[摘要] 论述加工中心机床精度的分类，及影响加工中心机床精度的因素。

 
      加工中心精度可分为几何精度，定位精度和切削精度。对点位控制的加工零件中如钻孔，镗孔，铣平面等等，最能反映机床精度特征项目是：轴线定位精度和轴线重复定位精度。它包涵了系统位置偏差和轴线的反向差值的分量，反映了该机床各运动部件的综合精度。

      一、论述内容

     对定位精度这一指标的定义、测量方法、数据处理各国也不尽相同，目前市场上机床生产厂家采用的标准主要有德国（VD）I 、日本（JIS）、国际标准化组织（ISO）、我国标准（GB）。在这些标准中规定最低的是日本标准，因为它的测量方法是对若干个目标位置每个只做一次定位测试，取任意两个位置上定位误差的最大值1/2，附上±号做为定位精度。所以用它的测量方法测出的定位精度往往比其它标准测出的相差一倍以上。而我们在测量时一般都用激光测距仪，采用了误差统计规律数据处理方法。1998 年以来我国国标开始试行新标准4S （定位标准不确定度，以前术语称“标准偏差”），这种算法反映了95%左右定位点的范围。这些标准里，日本JIS 标准规定精度是最松的，而德国VDI 标准是最高的。

      激光测距仪是现在数控机床一种测量工具，一般用于测量定位精度。高精度激光测距补偿，球杆仪循圆度伺服优化处理，使各主轴定位精度更加准确，更适合加工高精度零件。操作者首先编制一个测量程序，使数控机床的运动部件往复多次运动，系统应用软件与激光测距仪相连，并能处理各个定位点的检测结果，在计算器显示屏上绘制出定位精度曲线，实际上就是把一连串定位点的定位误差依次呈现路线并购成全程定位精度范围。

      通过激光测距仪给定的机床定位精度数据我们可估计出机床加工时可能达到的精度，例如在X 轴上某两个孔的孔距精度约为X 轴在该段移动定位误差的1~2 倍。一般来说达到加工工件的孔距精度是没有问题的，制约加工中心的定位误差值有许多方面，比如丝杠螺母的咬合，设备工艺的制定，刀具工具的选择等等。机床的定位精度要与该机床的几何精度相匹配，无论是高速移动或是轻重负荷切削都可以达到较高的定位精度。

      定位精度要求较高的机床必须注意它的进给伺服系统位置反馈采用闭环方式还是半闭环方式。半闭环控制方式间接测量方便可靠，无长度限制，但采用半闭环伺服驱动方式的精度稳定性要受到随机误差的影响，例如传动链中滚珠丝杠因工作温度变化使丝杠伸长，对工作台实际定位位置造成漂移影响等。所以在半闭环控制方式下，在一些要求高精度中小型加工中心机床上，通过采用直线滚动导轨，丝杠两端加预拉伸，提高传动系统的传动刚度；提高丝杠制造精度，丝杠中心连接恒温油冷却等措施，也能得到很好的效果。目前数控系统软件都有丰富的误差补偿功能，能对进给传动链上各环节系统误差进行稳定的补偿，在半闭环系统中也能取得较好的定位精度。但数控系统中的误差补偿功能不可能补偿随机误差，例如传动链各环节的间隙、弹性变形和接触刚度等变化因素，这时可采用闭环伺服驱动方式来获得高定位精度。

  
      在两轴或三轴联动加工零件时，数控进给系统的速度误差特性和加速度误差特性又会引起结果是系统增益小使拐角处带圆弧，系统增益大出现超程现象。所以轮廓曲面控制的加工零件中，反映静态的位置精度下降为次要矛盾，跟踪误差这时又上升为主要矛盾，在曲面加工中，在很微小的行程中，机床要从零速到加速，完后又减速，最后到零的过程，这些都要在一个程序段里完成，并且都要在一个很短的时间内完成，完成后又要进行下一个程序段的加工，它的动作过程，就如汽车起动停止又起动又停止，这样一个过程，每一个程序段的行程又很短，所以要求驱动轴的调速系统在很宽的范围内，有着更为优良的稳态和动态品质，对数控系统的高速加工性能提出了更高的要求，所以这时动态误差也叫跟踪误差，便成了影响机床加工精度的主要矛盾。

      当然如果想要动态特性要好，静态精度首先要好，尤其是机床反向差值要小为前提。因为在微小的距离内走差补NC代码段定义的位移仅0.025~0.25mm，如此密集的点在高速加工时出现过切和残留的可能性极大。如果机床以个程序段，有时就会被反向差值吃掉，这时曲面误差就会显现出来。曲面加工，不但要看位置精度，更主要的是看动态精度即动态特性，只有动态特性好，跟踪误差才小。才能使加工的模具表面更光滑。为此，高速机床进给系统必须实现高的加减速度性能，同时尽量提高伺服刚度和减小惯性。
 

      在复杂的零件加工中，很多高于5m/min 的进给速度工作，要在小于0.25mm的距离内从加工速度减速到停止几乎是不可能的。如果机床的数控系统不通过待加工轨迹监控并做好充分准备，过切和残留现象就不可避免。为了在高速加工复杂零件时获得高精度，许多CNC 系统采用精简指令集系统，简称RISC。全数字式AC 伺服系统，软件功能丰富，功能强大，数控系统可配置第四轴接口，工件/ 刀具测量接口，标准RS-232 接口。这种系统以FANUC16，西门子840 代表，它可以计算系统参数产生的预期误差，并根据实际需要进行修正，从而使实际轨迹精确地跟踪编程，消除跟踪误差。RISC 还具有控制加减、优化执行程序等功能。

      二、结论

     综上所述，点位控制系统的工件加工主要看机床的单轴的定位精度和重复定位精度，即静态精度，以保证孔距精度。圆柱面的加工，双轴和三轴联动加工则要求伺服跟随运动特性和数控系统插补功能指标，以保证圆柱精度。对复杂的模具高速加工则要求跟踪误差要小，对数控系统则要求有RISC 功能，即动态精度。把数控系统开发出的更新技术更好地应用到机床当中，从而实现机床的高精度，获得更稳定的加工性能。