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机床精度指标越低越好?

作者:费尔检测发布时间 : 2020-04-03 类型:权威检测标签: 认证证书

大家在购买机床时经常会关注精度指标,如某日系品牌A标注的定位精度为±0.002mm;某德系品牌B标注的定位精度为0.006mm。大家会理所当然的认为A比B的精度要高,事实真的是这样的吗?


要搞清楚这件事情必须要先明白精度的执行标准及计算方法。


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,丈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。


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作为子,由于一方面该标准较新,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标准明显小很多)。


同样的指标,不同的含义


经常轻易混淆的是: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丈量之后,通过数学统计计算出来的,其关键不同点在于:


(1)目标点的数目


(2)丈量回合数


(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


ISO标准


在所有现行的精度丈量过程中,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(图1)。由于是多回合的丈量过程,因此对应于个目标点来说,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)可以覆盖无穷个实际点中约99.74%的位置分布情形。而这个发散度即称作重复精度,它是指某指定目标点处的重复精度。


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图1                            图2


图1中的正态曲线是指从单方向接近目标点的曲线(称为单向),假如从反方向接近目标点(称为双向),将会出现第二条正态分布曲线(图2),两次不同方向时的结果偏差称反向误差。理论上它是由于系统的反向间隙所产生的。很明显,同一机床采用单向检测的数字结果要比双向检测时好看得多。


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。假如一条理论正态曲线──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ISO230-1标准中所指的定位精度(图3)。


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,并且有时出进还很大。图3中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%的可能的不正确性,因此可以期看用它能较好地评价数控机床的实际性能。


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图3


NMTBA标准


美国的NMTBA标准与ISO标准非常近似,一个区别就是:NMTBA标准喜欢采用单向丈量,而ISO标准建议双向丈量;另一区别是NMTBA标准采用“滑动尺”(如同VDI标准),这样把精度与轴的长度关联起来,而这一点ISO标准并未涉及。单从这一点来看,1972年出版的NMTBA标准也许有点过期,由于控制系统调节功能,诸如丝杆间隙补偿等。现在已经能够调整轴向移动中产生的误差──不论轴的是非,而1988年出版的ISO标准则很显然地反映出这一点。同样应该留意的是,NMTBA标准在滑动尺这一点上与VDI标准相似。


通常德国机采用VDI3441标准,如:DMG MORI(德马吉森精机)、INDEX(因代克斯)等;其他欧洲机采用ISO标准,如:MIKRON(米克朗)、PARPAS(帕尔怕斯)等;日本机采用JIS标准,如:MAZAK(马扎克)、MAKINO(牧野)等;当然也有一些品牌为彰显自己对品质的高要求,不采用本国标准而采用VDI3441标准的,如:HURCO(赫克)、ALEX-TECH(伍将)等。所以我们不能简单根据样本数据来判断,一定要搞清楚执行标准,仔细分析,避免掉进宣传陷阱。