機(jī)床精度指標(biāo)越低越好？
作者：費(fèi)爾檢測發(fā)布時(shí)間 : 2020-04-03 類型：權(quán)威檢測標(biāo)簽： 認(rèn)證證書大家在購買機(jī)床時(shí)經(jīng)常會關(guān)注精度指標(biāo)，如某日系品牌A標(biāo)注的定位精度為±0.002mm；某德系品牌B標(biāo)注的定位精度為0.006mm。大家會理所當(dāng)然的認(rèn)為A比B的精度要高，事實(shí)真的是這樣的嗎？
要搞清楚這件事情必須要先明白精度的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算方法。
精度定義
一般說來，精度是指機(jī)床將刀尖點(diǎn)定位至程序目標(biāo)點(diǎn)的能力。然而，丈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(guī)定。
日本機(jī)床生產(chǎn)商標(biāo)定“精度”時(shí)，通常采用JISB6201或JISB6336或JISB6338標(biāo)準(zhǔn)。JISB6201一般用于通用機(jī)床和普通數(shù)控機(jī)床，JISB6336一般用于加工中心，JISB6338則一般用于立式加工中心。上述三種標(biāo)準(zhǔn)在定義位置精度時(shí)基本相同，文中僅以JIS B6336作為子，由于一方面該標(biāo)準(zhǔn)較新，另一方面相對于其它兩種標(biāo)準(zhǔn)來說，它要稍稍精確一些。
歐洲機(jī)床生產(chǎn)商，特別是德國廠家，一般采用VDI/DGQ3441標(biāo)準(zhǔn)。
美國機(jī)床生產(chǎn)商通常采用NMTBA(National Machine Tool Builder's Assn)標(biāo)準(zhǔn)(該標(biāo)準(zhǔn)源于美國機(jī)床制造協(xié)會的一項(xiàng)研究，頒布于1968年，后經(jīng)修改)。
上面所提到的這些標(biāo)準(zhǔn)，都與ISO標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)。
當(dāng)標(biāo)定一臺數(shù)控機(jī)床的精度時(shí)，非常有必要將其采用的標(biāo)準(zhǔn)一同標(biāo)注出來。同樣一臺機(jī)床，因采用不同標(biāo)準(zhǔn)會顯示出不同的數(shù)據(jù)(采用JIS標(biāo)準(zhǔn)，其數(shù)據(jù)比用美國的NMTBA標(biāo)準(zhǔn)或德國VDI標(biāo)準(zhǔn)明顯小很多)。
同樣的指標(biāo)，不同的含義
經(jīng)常輕易混淆的是：同樣的指標(biāo)名在不同的精度標(biāo)準(zhǔn)中代表不同的意義，不同的指標(biāo)名卻具有相同的含義。上述4種標(biāo)準(zhǔn)，除JIS標(biāo)準(zhǔn)之外，皆是在機(jī)床數(shù)控軸上對多目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行多回合丈量之后，通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)計(jì)算出來的，其關(guān)鍵不同點(diǎn)在于：
(1)目標(biāo)點(diǎn)的數(shù)目
(2)丈量回合數(shù)
(3)從單向還是雙向接近目標(biāo)點(diǎn)(此點(diǎn)尤為重要)
(4)精度指標(biāo)及其它指標(biāo)的計(jì)算方法
ISO標(biāo)準(zhǔn)
在所有現(xiàn)行的精度丈量過程中，沿軸向分布的各個目標(biāo)點(diǎn)上都假設(shè)存在一條正態(tài)分布曲線(圖1)。由于是多回合的丈量過程，因此對應(yīng)于個目標(biāo)點(diǎn)來說，都存在一個實(shí)際測定點(diǎn)系列分布，通過對這種分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算(累積，多次S)，即可定義該正態(tài)曲線。
