​CNC數控加工精度詳解及解決措施

精密度（dù）

指使用同種備用樣品進行重複測（cè）定所（suǒ）得到的結果之（zhī）間的重（chóng）現性、一（yī）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（háng）測定得到（dào）的三個結果分（fèn）別（bié）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，精密度表示測量結果（guǒ）的重複性和重現性，精（jīng）密度是準確度的前提（tí）條件。

精度的定義（yì）

一般說來，精度是指機床將刀尖點定（dìng）位至程序目標點的能（néng）力。然而，測（cè）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。

日本機床生產商：標定“精（jīng）度”時，通常采（cǎi）用JISB6201或JISB6336或JISB6338標準。JISB6201一般用於（yú）通用機（jī）床和普通數控機（jī）床，JISB6336一般用於加工中（zhōng）心，JISB6338則一般用於立式加工中心。

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

同樣的指標，不同的含義

經常容易混淆的是：同樣的指（zhǐ）標名在不同（tóng）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。上述4種（zhǒng）標準，除JIS標準之（zhī）外（wài），皆是在機床（chuáng）數控軸上對多目標點進行多回合測量之後（hòu），通過數學統計計（jì）算出來的，其關鍵不同點在於:目標點的數量

測量（liàng）回合數

從單（dān）向還是雙向接近目標點(此點尤（yóu）為重（chóng）要)

精度指（zhǐ）標及其它指標的計算方法

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，所有機床生產商都統一遵循ISO標（biāo）準。因此，這裏選（xuǎn）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（wéi）旋轉精度的計算原（yuán）理（lǐ）與之基（jī）本一致。

機（jī）械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（zhǔ）軸各瞬間（jiān）的實際回轉軸線相對其平均回轉（zhuǎn）軸（zhóu）線的變動量（liàng）。產生主（zhǔ）軸徑向回（huí）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（shēn）的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差（chà）、主軸撓度等。

2、導軌（guǐ）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（yě）是機床運動的基準（zhǔn）。導軌的不均勻磨損和安（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（de）傳動誤（wù）差是（shì）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（gè）組成環節的製造（zào）和裝（zhuāng）配（pèi）誤差以（yǐ）及使用過程（chéng）中的磨損所引起。

4、刀具的幾何誤差。任何刀（dāo）具在切削（xuē）過（guò）程中，都不可避免要產生磨（mó）損，並由此引起工件尺寸和形狀（zhuàng）的改（gǎi）變。

5、定位誤差。一是基（jī）準不重合誤差。在零件圖上用（yòng）來確定某一表麵尺（chǐ）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（miàn）加工後（hòu）的尺寸（cùn）、位置所依據的基準稱為工序基準。在機（jī）床上對工件進行加工時，需選擇工件（jiàn）上若幹幾何要素作為加（jiā）工（gōng）時的定位基準，如果所選用的定位基準（zhǔn）與設計基準不重合，就會產（chǎn）生基準不重（chóng）合誤差（chà）。二是定位副製造（zào）不（bú）準確誤差。

6、工（gōng）藝係統（tǒng）受力（lì）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對於機床、刀具、夾具來說比較低，在切削力的作用下，工件由於剛（gāng）度不足而引起（qǐ）的變形對加工精度的影響就比較大。二（èr）是刀具（jù）剛度。外圓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（xiǎo）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。機床部件由許多零件組成，機床部件剛度迄（qì）今尚無（wú）合適的簡易計算方法，目前主要還是用實（shí）驗方法來測定機床部件剛度。

7、工藝係統受熱變形引起的誤差。工藝係統熱變形對加工精（jīng）度的影響比較大，特別是（shì）在精密加工和大件加（jiā）工中，由熱變（biàn）形（xíng）所引起的加工誤差有時可占工件（jiàn）總誤差的50%。

8、調（diào）整誤差。在機械加（jiā）工的每一工序中，總要（yào）對工藝係統進行（háng）這樣或（huò）那樣的調整工作。由於調（diào）整不可能絕對的準（zhǔn）確，因而產生調整誤差。在工藝係統中，工件（jiàn）、刀具在機（jī）床上的互相位置精度，是通（tōng）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（hé）工件（jiàn）毛坯等的原始（shǐ）精度都達（dá）到工藝要求而又不考慮動態因素時，調整誤差的影響（xiǎng），對加工精度（dù）起到決定性的作（zuò）用（yòng）。

