​CNC數控加工精度詳解及解決措施

精（jīng）密度（dù）

指使用同種備用樣品進行重（chóng）複測定所得（dé）到的結果之間（jiān）的重現性、一致性。有可能精密度高，但精確度是不準（zhǔn）確的。例（lì）如，使（shǐ）用1mm的（de）長度進行測定得（dé）到的（de）三個結果（guǒ）分別為（wéi）1.051mm、1.053、1.052，雖然（rán）它們的精密度高，但卻是（shì）不準確的。

準確度表示測量結果的正確性，精密度表示測量結果的（de）重複性（xìng）和重現性，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（xù）目標點的能力。然而，測（cè）量這種定位能力（lì）的辦法很多，更為重要（yào）的是，不同的國家有不同的（de）規定。

日本機床生產商（shāng）：標定“精度”時，通常采用JISB6201或JISB6336或JISB6338標（biāo）準（zhǔn）。JISB6201一般用於通（tōng）用（yòng）機床和普通數控機（jī）床，JISB6336一般用於加工中心，JISB6338則一般用於立式加工中心。

當標定一台數控機床的（de）精度時，非常有必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（dé）國VDI標準明顯偏小。

同樣（yàng）的指標，不同的含義

經常容易混淆的是：同樣的（de）指（zhǐ）標（biāo）名在（zài）不同的精度標準中代表不同的意義，不（bú）同的指（zhǐ）標名卻具有（yǒu）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（shàng）對多目標點進行（háng）多回（huí）合（hé）測量之後，通過數學統計計算出來（lái）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)

精度指標及（jí）其（qí）它指標的計算方（fāng）法

這是4種（zhǒng）標（biāo）準的關鍵區別點描述，正如人們所期待的，總有一天，所有機床生產商都統一遵循ISO標準。因此（cǐ），這裏選擇ISO標準作為基準。下表中對4種標準進行（háng）了比較，本文僅涉及線性精度，因為（wéi）旋（xuán）轉精度的計算原理與之基（jī）本一致。

機械（xiè）加工產生誤差的主要原因

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

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

3、傳動鏈誤差。傳動鏈的傳（chuán）動誤差（chà）是指內聯係（xì）的傳動（dòng）鏈中首末兩（liǎng）端傳動元件之（zhī）間相對運動的（de）誤差。傳動誤差是由傳動鏈中各組成環節的（de）製造和裝（zhuāng）配誤（wù）差（chà）以及使用過程中（zhōng）的磨損所引起。

4、刀具的幾（jǐ）何誤差（chà）。任何刀具在切削過程中，都不可避免要產生磨損，並由此引起工件（jiàn）尺寸和形狀的改（gǎi）變。

5、定位誤（wù）差。一是基準不重合誤差。在零件圖上用來確定某一表（biǎo）麵尺寸、位（wèi）置所依據的基準稱為設計基準。在工序圖上（shàng）用來確定本工（gōng）序被加工表麵加工（gōng）後的尺寸、位置所依據的（de）基（jī）準稱為工（gōng）序基準。在機床上對工件進行加工時，需選擇工件上（shàng）若幹幾何要素作為加工時的定位基準，如果所選用的定位基準與設（shè）計基準不重合（hé），就會產（chǎn）生基準不重（chóng）合誤差。二（èr）是定位副製造不準確誤差。

6、工藝係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相（xiàng）對於（yú）機床、刀具、夾具來說（shuō）比較低，在切削力（lì）的作用下（xià），工件由於剛度不足而引起的變形對加（jiā）工精度的影響就比較大。二是刀（dāo）具剛度。外圓（yuán）車刀在加工表麵（miàn）法線方（fāng）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）剛度很差（chà），刀杆（gǎn）受力變形對孔加工精度就（jiù）有很大影響。三是機床部件剛度。機床部件（jiàn）由許多零件組成，機床部件剛度迄今尚（shàng）無合適的簡易計算（suàn）方法，目前主要還是用實（shí）驗方法來測定（dìng）機床部件剛度。

7、工（gōng）藝係統受熱變形引起的誤差。工藝係統（tǒng）熱變形對加工精度的影響比較大，特別是在精密加工和大件（jiàn）加工中，由熱變形所（suǒ）引起的加工（gōng）誤（wù）差有（yǒu）時可占（zhàn）工件總誤差的50%。

