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得到的結果之間的重（chóng）現性、一致性。有（yǒu）可能精密度高，但精確度是不準確的。例如，使用（yòng）1mm的長度進行測定得（dé）到的三個結果分別為1.051mm、1.053、1.052，雖然它們的精密度高，但卻是不準確的（de）。

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

精度的定義

一般說來，精度是指機床將刀尖（jiān）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多（duō），更為重要的（de）是（shì），不同的國家有不同的規定。

日本機床生產商：標定“精度”時，通（tōng）常采用JISB6201或JISB6336或JISB6338標準。JISB6201一般用於通用（yòng）機床和普通數控機床，JISB6336一般用於加工中心，JISB6338則一般用於立式加工中心。

當標定一台數（shù）控機（jī）床的精度時，非常有必要將其采用的標準一同標（biāo）注出來。采用JIS標準，其數據比用美國的NMTBA標準或德國VDI標準明顯偏小。

同樣的指標（biāo），不同的含義（yì）

經常容易（yì）混淆的是（shì）：同樣的指標名在不同的精度標準中代（dài）表不同的意義，不（bú）同的指標名卻具有相同的（de）含義。上述4種標準，除JIS標準之（zhī）外，皆是在機床數（shù）控（kòng）軸上對多目標點進（jìn）行（háng）多回（huí）合測量之後，通過數學統計計算出來的，其關鍵不同點在於:目標點的數量

測（cè）量回合數

從單向還是雙向接近（jìn）目標點(此點尤為重要)

精度指（zhǐ）標（biāo）及其它指標的計算方法

這是（shì）4種標準的關鍵區別點描述，正如人們所期（qī）待的，總有一天，所有機床生產商都統（tǒng）一遵循（xún）ISO標（biāo）準。因此，這裏選擇ISO標準作為基準。下表中對4種標準進行了比較，本文僅涉及線性精度，因為旋轉精度（dù）的計算原理與之基本一致。

機械加工產生誤差的主要原（yuán）因

1、主軸（zhóu）回轉誤差。主軸回轉誤差（chà）是指主軸（zhóu）各瞬間的實際回轉軸線相對其平均回轉（zhuǎn）軸線的變動量（liàng）。產生主（zhǔ）軸徑向回轉誤差的主要（yào）原（yuán）因有：主軸幾段軸頸的同軸度誤差、軸承本身的各種誤（wù）差、軸承之間的同軸度誤差（chà）、主軸撓度等。

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（yě）是（shì）機床運動的基（jī）準。導軌（guǐ）的不（bú）均勻磨損和安（ān）裝質量，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端傳動元件之（zhī）間（jiān）相（xiàng）對運動（dòng）的誤差。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起。

4、刀（dāo）具的幾（jǐ）何誤差。任何刀（dāo）具在切削過程中，都不可（kě）避免要產生（shēng）磨損，並由此（cǐ）引起工件尺寸和形狀的改變。

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

6、工藝（yì）係統受力變形產生的誤差。一（yī）是工件剛度。工藝係統中如果工件剛度相對於機床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工（gōng）件由於剛度不足而引起的變形對加工精度（dù）的影響（xiǎng）就比較大。二是刀具（jù）剛度。外圓（yuán）車刀在加工表麵法線方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計。鏜直徑較小的內孔（kǒng），刀杆剛度很差，刀杆受力變形對孔加工精度就有很大影響。三是機床部件剛度。機（jī）床部（bù）件由許多零件組（zǔ）成，機床部（bù）件剛度迄今尚無合（hé）適的簡易計算方法，目（mù）前主要還是用實驗方法來測定機床部件剛度。

7、工藝係（xì）統受熱變形引起的誤差。工藝係統熱變形對（duì）加工精度的影響比較（jiào）大，特別是在（zài）精密加工和大件加工中，由熱變形所引（yǐn）起的加工誤差有時可占工（gōng）件總誤差的50%。

8、調整誤（wù）差（chà）。在（zài）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（zhěng）不（bú）可能絕對的（de）準（zhǔn）確（què），因而產生調整誤差。在工藝係統中，工件、刀（dāo）具在機床上的互相位置（zhì）精度，是通過調整（zhěng）機床、刀具、夾具或工件等來保證的。當機床（chuáng）、刀具、夾具和工件毛坯（pī）等（děng）的原始精度都達到工藝要求而又不考慮動態因素時，調整誤（wù）差的影響，對加工精度起到（dào）決（jué）定性的作用。