9、測量誤（wù）差。零件在加工時或加工後進行測量（liàng）時，由於測量方（fāng）法（fǎ）、量具精度以及工件和主客觀因素都直接影響測量（liàng）精度。

提高加（jiā）工精度的工藝措施

1、減少原始（shǐ）誤差（chà）

提高零件加工所使用機床（chuáng）的（de）幾（jǐ）何精度，提高夾具、量具（jù）及工具本身精度，控製工藝係統受力、受熱（rè）變形、刀具磨損、內（nèi）應力引起的變形、測量誤差等均屬（shǔ）於直接減（jiǎn）少原始誤差。為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（háng）分（fèn）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（gōng）應（yīng）盡可能提高所使用精密機床的幾何精度、剛（gāng）度和（hé）控（kòng）製加工熱變形;對具有成形表（biǎo）麵的零件（jiàn）加工，則主要是如（rú）何減少成形刀具形狀誤差和（hé）刀具的安（ān）裝誤差。這種方法是生產中應（yīng）用較（jiào）廣的一種基本方法。它是在查明產生加工誤差的主要因素（sù）之後，設法消除或減少這（zhè）些因素。例如細長軸（zhóu）的車削，現在采用了大走（zǒu）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（huáng）頂尖，則可進一步消除熱（rè）變形引起的熱伸長的影響。

2、補（bǔ）償原始誤差

誤差補償法（fǎ），是人（rén）為地造出一種新的誤差，去抵（dǐ）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（chà）就取正值，反（fǎn）之，取負值，並盡量使兩者大（dà）小相等；或者利用一種原始誤（wù）差去抵消另（lìng）一種原始誤差，也是盡量使兩者大小相等，方向相（xiàng）反，從而達到減少（shǎo）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（fǎ）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（shí）例很多。如（rú）當機床精度達不到零件加工要求時，常常不是一味提高機床精度，而是從工藝上或夾（jiá）具上想辦法，創造條件，使機床的幾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，不是靠機床主軸的回轉精度來保證，而是靠（kào）夾具保證。當機床主軸與（yǔ）工件之間用浮動聯接以後，機床主軸的（de）原始誤差就被轉移掉了。

4、均分原始誤（wù）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（gōng）序的加工誤差，或者由於工件材料性（xìng）能改變（biàn），或者上（shàng）道工序的工藝改變（如毛（máo）坯精化後，把原來的切削加工工序取消），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（zhěng）均分誤差的辦法。這（zhè）種辦法的（de）實質就是把原始誤差按其大小均分為n 組，每組毛坯誤差範圍就（jiù）縮小為原來的1/n，然後按各組分別調整加（jiā）工。

5、均化原始誤差

對配合精度要求很高的軸和孔（kǒng），常采用研磨工（gōng）藝。研具本身並不要求（qiú）具有高精度，但它能在和工件做相對運動過程中（zhōng）對工件進行（háng）微量切削，高點逐漸被磨掉（當然，模（mó）具也被工件磨去一部分），最（zuì）終（zhōng）使（shǐ）工件達到很高的（de）精度。這種表麵間的（de）摩（mó）擦（cā）和磨損的過程，就是誤差不斷減少的過程，這就是誤差均（jun1）化法。它的實質就是利用（yòng）有密切聯係的表麵相互比較，相互檢查從對比（bǐ）中找出（chū）差異，然後進行相互修正或（huò）互為基準加工，使工件被加（jiā）工表麵的誤差不斷縮小和均化。在生產中，許多（duō）精密基準件（如（rú）平板、直尺等）都是利用誤差均化法加工出（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（líng）件或部件間的（de）相互關係，相當複雜，如果一味地提高零、部件本身精度（dù），有時不僅困難，甚至不可能，若（ruò）采用就地加工法（也（yě）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（wèn）題。就地加工法在（zài）機械零（líng）件加工中常用來作為保證零件加工（gōng）精度（dù）的有效（xiào）措施。