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      [摘要] 論述加工中心機床精度的分類，及影響加工中心機床精度的因素。

 
      加工中心精度可分為幾何精度，定位精度和切削精度。對點位控制的加工零件中如鉆孔，鏜孔，銑平面等等，最能反映機床精度特征項目是：軸線定位精度和軸線重復定位精度。它包涵了系統(tǒng)位置偏差和軸線的反向差值的分量，反映了該機床各運動部件的綜合精度。

      一、論述內(nèi)容

     對定位精度這一指標的定義、測量方法、數(shù)據(jù)處理各國也不盡相同，目前市場上機床生產(chǎn)廠家采用的標準主要有德國（VD）I 、日本（JIS）、國際標準化組織（ISO）、我國標準（GB）。在這些標準中規(guī)定最低的是日本標準，因為它的測量方法是對若干個目標位置每個只做一次定位測試，取任意兩個位置上定位誤差的最大值1/2，附上±號做為定位精度。所以用它的測量方法測出的定位精度往往比其它標準測出的相差一倍以上。而我們在測量時一般都用激光測距儀，采用了誤差統(tǒng)計規(guī)律數(shù)據(jù)處理方法。1998 年以來我國國標開始試行新標準4S （定位標準不確定度，以前術語稱“標準偏差”），這種算法反映了95%左右定位點的范圍。這些標準里，日本JIS 標準規(guī)定精度是最松的，而德國VDI 標準是最高的。

      激光測距儀是現(xiàn)在數(shù)控機床一種測量工具，一般用于測量定位精度。高精度激光測距補償，球桿儀循圓度伺服優(yōu)化處理，使各主軸定位精度更加準確，更適合加工高精度零件。操作者首先編制一個測量程序，使數(shù)控機床的運動部件往復多次運動，系統(tǒng)應用軟件與激光測距儀相連，并能處理各個定位點的檢測結果，在計算器顯示屏上繪制出定位精度曲線，實際上就是把一連串定位點的定位誤差依次呈現(xiàn)路線并購成全程定位精度范圍。

      通過激光測距儀給定的機床定位精度數(shù)據(jù)我們可估計出機床加工時可能達到的精度，例如在X 軸上某兩個孔的孔距精度約為X 軸在該段移動定位誤差的1~2 倍。一般來說達到加工工件的孔距精度是沒有問題的，制約加工中心的定位誤差值有許多方面，比如絲杠螺母的咬合，設備工藝的制定，刀具工具的選擇等等。機床的定位精度要與該機床的幾何精度相匹配，無論是高速移動或是輕重負荷切削都可以達到較高的定位精度。

      定位精度要求較高的機床必須注意它的進給伺服系統(tǒng)位置反饋采用閉環(huán)方式還是半閉環(huán)方式。半閉環(huán)控制方式間接測量方便可靠，無長度限制，但采用半閉環(huán)伺服驅(qū)動方式的精度穩(wěn)定性要受到隨機誤差的影響，例如傳動鏈中滾珠絲杠因工作溫度變化使絲杠伸長，對工作臺實際定位位置造成漂移影響等。所以在半閉環(huán)控制方式下，在一些要求高精度中小型加工中心機床上，通過采用直線滾動導軌，絲杠兩端加預拉伸，提高傳動系統(tǒng)的傳動剛度；提高絲杠制造精度，絲杠中心連接恒溫油冷卻等措施，也能得到很好的效果。目前數(shù)控系統(tǒng)軟件都有豐富的誤差補償功能，能對進給傳動鏈上各環(huán)節(jié)系統(tǒng)誤差進行穩(wěn)定的補償，在半閉環(huán)系統(tǒng)中也能取得較好的定位精度。但數(shù)控系統(tǒng)中的誤差補償功能不可能補償隨機誤差，例如傳動鏈各環(huán)節(jié)的間隙、彈性變形和接觸剛度等變化因素，這時可采用閉環(huán)伺服驅(qū)動方式來獲得高定位精度。

  
      在兩軸或三軸聯(lián)動加工零件時，數(shù)控進給系統(tǒng)的速度誤差特性和加速度誤差特性又會引起結果是系統(tǒng)增益小使拐角處帶圓弧，系統(tǒng)增益大出現(xiàn)超程現(xiàn)象。所以輪廓曲面控制的加工零件中，反映靜態(tài)的位置精度下降為次要矛盾，跟蹤誤差這時又上升為主要矛盾，在曲面加工中，在很微小的行程中，機床要從零速到加速，完后又減速，最后到零的過程，這些都要在一個程序段里完成，并且都要在一個很短的時間內(nèi)完成，完成后又要進行下一個程序段的加工，它的動作過程，就如汽車起動停止又起動又停止，這樣一個過程，每一個程序段的行程又很短，所以要求驅(qū)動軸的調(diào)速系統(tǒng)在很寬的范圍內(nèi)，有著更為優(yōu)良的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)品質(zhì)，對數(shù)控系統(tǒng)的高速加工性能提出了更高的要求，所以這時動態(tài)誤差也叫跟蹤誤差，便成了影響機床加工精度的主要矛盾。

      當然如果想要動態(tài)特性要好，靜態(tài)精度首先要好，尤其是機床反向差值要小為前提。因為在微小的距離內(nèi)走差補NC代碼段定義的位移僅0.025~0.25mm，如此密集的點在高速加工時出現(xiàn)過切和殘留的可能性極大。如果機床以個程序段，有時就會被反向差值吃掉，這時曲面誤差就會顯現(xiàn)出來。曲面加工，不但要看位置精度，更主要的是看動態(tài)精度即動態(tài)特性，只有動態(tài)特性好，跟蹤誤差才小。才能使加工的模具表面更光滑。為此，高速機床進給系統(tǒng)必須實現(xiàn)高的加減速度性能，同時盡量提高伺服剛度和減小慣性。
 

      在復雜的零件加工中，很多高于5m/min 的進給速度工作，要在小于0.25mm的距離內(nèi)從加工速度減速到停止幾乎是不可能的。如果機床的數(shù)控系統(tǒng)不通過待加工軌跡監(jiān)控并做好充分準備，過切和殘留現(xiàn)象就不可避免。為了在高速加工復雜零件時獲得高精度，許多CNC 系統(tǒng)采用精簡指令集系統(tǒng)，簡稱RISC。全數(shù)字式AC 伺服系統(tǒng)，軟件功能豐富，功能強大，數(shù)控系統(tǒng)可配置第四軸接口，工件/ 刀具測量接口，標準RS-232 接口。這種系統(tǒng)以FANUC16，西門子840 代表，它可以計算系統(tǒng)參數(shù)產(chǎn)生的預期誤差，并根據(jù)實際需要進行修正，從而使實際軌跡精確地跟蹤編程，消除跟蹤誤差。RISC 還具有控制加減、優(yōu)化執(zhí)行程序等功能。

      二、結論

     綜上所述，點位控制系統(tǒng)的工件加工主要看機床的單軸的定位精度和重復定位精度，即靜態(tài)精度，以保證孔距精度。圓柱面的加工，雙軸和三軸聯(lián)動加工則要求伺服跟隨運動特性和數(shù)控系統(tǒng)插補功能指標，以保證圓柱精度。對復雜的模具高速加工則要求跟蹤誤差要小，對數(shù)控系統(tǒng)則要求有RISC 功能，即動態(tài)精度。把數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)出的更新技術更好地應用到機床當中，從而實現(xiàn)機床的高精度，獲得更穩(wěn)定的加工性能。