CNC數控加工（gōng）精度詳解及解決措施

精密度

指使用同種備用樣品進行重複測定所得（dé）到的結果之間的重現性、一致性（xìng）。有可能精密度高，但精確度是不準確的。例如，使用1mm的（de）長度進（jìn）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（mì）度高，但卻（què）是不（bú）準確的。

準確度（dù）表示測量結果的正確性，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（de）前提條件。

精度的定義

一般說來，精度是指機床將刀尖點（diǎn）定（dìng）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，更為重要的是，不同的國家有不同的規定。

日本（běn）機床生產（chǎn）商：標定“精度”時，通常（cháng）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（bān）用於加工中心，JISB6338則一般用於立式加工中心。

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

同樣的指標，不同的含義

經常容（róng）易混（hún）淆的是：同樣（yàng）的指標名在（zài）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（xiàng）同的含（hán）義。上述4種標準，除JIS標準（zhǔn）之外，皆是在機床數（shù）控軸上（shàng）對多目標點進行多回合測（cè）量（liàng）之（zhī）後，通（tōng）過數學統計計算出（chū）來（lái）的，其關鍵不（bú）同點在於:目標點的數（shù）量

測量（liàng）回合數

從單向還是雙向（xiàng）接近目標點(此點尤為重要)

精度（dù）指標及其它指標的計算方（fāng）法

這是4種標準的關鍵區（qū）別點描述，正如人們所期待的，總有一天（tiān），所有機（jī）床生產商都統一遵循ISO標準。因此，這裏選擇ISO標（biāo）準作為基準（zhǔn）。下表中對4種標準進行了比較，本文僅（jǐn）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（xiè）加工（gōng）產生（shēng）誤差的主要原因

1、主軸回（huí）轉誤差。主軸回轉誤差是指主軸各瞬（shùn）間的實際回轉軸線（xiàn）相（xiàng）對其平均回轉軸線的變動量。產生主軸徑（jìng）向回轉誤差的主（zhǔ）要原因有（yǒu）：主軸幾段軸頸的同軸度誤差、軸承本身的各種誤差、軸（zhóu）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基準（zhǔn），也是機床運動的基準。導（dǎo）軌的不均（jun1）勻（yún）磨損和安裝質量，也是造成導軌誤差的重要因素。

3、傳動鏈誤差。傳動鏈的（de）傳動誤差是指內聯係的傳動鏈中首末兩端傳（chuán）動元件（jiàn）之間相對運動的誤差。傳動誤差是由傳動（dòng）鏈中各組成環節的製造和裝配誤（wù）差以及使用過程中的磨損所引（yǐn）起。

4、刀具的幾何誤差。任（rèn）何刀具在切削過程中，都不可避免要（yào）產生磨損，並由此引起工件尺寸和形狀的改變。

5、定位（wèi）誤差。一是基準不重合誤差。在（zài）零（líng）件圖上用來確（què）定（dìng）某一表麵（miàn）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（dìng）本工序被加工表麵加工後的（de）尺寸、位置所依據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）工件上若幹幾何要素作為加工時的定位基準（zhǔn），如果所選用的定位基準與設計基準不重合，就（jiù）會（huì）產生基準不重合誤差。二是定位副製造不準確誤差。

6、工藝係統（tǒng）受力變形產生的誤差。一是工件剛度。工藝係（xì）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（xuē）力的作用下，工件由於（yú）剛（gāng）度（dù）不足而引起的變形對加（jiā）工精度的影響就比較大。二是刀具剛度（dù）。外圓車刀在加（jiā）工表（biǎo）麵法線方向上（shàng）的（de）剛度很大，其變形可以忽略不計。鏜直徑較小的內孔，刀（dāo）杆剛度很差（chà），刀杆受力變形對孔加工精度就有很（hěn）大影響（xiǎng）。三是機床部件（jiàn）剛（gāng）度。機床部（bù）件由許多零件（jiàn）組成，機床部件（jiàn）剛度迄今尚無合適的簡易計（jì）算方法，目前主要還是用實驗方法來測定機床部件剛度。

