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    数控加工中心精度标准及定义
     

    在一份数控机床的促销文章上,机床A的“定位精度”标为0.004mm,而在另一生产商的样本上,同类机床B的“定位精度”标为0.006mm。从这些数据,你会很自然地认为机床A比机床B的精度要高。然而,事实上很有可能机床B比机床A的精度要高,问题就在于机床A和B的精度分别是如何定义的。 

        所以,当我们谈到数控机床的“精度”时,务必要弄清标准、指标的定义及计算方法。 

    1. 精度定义
        一般说来,精度是指机床将刀尖点定位至程序目标点的能力。然而,测量这种定位能力的办法很多,更为重要的是,不同的国家有不同的规定。 
    加工中心精度标准
        日本机床生产商标定“精度”时,通常采用JISB6201或JISB6336或JISB6338标准。JISB6201一般用于通用机床和普通数控机床,JISB6336一般用于加工中心,JISB6338则一般用于立式加工中心。上述三种标准在定义位置精度时基本相同,文中仅以JIS B6336作为例子,因为一方面该标准较新,另一方面相对于其它两种标准来说,它要稍稍精确一些。 欧洲机床生产商,特别是德国厂家,一般采用VDI/DGQ3441标准。 美国机床生产商通常采用NMTBA(National Machine Tool Builder's Assn)标准(该标准源于美国机床制造协会的一项研究,颁布于1968年,后经修改)。 

        上面所提到的这些标准,都与ISO标准相关联。 

        当标定一台数控机床的精度时,非常有必要将其采用的标准一同标注出来。同样一台机床,因采用不同标准会显示出不同的数据(采用JIS标准,其数据比用美国的NMTBA标准或德国VDI标准明显偏小)。 

    2. 同样的指标,不同的含义
        经常容易混淆的是:同样的指标名在不同的精度标准中代表不同的意义,不同的指标名却具有相同的含义。上述4种标准,除JIS标准之外,皆是在机床数控轴上对多目标点进行多回合测量之后,通过数学统计计算出来的,其关键不同点在于1)目标点的数量;(2)测量回合数;(3)从单向还是双向接近目标点(此点尤为重要);(4)精度指标及其它指标的计算方法。 

        这是4种标准的关键区别点描述,正如人们所期待的,总有一天,所有机床生产商都统一遵循ISO标准。因此,这里选择ISO标准作为基准。附表中对4种标准进行了比较,本文仅涉及线性精度,因为旋转精度的计算原理与之基本一致。 

    3. ISO标准
        在所有现行的精度测量过程中,沿轴向分布的各个目标点上都假设存在一条正态分布曲线。由于是多回合的测量过程,因此对应于每个目标点来说,都存在一个实际测定点系列分布,通过对这种分布的标准偏差计算(累积,多次S),即可定义该正态曲线。
     
        一个±3次标准偏差(记做±3s──亦即共6s)可以覆盖无限个实际点中约99.74%的位置分布情形。而这个发散度即称作重复精度,它是指某一指定目标点处的重复精度。
        为了标定机床的定位精度,必须在运动轴向上建立一些目标位置点,然后根据目标位置点对应的一系列实际位置点计算±3s的分布。如果一条理论正态曲线──或双向时的两条──在每个目标点上形成,在经过3s分布之后,所有正态曲线中最上端曲线与最下端曲线之间的展宽即ISO230-1标准中所指的定位精度。 

        轴向重复精度指目标点处一条正态曲线最大展宽(单向)或两条正态曲线(双向)之和的最大展宽。一个最简单的理解:重复精度大约为定位精度的?,但也有例外,并且有时出入还很大。目标点的正态曲线旋转了90°,目的是为了更加直观地表达展宽的概念。由于这种分析方法基于最差的定位精度情形,并且几乎覆盖100%的可能的不准确性,因此可以期望用它能较好地评价数控机床的实际性能。

     



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