9、測（cè）量誤差。零件在加工時或加工後進行測量時，由於（yú）測量方法、量具精度以及工件和主客觀因素都直接影響（xiǎng）測（cè）量（liàng）精（jīng）度。

提高加（jiā）工精（jīng）度的（de）工藝措施

1、減少原始誤差

提高零（líng）件加工所使用機床的幾何精（jīng）度，提高夾具（jù）、量具及（jí）工具本身精度，控製工藝係統受力（lì）、受（shòu）熱變形、刀具磨損、內應力引（yǐn）起（qǐ）的變（biàn）形、測量誤差等均屬於直接減少原始誤差。為了提（tí）高機械加工精度，需對產生加工誤差的各（gè）項原始誤差進（jìn）行分析，根（gēn）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。對於精密零件的加工應盡可能提（tí）高所使用精密機床的幾何精（jīng）度、剛度和控製加工熱變形（xíng）;對具有成形表麵的零件加工，則主要是如（rú）何減（jiǎn）少成形刀具形狀誤（wù）差和刀（dāo）具（jù）的安裝誤差。這種方法是生產中應（yīng）用較廣的一（yī）種基本方法（fǎ）。它是在查（chá）明產生加（jiā）工誤差的主要因素之後，設法消除或減少這些因素。例如細長軸的車削，現（xiàn）在（zài）采用了大走刀（dāo）反向車削法，基本消除了軸向切削力引起的（de）彎曲變形。若輔之（zhī）以（yǐ）彈簧頂尖，則（zé）可進一步消除（chú）熱變形引起的熱伸長的影響。

2、補償原始（shǐ）誤差

誤差補償法，是人為地造出一種新的誤差，去抵消原來工藝係（xì）統中的原始（shǐ）誤差。當原始誤差是負值（zhí）時人為的誤差就取正值（zhí），反之，取負（fù）值，並盡量使（shǐ）兩者大小相等；或者利用一種原始（shǐ）誤差去抵消另一種原始誤差，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、轉移原始誤差

誤差轉移法實質上是轉移工（gōng）藝係統的幾何誤差、受力變形和熱（rè）變形等。誤差轉移法的實例很多。如當機床精度達不到零件（jiàn）加工要求時，常常不是一（yī）味提高機床精度，而是從工藝上或夾具上想辦法，創造條件，使機床的幾（jǐ）何誤差轉移到不影響加工精度的方麵去。如磨削主軸錐孔保證其和軸頸的同軸度，不是靠機（jī）床主軸（zhóu）的回轉精度來保（bǎo）證，而是靠夾具保證。當機床主軸與（yǔ）工（gōng）件之間用浮（fú）動聯接以後，機床主軸的原始（shǐ）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（jiàn）材料性能改變，或者上道工序的工（gōng）藝改變（如毛坯精化後，把原來的切削加工工序取消（xiāo）），引起原始（shǐ）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誤差的辦（bàn）法。這種辦法的實質就是把原始誤差按其大小均分為n 組（zǔ），每組（zǔ）毛坯誤差範圍就縮小（xiǎo）為（wéi）原來的1/n，然後按各組分別調整加工。

5、均化原始（shǐ）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度，但它能在和工件（jiàn）做相對運動過程中對（duì）工件進行微量切削（xuē），高點逐漸被磨掉（當然，模具也被工（gōng）件磨去一（yī）部分），最終使工件達到很高的精度。這種表麵（miàn）間的摩擦和（hé）磨損的過程，就（jiù）是誤差不斷減少的（de）過程，這就是誤差均化法。它的實質就是利用有密切聯係的表麵相互比較，相互檢查從對比中找出差異（yì），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（zhōng），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

在加工和裝配中，有些精（jīng）度問題牽涉到零（líng）件或部件間的相互關係，相當複雜，如果一味地（dì）提高（gāo）零、部件本身精度，有時不僅困難，甚（shèn）至不可能，若采用就（jiù）地加工法（也稱自身加工修配法），就可能很方便地解決看起來非常困難的精度問題。就（jiù）地加工（gōng）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（xiào）措施。