一個±3次標(biāo)準(zhǔn)偏差(記做±3s--亦即共6s)可以覆蓋無窮個實(shí)際點(diǎn)中約99.74%的位置分布情形。而這個發(fā)散度即稱作重復(fù)精度，它是指某指定目標(biāo)點(diǎn)處的重復(fù)精度。
圖1 圖2
圖1中的正態(tài)曲線是指從單方向接近目標(biāo)點(diǎn)的曲線(稱為單向)，假如從反方向接近目標(biāo)點(diǎn)(稱為雙向)，將會出現(xiàn)第二條正態(tài)分布曲線(圖2)，兩次不同方向時(shí)的結(jié)果偏差稱反向誤差。理論上它是由于系統(tǒng)的反向間隙所產(chǎn)生的。很明顯，同一機(jī)床采用單向檢測的數(shù)字結(jié)果要比雙向檢測時(shí)好看得多。
為了標(biāo)定機(jī)床的定位精度，必須在運(yùn)動軸向上建立一些目標(biāo)位置點(diǎn)，然后根據(jù)目標(biāo)位置點(diǎn)對應(yīng)的一系列實(shí)際位置點(diǎn)計(jì)算±3s的分布。假如一條理論正態(tài)曲線──或雙向時(shí)的兩條──在每個目標(biāo)點(diǎn)上形成，在經(jīng)過3s分布之后，所有正態(tài)曲線中最上端曲線與最下端曲線之間的展寬ISO230-1標(biāo)準(zhǔn)中所指的定位精度(圖3)。
軸向重復(fù)精度指目標(biāo)點(diǎn)處一條正態(tài)曲線最大展寬(單向)或兩條正態(tài)曲線(雙向)之和的最大展寬。一個最簡單的理解：重復(fù)精度大約為定位精度的?，但也有例外，并且有時(shí)出進(jìn)還很大。圖3中目標(biāo)點(diǎn)的正態(tài)曲線旋轉(zhuǎn)了90°，目的是為了更加直觀地表達(dá)展寬的概念。由于這種分析方法基于最差的定位精度情形，并且?guī)缀醺采w100%的可能的不正確性，因此可以期看用它能較好地評價(jià)數(shù)控機(jī)床的實(shí)際性能。
圖3
NMTBA標(biāo)準(zhǔn)
美國的NMTBA標(biāo)準(zhǔn)與ISO標(biāo)準(zhǔn)非常近似，一個區(qū)別就是：NMTBA標(biāo)準(zhǔn)喜歡采用單向丈量，而ISO標(biāo)準(zhǔn)建議雙向丈量；另一區(qū)別是NMTBA標(biāo)準(zhǔn)采用“滑動尺”(如同VDI標(biāo)準(zhǔn))，這樣把精度與軸的長度關(guān)聯(lián)起來，而這一點(diǎn)ISO標(biāo)準(zhǔn)并未涉及。單從這一點(diǎn)來看，1972年出版的NMTBA標(biāo)準(zhǔn)也許有點(diǎn)過期，由于控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能，諸如絲桿間隙補(bǔ)償?shù)取，F(xiàn)在已經(jīng)能夠調(diào)整軸向移動中產(chǎn)生的誤差──不論軸的是非，而1988年出版的ISO標(biāo)準(zhǔn)則很顯然地反映出這一點(diǎn)。同樣應(yīng)該留意的是，NMTBA標(biāo)準(zhǔn)在滑動尺這一點(diǎn)上與VDI標(biāo)準(zhǔn)相似。
通常德國機(jī)采用VDI3441標(biāo)準(zhǔn)，如：DMG MORI（德馬吉森精機(jī)）、INDEX（因代克斯）等；其他歐洲機(jī)采用ISO標(biāo)準(zhǔn)，如：MIKRON（米克朗）、PARPAS（帕爾怕斯）等；日本機(jī)采用JIS標(biāo)準(zhǔn)，如：MAZAK（馬扎克）、MAKINO（牧野）等；當(dāng)然也有一些品牌為彰顯自己對品質(zhì)的高要求，不采用本國標(biāo)準(zhǔn)而采用VDI3441標(biāo)準(zhǔn)的，如：HURCO（赫克）、ALEX-TECH（伍將）等。所以我們不能簡單根據(jù)樣本數(shù)據(jù)來判斷，一定要搞清楚執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，仔細(xì)分析，避免掉進(jìn)宣傳陷阱。
