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數(shù)控機(jī)床的精度與精度是不一樣的,從事機(jī)加工的您必須了解
所以,當(dāng)我們談到數(shù)控機(jī)床的“精度”時(shí),務(wù)必要弄清標(biāo)準(zhǔn)、指標(biāo)的定義及計(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,測(cè)量這種定位能力的辦法很多,更為重要的是,不同的國(guó)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作為例子,因?yàn)橐环矫嬖摌?biāo)準(zhǔn)較新,另一方面相對(duì)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(guó)廠家,一般采用VDI/DGQ3441標(biāo)準(zhǔn)。
美國(guó)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(guó)機(jī)床制造協(xié)會(huì)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(tái)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(tái)機(jī)床,因采用不同標(biāo)準(zhǔn)會(huì)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(guó)的NMTBA標(biāo)準(zhǔn)或德國(guó)VDI標(biāo)準(zhǔn)明顯偏小)。
2 同樣的指標(biāo),不同的含義
經(jīng)常容易混淆的是: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(duì)多目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行多回合測(cè)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)量;
(2)測(cè)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。
這是4種標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵區(qū)別點(diǎn)描述,正如人們所期待的,總有一天,所有機(jī)床生產(chǎn)商都統(tǒng)一遵循ISO標(biāo)準(zhǔn)。因此,這里選擇ISO標(biāo)準(zhǔn)作為基準(zhǔn)。
3 ISO標(biāo)準(zhǔn)
在所有現(xiàn)行的精度測(cè)量過程中,沿軸向分布的各個(gè)目標(biāo)點(diǎn)上都假設(shè)存在一條正態(tài)分布曲線。由于是多回合的測(cè)量過程,因此對(duì)應(yīng)于每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)來說,都存在一個(gè)實(shí)際測(cè)定點(diǎn)系列分布,通過對(duì)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(gè)±3次標(biāo)準(zhǔn)偏差(記做±3s──亦即共6s)可以覆蓋無限個(gè)實(shí)際點(diǎn)中約99.74%的位置分布情形。而這個(gè)發(fā)散度即稱作重復(fù)精度,它是指某一目標(biāo)點(diǎn)處的重復(fù)精度。
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),如果從反方向接近目標(biāo)點(diǎn)(稱為雙向),將會(huì)出現(xiàn)第二條正態(tài)分布曲線,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(cè)的數(shù)字結(jié)果要比雙向檢測(cè)時(shí)好看得多
4 NMTBA標(biāo)準(zhǔn)
美國(guó)的NMTBA標(biāo)準(zhǔn)與ISO標(biāo)準(zhǔn)非常近似,一個(gè)區(qū)別就是:NMTBA標(biāo)準(zhǔn)喜歡采用單向測(cè)量,而ISO標(biāo)準(zhǔn)建議雙向測(cè)量;另一區(qū)別是:NMTBA標(biāo)準(zhǔn)采用“滑動(dòng)尺”(如同VDI標(biāo)準(zhǔn)),這樣把精度與軸的長(zhǎng)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)過時(shí),因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)調(diào)節(jié)功能,諸如絲桿間隙補(bǔ)償?shù)?現(xiàn)在已經(jīng)能夠調(diào)整軸向移動(dòng)中產(chǎn)生的誤差──不論軸的長(zhǎng)短,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)該注意的是,NMTBA標(biāo)準(zhǔn)在滑動(dòng)尺這一點(diǎn)上與VDI標(biāo)準(zhǔn)相似。
還有一點(diǎn)區(qū)別,那就是NMTBA以正負(fù)值反映,而VDI和ISO以值反映,實(shí)際上值與正值和負(fù)值相等(也就是+0.002mm,-0.002mm或±0.002mm=0.004mm),兩種表達(dá)方式總的來說有相同的解釋,但技術(shù)上來說還是不一樣的。
5 德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)
德國(guó)采用的標(biāo)準(zhǔn)VDI/DGQ(Verein Deutscher Ingeieure/Deutsche Gesellschaft fuer Qualitaet)與ISO及NMTBA標(biāo)準(zhǔn)基本相近,或者更準(zhǔn)確地說,ISO標(biāo)準(zhǔn)與VDI及NMTBA標(biāo)準(zhǔn)相近。因?yàn)楹蠖咴谇罢咧皢柺啦⑶液苊黠@地被前者用做基礎(chǔ)。盡管計(jì)算方法及指標(biāo)有區(qū)別,但關(guān)鍵計(jì)算結(jié)果,即定位精度和重復(fù)精度在三種標(biāo)準(zhǔn)中相近。
德國(guó)VDI方法是文中所提及各種方法中最復(fù)雜的一種,該標(biāo)準(zhǔn)中的一些指標(biāo),若不做仔細(xì)分析,則很難搞清楚。指標(biāo)“定位精度”不象在ISO標(biāo)準(zhǔn)中只有單一數(shù)字表達(dá),而是分成四個(gè)部分:定位不確定性(P),定位發(fā)散度(Ps),反向誤差(U)和定位偏差(Pa)。
與ISO標(biāo)準(zhǔn)中的定位精度最相近的是VDI中的定位不確定性(P),盡管這兩項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算過程不大一樣,但最終結(jié)果卻極為近似:都是計(jì)算沿軸向的正態(tài)曲線的展寬(圖4)區(qū)別僅在于正態(tài)分布曲線的計(jì)算方法。VDI標(biāo)準(zhǔn)將雙向測(cè)量的兩根正態(tài)曲線合并為一體,定義為定位發(fā)散度(Ps)它是通過首先取平均值,然后進(jìn)行六次平均標(biāo)準(zhǔn)差(即6s,圖5)而得出的,然后將反向誤差(U)除以2,每一半加至平均正態(tài)曲線(即定位發(fā)散度)的一端(圖4中的“U/2”)。
指標(biāo)“定位偏差”在VDI中的描述與ISO標(biāo)準(zhǔn)中的同名指標(biāo)不同,在ISO標(biāo)準(zhǔn)中它是指目標(biāo)點(diǎn)與實(shí)際點(diǎn)之差(圖1),在VDI標(biāo)準(zhǔn)中是指沿軸向的各個(gè)目標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的一系列實(shí)際位置點(diǎn)的平均值的差額
6 JIS標(biāo)準(zhǔn)
日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS遠(yuǎn)比前述任一精度標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)單。JIS B6336僅要求一次往返目標(biāo)點(diǎn)檢測(cè)(雙向)目標(biāo)點(diǎn)與其對(duì)應(yīng)實(shí)際點(diǎn)列之間的定位偏差即為定位精度,JIS B6336根本不考慮ISO、VDI和NMTBA中運(yùn)用的±3s分布。
用這種方法計(jì)量出的數(shù)控機(jī)床的精度結(jié)果給人的感覺是無論比ISO標(biāo)準(zhǔn)還是NMTBA標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量的都要高,數(shù)值比例為1:2。JIS標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)精度是指目標(biāo)點(diǎn)處的分散度。這種通過7次雙向測(cè)量得出的分散度除以2,然后冠以“±”值,即表達(dá)出重復(fù)精度.
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