7、工藝係統受熱（rè）變形引起的誤差。工藝係統熱變形對加工精度的影響（xiǎng）比較大，特別是在精密加工和大件加工中，由熱變形所引起的加工誤差有時（shí）可占工件總誤差的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（diào）整工作。由於調整不可能絕對的準確，因而產生調整誤差。在工藝係統中，工件、刀具在機床上的互（hù）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、夾具和工件毛坯等（děng）的（de）原始精度都（dōu）達到工藝要求而又不考慮動態因素時，調整誤差的影響，對加工（gōng）精度起到決定性的作用。

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

提高加工精度的工藝措施

1、減少原始誤差

提高零件加工所使用機床的幾何（hé）精度，提（tí）高夾（jiá）具、量具及工具本身精度，控製工藝係統受力（lì）、受熱變形、刀具磨損（sǔn）、內應力引起的變形、測量誤差等（děng）均（jun1）屬於直接減少原始誤差。為（wéi）了提高機械加工精度，需對產生加工誤差的各項原始誤差進行分析，根據不同情況對造成加工誤差的主（zhǔ）要原始誤差采取（qǔ）不同（tóng）的措施解決。對於精密（mì）零件的加工應盡可能提高所使用精密機床的幾何精度（dù）、剛度和（hé）控製加工熱變形;對具有（yǒu）成形表麵的零（líng）件加工，則主要（yào）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（chǎn）中應（yīng）用較廣的一種基本方法。它是在查明產生（shēng）加工誤差的主（zhǔ）要因（yīn）素之後，設法消（xiāo）除或（huò）減少這些因素。例如細長軸的車削，現在采用了大走刀反（fǎn）向車削法，基本（běn）消除了（le）軸向（xiàng）切削力（lì）引起的彎（wān）曲變形。若輔之以彈簧頂尖（jiān），則可（kě）進一步消除熱（rè）變形引起（qǐ）的熱伸長的影響。

2、補償原始誤差

誤差補償（cháng）法（fǎ），是人為地造出一種新的誤差，去抵（dǐ）消原來工藝（yì）係統中的（de）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（xiàng）等；或者利（lì）用一種原始誤差去抵（dǐ）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，提高加工精度的目的。

3、轉（zhuǎn）移原始誤差

誤（wù）差轉移法實質上是轉移工藝係統的幾何誤差、受（shòu）力變形和（hé）熱變形等。誤差轉移法的實例很多。如當機床精度達不（bú）到零件加工要求時（shí），常常不是一味提高（gāo）機床（chuáng）精度，而是從工藝上或夾具上想（xiǎng）辦法，創造條件（jiàn），使機床的幾何誤差轉移到不影（yǐng）響加工精度的方麵（miàn）去（qù）。如磨削主軸錐孔保證其和軸（zhóu）頸的同軸度，不是靠機床主（zhǔ）軸的回轉精度來保證，而（ér）是靠夾具保證。當機床主（zhǔ）軸與工（gōng）件之間用浮動聯接（jiē）以後（hòu），機床主軸的原始誤差（chà）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，或者由於工件材料性能改變，或者上道工序的工藝改變（如毛坯（pī）精化（huà）後，把原來（lái）的切（qiē）削（xuē）加工工序取消），引起原始誤（wù）差發生較（jiào）大的變化。解決這個問題，最好是采用分組調整均分（fèn）誤差的辦法。這種辦法的實質（zhì）就是把原始誤差按其大小均分為n 組，每組（zǔ）毛坯誤差範（fàn）圍就縮小（xiǎo）為原來的1/n，然後按各組分別調整加工。

5、均（jun1）化原始誤差

對（duì）配合精度要求（qiú）很高的軸和孔（kǒng），常（cháng）采（cǎi）用研磨工藝。研具本身並不要（yào）求具有高精度（dù），但它能在和（hé）工（gōng）件做相對運動過程中對工件進行（háng）微量切削，高點逐漸被磨掉（當然，模具（jù）也被工件磨去一部分），最終使（shǐ）工件達到（dào）很高（gāo）的精度。這種表麵間的摩擦（cā）和（hé）磨（mó）損的過程，就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（lián）係的表麵相互比較，相互檢（jiǎn）查從對比中（zhōng）找出差異，然後進（jìn）行相（xiàng）互修正或互為基準（zhǔn）加工，使工件被加工表麵的誤差不斷縮小和均（jun1）化。在（zài）生產中，許（xǔ）多精密基準件（jiàn）（如平板、直尺等）都是利用誤差均（jun1）化（huà）法加工出（chū）來的。

6、就地加工法

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