王志鑫 劉志強

【摘要】我國針對國內(nèi)數(shù)控機床，在制造和驗收會嚴格按照《GBIO9 3-89數(shù)字控制機床位置精度的評定方法》標準，但是在其它國家對位置精度有不同的定義和計算方法，本文探討了幾種常見的數(shù)控機床位置精確評定標準。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控機床；位置精度；評定標準；探討

引言

近年來，進口數(shù)控機床的數(shù)量呈現(xiàn)直線上升趨勢，不少企業(yè)為了追求“世界技術(shù)化”潮流，各大企業(yè)都從國外進口數(shù)控機床，情況不容樂觀的是，在眾多的進口數(shù)控機床中，超過半數(shù)的數(shù)控機床的位置精度都不符合標準，筆者經(jīng)過實地調(diào)查和咨詢發(fā)現(xiàn)，不少企業(yè)無論在購買國內(nèi)數(shù)控機床，還是進口國外數(shù)控機床時，對位置精度這一概念和相關(guān)標準了解甚少，在選擇數(shù)控機床時有較大的盲目性和跟風(fēng)性，這樣對企業(yè)的生產(chǎn)有害無利。鑒于此，有必要基于不同國家制定出來的不同位置精度評定標準展開一定綜合性的研究，以提高數(shù)控機床的工作效率。

一、位置精度的定義以及相關(guān)術(shù)語

1.位置精度的定義 在百度詞條上，將位置精度定義為“空間點位獲取坐標值與其真實坐標值的符合程度”。但是，這樣的介紹太籠統(tǒng)，讀者讀完肯定對其內(nèi)容不明所以。浙江商檢局盧振球前輩在《數(shù)控機床位置精度評定標準及討論》一問中明確將數(shù)控機床的位置精度，又稱之為“定位精度”，是指主軸箱、工作臺等數(shù)控機床主要的執(zhí)行件通過運到到程序自身事先設(shè)定好的目標的能力程度，這一檢測數(shù)值可以較為準確的評估數(shù)控機床的工作性能。德國相關(guān)領(lǐng)域曾經(jīng)在VDI/DGQ3441《機床工作精度和位置精度的統(tǒng)計檢驗原理》中對位置精度定義做出如下補充：“位置精度是一切有定位裝置的機床，尤其是數(shù)控機床的重要特征”。

2.位置精度的相關(guān)術(shù)語 以下術(shù)語在相同的情況下會出現(xiàn)不同的稱呼，但是，其內(nèi)容大同小異，并不影響操作人員的操作和檢測，認識一些位置精度的相關(guān)術(shù)語可以幫助我們更好的進行對位置精度評定標準的研究：目標位置，是指運動部件預(yù)定設(shè)置要達到的位置，通常用大寫P來表示，加下標小寫字母則表示按照所選定的不同目標位置中的某一特定目標位置；另一個是實際位置，同樣也是用大寫P來表示，在下角也標有小寫字母，不同的是標記了兩個，比方標記了小寫ij那么表示運動部件第i次向第j個目標位置趨近時，實際達到的位置；位置偏差用大寫X來表示，計算公式一般是用實際位置的數(shù)值減去目標位置的數(shù)值；最后一個是單向趨近和雙向趨近，和數(shù)學(xué)上的概念相似，是以同一方向上的目標位置為參照物。

二、有關(guān)數(shù)控機床位置精度不同評定標準的探討

1.ISO國際標準簡介 為了實現(xiàn)數(shù)控機床的跨國界交易，國際標準化組織早在1998年就針對數(shù)控機床位置精度制定了相關(guān)的評定標準，但是就目前實際情況來看，ISO國際數(shù)控機床位置精度評定標準并沒有被各個國家接受，因為這些國家始終堅持自己國家推行的數(shù)控機床位置精度評定標準，但是我們不能排擠此標準的地位。在對數(shù)控機床位置精度進行評定時，必然需要沿著同個方向或者是繞著某個坐標軸以目標位置為參照點，假設(shè)存在一條正太分布的曲線，在多次的測量下，在目標位置附近就會出現(xiàn)實際測定點的分布。通過計算標準偏差，就能求出相應(yīng)的正態(tài)曲線。在ISO國際標準中，其中包含因子為2，在這個包含因子下，無限個點的分布情況又可以求發(fā)散度。

