CNC數控加工精度詳解及解決措施

精密度

指使（shǐ）用同種備用樣（yàng）品進行（háng）重複測定所得到的結果之間（jiān）的重現性、一致性。有可能精密（mì）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，雖然它們的精密度（dù）高，但卻是不準確的。

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（bān）說來，精度是（shì）指機床將刀尖點定位至（zhì）程序目標點的能（néng）力。然而，測（cè）量這種定位能（néng）力的辦法很（hěn）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（shāng）：標（biāo）定“精度（dù）”時，通常采用JISB6201或JISB6336或JISB6338標準（zhǔn）。JISB6201一般用於通（tōng）用機床和普通數控（kòng）機（jī）床，JISB6336一般用於加工中心，JISB6338則一般用於立（lì）式加工中心。

當（dāng）標定一台數控機床的精度時，非常有必要（yào）將（jiāng）其采用的標準一同標（biāo）注出（chū）來。采用JIS標準，其數據比用美國的NMTBA標準或德國VDI標（biāo）準明顯偏小。

同樣的指（zhǐ）標，不同的含義

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

測量回合數

從單向還是雙向接近目標點(此點尤為重要（yào）)

精度（dù）指標及其它指標的計算方法

這（zhè）是4種標準的關鍵（jiàn）區別點描述，正如人們所期待的，總有一天，所（suǒ）有機床（chuáng）生產商都統一遵循ISO標準。因此，這裏選擇ISO標準作為基準。下（xià）表中對4種標準進行了比較，本（běn）文僅涉及線性精度，因為旋轉（zhuǎn）精度的（de）計算原理（lǐ）與之基本一（yī）致。

機械加工產生誤差的（de）主要原因

1、主軸回（huí）轉誤差。主（zhǔ）軸回轉誤差是指主（zhǔ）軸各瞬（shùn）間的實際回轉軸線相對（duì）其平均回轉軸線的變（biàn）動量。產生主軸徑向回轉誤差的主要原因有（yǒu）：主軸幾段軸頸的同軸度誤差、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（de）基準，也是（shì）機床運動的基準。導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（chuán）動鏈誤差。傳動鏈的傳動誤差（chà）是指內聯係的傳動鏈中首末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（zǔ）成環（huán）節的製造和裝配誤差以及使（shǐ）用過（guò）程中的磨損所引起（qǐ）。

4、刀具的幾何（hé）誤差（chà）。任何刀（dāo）具在切削過程中，都不可避（bì）免要產生（shēng）磨損，並由此引起工件尺寸和形狀（zhuàng）的改變。

5、定位誤差。一是基準不重合誤差。在零件圖上用來確定某一表麵尺寸、位置所依（yī）據的基準稱為（wéi）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（zhì）所依（yī）據的基準（zhǔn）稱為工序基準（zhǔn）。在機床上（shàng）對工（gōng）件進（jìn）行加工時（shí），需選擇工件上若幹幾何要素作為加工時的定（dìng）位基準（zhǔn），如果（guǒ）所選用的定位基準與設計基準不重合，就會產生基（jī）準不重合誤差。二是定位副製造不準（zhǔn）確誤差。

6、工（gōng）藝係統受力變形產生（shēng）的誤差。一（yī）是工件剛（gāng）度。工藝係統（tǒng）中如果工件剛度（dù）相對於機床、刀（dāo）具、夾具（jù）來說比較低，在切（qiē）削力（lì）的作用下，工件由於剛度不足而（ér）引（yǐn）起的變形對加工精度的影響就比較大。二是刀具（jù）剛度。外（wài）圓車刀在加工表麵法線方向上的剛度很（hěn）大，其變形可以忽略不計。鏜直徑較（jiào）小（xiǎo）的內孔，刀杆剛度（dù）很差，刀杆受力變形對孔加（jiā）工精度就（jiù）有很（hěn）大影響。三是機床部件剛度。機床部件（jiàn）由（yóu）許多零件（jiàn）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（yào）還是用實驗方法來測定機床部（bù）件剛度。

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

8、調整誤差。在機械加工的每（měi）一工序中，總要對工藝係統進行這樣或那樣的調整工作。由於調整不可能絕對的（de）準確，因而產生調整誤（wù）差（chà）。在工藝係統中，工（gōng）件、刀具在機床上的互（hù）相位（wèi）置精度，是通過調整機床、刀具、夾（jiá）具或工件等來（lái）保證的。當機床、刀具、夾（jiá）具和（hé）工件毛坯等的原始精度都達到工藝要求而又不（bú）考慮動態因素時，調整誤差的影響，對（duì）加工精度起到決定性的作（zuò）用。