8、調整誤差。在機（jī）械（xiè）加工的每一工序中，總要對（duì）工藝係統進行這（zhè）樣或那樣的調整工作。由於（yú）調整不（bú）可能絕對的準確，因而產生調整誤差。在工（gōng）藝係統中（zhōng），工件（jiàn）、刀具在機床上的（de）互相位置精度，是通過調整機床、刀具、夾具或工（gōng）件等來保證的。當機床、刀具、夾具和工件毛坯等的原始精度都達到工藝要求而又不考慮（lǜ）動態因（yīn）素時，調（diào）整誤差的影響，對加工（gōng）精度起到決定性的作用。

9、測量誤差。零件在加工時或加工後（hòu）進行測量時，由（yóu）於測量（liàng）方法、量具精度以及工件和（hé）主客觀因素都直接影（yǐng）響測量精（jīng）度（dù）。

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精度，提高夾具、量具及工具本身精度，控製工藝係統受力、受熱變形、刀具磨損、內應力引起的變形、測量誤差等均屬於直接減少原始誤（wù）差。為了（le）提（tí）高機械加工（gōng）精度，需對產生加工誤差的各項原始誤差進行分（fèn）析，根據不同情況對（duì）造成加工（gōng）誤（wù）差（chà）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（suǒ）使用精密機床的（de）幾何精度、剛度和控製（zhì）加工（gōng）熱變（biàn）形;對具有成形表麵的零（líng）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（yīng）用較廣的一種基本方法。它是（shì）在查明產生（shēng）加（jiā）工誤差的主要因素之後，設法（fǎ）消除或（huò）減少這些因（yīn）素。例如細長軸的車（chē）削，現在采用了大（dà）走刀反向車削（xuē）法，基本消除了軸向切（qiē）削力引起的彎曲變（biàn）形。若輔之以彈簧（huáng）頂尖，則可進一步消除熱變形（xíng）引起的熱伸長（zhǎng）的影響。

2、補（bǔ）償原始誤差

誤差補償（cháng）法，是人為地造出一種新的誤差，去抵消原來工藝係統中的原始誤（wù）差。當原始誤差（chà）是負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（yòng）一種原始誤差去（qù）抵消另一種原始誤差（chà），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（de）目的。

3、轉移原始誤差

誤差轉移法實質（zhì）上是轉移工藝係統的幾何誤差、受力變形（xíng）和熱變形等。誤差轉移法的實例很多。如當機床精度達不到零件加工要求時，常常不是一味提（tí）高機（jī）床精度，而是從工藝上或（huò）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（de）方（fāng）麵（miàn）去。如磨削主軸錐孔保證其和軸頸的同軸度，不是靠機床主軸的回轉精度來保（bǎo）證（zhèng），而是靠夾具保證。當機床主軸與工件之間用浮動聯接以後，機床主軸的原始誤差就被轉移掉了。

4、均分原始誤差

在加工（gōng）中（zhōng），由於毛坯（pī）或上道工序誤差的存在，往往（wǎng）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（如毛坯精化後，把原（yuán）來（lái）的切削加工工序取消），引起原始（shǐ）誤（wù）差發生較大的變化（huà）。解（jiě）決這個問題，最好是采用分組調整均分誤（wù）差的辦法。這種辦法的實質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）圍就縮小為原來的1/n，然後按各組分別調整加工。

5、均化原始誤差（chà）

對配（pèi）合精度要求很高的軸和孔，常采用研磨工（gōng）藝。研具本身並不要（yào）求（qiú）具有高（gāo）精度，但它能在和工件做相對運（yùn）動過程中對工件進行微量切削，高點逐漸被磨掉（當然，模具也（yě）被工件磨去一部分），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（guò）程，這（zhè）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（chū）差異，然後進行相互修正或互為基準加工，使工件（jiàn）被加工表麵的誤差不（bú）斷縮小和均化。在生產中，許多（duō）精密基準件（如平板、直（zhí）尺等）都是利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（dù）問題牽涉到零（líng）件或部件間的相互關係，相當複雜，如果一味地提高（gāo）零、部件本身（shēn）精度，有時不僅困難，甚至不可能，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）地加工法（fǎ）在機械零件加工中常用來作為保證零件加工精度的（de）有效措（cuò）施。