在ISO國際標準中有以下這么幾種重要的評價指標：一是平均位置偏差，其中包括正向、負向以及雙向，它是指某一位置處定位偏差的代數(shù)平均值；二是反向差值，是指從不同方向或者是繞著不同坐標軸接近目標位置時的平均定位偏差的差值，會出現(xiàn)多個差值，在評價時候要用最大反向差值作為依據(jù)；三是表示+2σ與-2σ極限值的最大差值的定位精度，和平均位置偏差相同也分為正向、負向以及雙向；四是重復(fù)精度，也分為正向、負向以及雙向，都是取正態(tài)曲線的最大展度。

2.德國VDI/DGQ3441《機床工作精度和位置精度的統(tǒng)計檢驗原理》 該標準早在1977年3月份被德國工程師協(xié)會和聯(lián)合學(xué)會一起制定的技術(shù)規(guī)范，其中有定位裝置的機床，尤其是數(shù)控機床的位置精度評定標準進行了大篇幅的介紹，該標準也是被歐洲數(shù)控機床行業(yè)普遍認同的，而且由于目前我國進口歐洲的數(shù)控機床的數(shù)量較大，因此認識此技術(shù)規(guī)范對數(shù)控機床位置精度的評定標準規(guī)定十分重要。該標準有以下幾個重要評價指標：位置不可靠性，常用大寫字母P來表示，表示的是總偏差，是由反向量差、位置偏差以及位置分散幅度來共同表示的，位置偏差和反向量差都是系統(tǒng)誤差。筆者關(guān)于具體計算這三個參數(shù)，提出了以下指導(dǎo)：分別要求平均值和標準偏差；然后，中間計算結(jié)果；最后，計算位置偏差、最大位置分散幅度、最大反向量差以及位置的不可靠性四個評定參數(shù)。

3.美國NMTBA《數(shù)控機床精度和重復(fù)定位精度的定義和評定》 此技術(shù)規(guī)范是目前稱為美國制造技術(shù)協(xié)會（原名為美國機床制造商協(xié)會）提出的，首次推行于1968年，后來經(jīng)過1972年修訂至今保持一樣。美國NMTBA《數(shù)控機床精度和重復(fù)定位精度的定義和評定》在評定數(shù)控機床的位置精度時，采取定位精度（即是精度）、失動量以及重復(fù)定位精度三項參數(shù)來做出評定的。精度值一般用大寫字母A來表示，加下角標字母表示的是單向或者是雙向接近任意點的精度值，比如Ab、Aa；而重復(fù)定位精度需要以下公式計算：所有檢驗值之和除以（檢驗次數(shù)-1）得到的數(shù)值在減去所有檢驗值的平方除以（檢驗次數(shù)-1），得到的差值開方，最后再乘以數(shù)字3，一般情況下，檢驗次數(shù)都是七次；另外，關(guān)于其中的失動量，實質(zhì)就是VDI/DGQ3441《機床工作精度和位置精度的統(tǒng)計檢驗原理》反向量差。

結(jié)語

由于篇幅有限，筆者只能淺要的闡述ISO國際標準、德國VDI/DGQ3441《機床工作精度和位置精度的統(tǒng)計檢驗原理》以及美國NMTBA《數(shù)控機床精度和重復(fù)定位精度的定義和評定》三種常見評定數(shù)控機床位置精度的標準，需要注意的是，還有中國國家標準G1B0 931一8 9《數(shù)字控制機床位置精度的評定方法》、日本JISB 6330《數(shù)控機床試驗方法通則》等等，每種評定標準都有其自身的優(yōu)缺點，不能斷言那一種優(yōu)劣好壞，而是要根據(jù)相應(yīng)的情況進行綜合評判和應(yīng)用，從而讓各種標準發(fā)揮其重要的價值和作用。

參考文獻

[1]蔡有杰.數(shù)控機床位置精度評定方法對比與分析[J].機械科學(xué)與技術(shù)，2012，01：122-124.

基金項目

沈陽市2015年科技計劃項目資助（F15-004-2-00）