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

提高加工精度的工藝措施

1、減少原始誤差

提高（gāo）零件加工所使用機床的幾何精（jīng）度，提高夾（jiá）具、量具及工具本身精（jīng）度，控製工藝係統受力、受（shòu）熱變形、刀具磨損、內應（yīng）力引起的變形、測量誤差等均（jun1）屬於直（zhí）接減少原始誤差。為了提高機（jī）械加工精度（dù），需對產生加工誤差的各項原始誤差進行分析，根據不同情況對造成加工誤差的主要原始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（shǐ）用（yòng）精密機床的幾何精度、剛度和控製（zhì）加工熱變形;對具有（yǒu）成形表麵的零件加工，則主要是如何減少成形刀具（jù）形狀誤差和刀具的安裝誤差。這種方（fāng）法是生產中（zhōng）應用較廣的一種基本（běn）方法。它是在查明產生加工誤差的（de）主要因素之後，設法消（xiāo）除或減少這些（xiē）因素。例如細長軸的車削，現在采用了大（dà）走刀反向車削法，基本消除了軸向切削力引起的彎曲變（biàn）形。若輔之以彈簧頂尖，則可進一步消除熱變（biàn）形引起的熱（rè）伸長（zhǎng）的影響。

2、補償原始誤差

誤差補償（cháng）法，是人為地造出一種新的（de）誤差，去抵消原來工藝係統中的原始誤差。當原始誤差是負（fù）值時人為的誤差就取正值，反之，取負值，並盡量使兩者大小相等；或者利用一種原始誤差去抵消另一種原（yuán）始誤差（chà），也是盡量（liàng）使兩者大小相等，方向相反，從而達到減少加工誤差，提高加工精度的目的。

3、轉移原始誤差

誤差轉移法實質上是（shì）轉移工藝係統的幾何誤差、受力變形和熱變形（xíng）等（děng）。誤差轉移法的實例很多。如當機床精度達不到零件加工（gōng）要求時（shí），常（cháng）常不是一味提高機床精度，而是從工藝上或夾具上想辦（bàn）法，創造條件，使機床的幾何誤差轉移到不影（yǐng）響加工精度的方麵去。如磨削主軸錐孔保證（zhèng）其和軸頸的同軸度，不是（shì）靠機床主軸的（de）回轉（zhuǎn）精度來保證，而是（shì）靠（kào）夾具保證。當機（jī）床主軸與（yǔ）工件之間（jiān）用浮動聯（lián）接以後，機床主軸的原始誤差（chà）就被轉移掉了（le）。

4、均分原始誤差

在加工中，由（yóu）於毛坯或上道（dào）工序誤差的（de）存（cún）在，往（wǎng）往（wǎng）造成本工序的加工誤差，或者由於工件材料性（xìng）能改變，或者上道工（gōng）序的工藝（yì）改變（如毛坯精化後，把（bǎ）原來的切削加工工序取消），引起原始誤差發生較大的（de）變化。解決這個問題，最好（hǎo）是采用分組調整均分誤差的辦（bàn）法（fǎ）。這（zhè）種辦法的實質就是把原始（shǐ）誤差按其大小均分為n 組，每組毛（máo）坯誤差（chà）範圍就縮小為原來的1/n，然後按各組分別調（diào）整加工。

5、均化原始誤差

對配合精度要（yào）求很高的軸和孔，常采用研磨（mó）工藝。研具本身並不要求具（jù）有高精度，但它能在和工件做相對（duì）運動過程中對工件進行微（wēi）量切削，高點逐漸被磨掉（當然，模具（jù）也被工件磨去一部（bù）分），最終使工件達到很高的精度。這種表麵間的摩擦和磨損的過程，就（jiù）是誤差不斷減少的過程，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（hù）比較（jiào），相（xiàng）互（hù）檢查從對比中找出差異，然後進行相互修正（zhèng）或互為基準加（jiā）工，使工件被加工表麵的誤差不斷縮小和均化。在生（shēng）產中，許多精密基（jī）準件（如平板、直尺（chǐ）等）都是利（lì）用誤差均化法加工出來的。

6、就地加工法

在（zài）加工和裝配中，有些精度問題牽涉到零件或部件（jiàn）間的相互關係，相當（dāng）複雜，如果一（yī）味地提（tí）高零、部件本身精度，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（jiě）決（jué）看起來非常困難的精度問題。就地加工法在機械零件加工中常用（yòng）來作為保證零件（jiàn）加工（gōng）精度的有效（xiào）措施。