指標的計算方法

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

機械加工產生誤差的主要原因（yīn）

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

2、導軌誤（wù）差。導軌是（shì）機床上確定各機床部件相對位置關係的基準（zhǔn），也（yě）是機床運動的基準。導軌的不均（jun1）勻磨（mó）損和安裝質量（liàng），也是造成導軌誤差的重要因素。

3、傳動鏈（liàn）誤差。傳（chuán）動鏈的傳動誤差是指內（nèi）聯係的傳動鏈中首（shǒu）末兩端傳動元（yuán）件之間相對（duì）運動的誤差（chà）。傳動誤差是由傳動鏈中各組成環節的製造和裝配誤差以及使用過程中的磨損所引（yǐn）起。

4、刀具的幾何誤差。任何（hé）刀具在（zài）切削過程中，都不可避免要產生（shēng）磨損，並由此引起工件尺寸和形狀的改變。

5、定位誤差。一是基（jī）準不重合誤差。在零件圖上用來確定某一表麵尺寸、位置所依據的基準稱為設計基準。在工序圖上用來確定本工序被加工表麵加工後的尺寸、位置所（suǒ）依據的基準（zhǔn）稱為工序基準。在機床（chuáng）上對工件進行加工時，需選擇工件上（shàng）若（ruò）幹幾何要素（sù）作為加工時的定位（wèi）基準，如果所選用的定位基準與設計基準不（bú）重合，就會產生基準不重合誤差。二是定位副製造不準確（què）誤（wù）差。

6、工（gōng）藝係（xì）統受力變形產生的誤差。一是工件剛度。工藝係統中如果工件剛度（dù）相對於機床（chuáng）、刀具（jù）、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工件由於剛度不足而引起的（de）變形對加工精度的影響就比較大。二是刀具剛度。外圓車刀在加工表麵法線方向上的剛度（dù）很大，其變形可以忽略不計。鏜直徑較小的內孔，刀杆（gǎn）剛（gāng）度（dù）很（hěn）差，刀杆受（shòu）力變形（xíng）對孔加工精度就有很大影響（xiǎng）。三是機床部件剛度。機床部件由許多零件組成，機床（chuáng）部件剛度迄今尚無合適的簡易計算方法，目前主要還是用實驗方法來測定機床部件剛度（dù）。

7、工藝係統受熱變（biàn）形引起的誤差。工藝係統熱變形對加工精度的影響比較（jiào）大，特別是在精密（mì）加工和大件加（jiā）工中（zhōng），由熱變形所引起的加工誤差有時可（kě）占工件總（zǒng）誤差的50%。

8、調整誤差。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（zhěng）工作。由於調整不（bú）可能絕對的準確，因而產生（shēng）調整誤差。在工藝係統中，工件、刀具在機床上的互相位置精度，是通過調整機床、刀具、夾具或工件等來保證的。當機床、刀具、夾（jiá）具和工件毛坯等的原始精度都達（dá）到工（gōng）藝要（yào）求而又（yòu）不考（kǎo）慮動態因素時，調整誤差的影響，對加工精度起到決定（dìng）性的作用。

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

提高加（jiā）工（gōng）精度的工藝措施

1、減少原始（shǐ）誤差

提高零（líng）件加工所使用機床的（de）幾何精度，提高夾具、量（liàng）具及工具本身（shēn）精度，控製工藝係統受力、受熱變形、刀具磨損、內應力引（yǐn）起的變形、測量誤差等均屬（shǔ）於直接減少原始誤差。為了提高機械加工精度，需對產生加工（gōng）誤差的各項原（yuán）始誤差進行分析（xī），根據不同情況對造成加工誤差的主要原始（shǐ）誤差采取不同的措施解決。對於精（jīng）密零件（jiàn）的加工應盡可能（néng）提高（gāo）所使用精密機床的幾何精度、剛度和控製加（jiā）工熱（rè）變形;對具有成形表（biǎo）麵的零件加工，則主要是如何減少成形刀具形狀誤差和（hé）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。它是在查明產生加工（gōng）誤差（chà）的主要因素之後，設法（fǎ）消除或減少這些因素（sù）。例如細長軸的車削，現在采用了（le）大走刀反向車削（xuē）法，基本消除了軸向切削力引起的彎曲變形。若（ruò）輔之以彈簧頂尖，則可進一步消除熱變形引起的熱伸長的影響。

2、補償原始誤差

誤差補償法，是人為（wéi）地造出一種新的誤（wù）差（chà），去抵消原來工藝係統中的原始誤差。當原始（shǐ）誤差是（shì）負值時人為的誤差就取（qǔ）正值，反之，取負值，並盡量使兩者大小相等（děng）；或者利用一種原始誤（wù）差去（qù）抵消另一種原始誤（wù）差，也是盡量使兩者大小相等，方（fāng）向相反，從（cóng）而達到減少加工誤差，提高加工精度的目的。

3、轉移原始誤（wù）差

誤差轉移法實質上是轉移工藝係統的幾何誤差、受力變形和熱變形等。誤差轉移法的實例（lì）很多。如當機床精度達不到零件加工要求時，常常不是一味提高（gāo）機床精度，而是從工藝上或（huò）夾具上想辦法，創造條件（jiàn），使機床的幾何誤差轉移到不影響加工精度的方（fāng）麵去。如磨削主軸錐孔保證其和軸頸的同軸度，不是靠（kào）機床主軸的回（huí）轉精度來保證，而是（shì）靠夾具保證。當機床主軸與工件之間用浮動聯接以後，機床（chuáng）主軸的原（yuán）始誤差就被轉移掉了（le）。

4、均分原（yuán）始誤差

在加工中，由於（yú）毛坯或上道工序（xù）誤差的存在，往往造成本工序（xù）的（de）加工誤差（chà），或者由於（yú）工（gōng）件材料性能改變，或者上道工序的（de）工藝改（gǎi）變（如毛（máo）坯精化後，把原來的切削加工工序取（qǔ）消），引起原始誤差發生較大的變化。解決這個問題，最好是采用分組調整均分（fèn）誤差（chà）的辦法（fǎ）。這種辦法的實質就（jiù）是把原（yuán）始誤差按其大小均分為n 組（zǔ），每組毛坯（pī）誤差範圍就縮小為原來的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（gāo）的軸和孔，常采用研磨工藝。研具本（běn）身並不（bú）要求具有高精度，但（dàn）它能（néng）在和工件做相對運動過（guò）程中（zhōng）對工件進行微量切削，高點逐漸被磨掉（當（dāng）然，模具也被（bèi）工件（jiàn）磨（mó）去一部分），最終使（shǐ）工（gōng）件達到很（hěn）高的精度。這種表麵間的（de）摩擦和磨（mó）損的過（guò）程，就是誤（wù）差不斷減少（shǎo）的過程，這就是誤差均（jun1）化法。它的實質就是利用有密切聯係的表麵相互比較，相（xiàng）互（hù）檢查從（cóng）對比中找出（chū）差異，然後進行相互修正或互為基準加工，使工件被加工表麵的誤差不斷縮小和均化。在生產（chǎn）中，許多精密基準件（如平板、直尺等）都是利用誤差均化法加工出來的。

6、就地加工法

在加（jiā）工和裝配中，有些精度問題牽涉到零件或部件（jiàn）間的相互關係，相當複（fù）雜，如（rú）果一味地提高零、部件本身精度，有時不僅困（kùn）難，甚至不可能，若采用就地加工法（也稱自身加工（gōng）修配法），就可能很（hěn）方便地解決看起來非常困難的精（jīng）度問題。就地加工法在機械零件加工中常用來作為保證零件加工精度的有效措施。