机床精度的选择
典型零件的关键部位加工精度要求决定了选择数控机床的精度等级。数控机床根据用途又分为简易型、全功能型、超精密型等，其能达到的精度也是各不一样的。简易型目前还用于一部分车床和铣床，其zui小运动分辩率为0.01mm，运动精度和加工精度都在（0.03～0.05）mm以上。超精密型用于特殊加工，其精度可达0.001mm以下。这里主要讨论应用zui多的全功能数控机床（以加工中心为主）。
按精度可分为普通型和精密型，一般数控机床精度检验项目都有20～30项，但其zui有特征项目是：单轴定位精度、单轴重复定位精度和两轴以上联动加工出试件的圆度，如表1所示。
表1数控机床精度特征项目
其他精度项目与表1内容都有一定的对应关系。定位精度和重复定位精度综合反映了该轴各运动部件的综合精度。尤其是重复定位精度，它反映了该轴在行程内任意定位点的定位稳定性，这是衡量该轴能否稳定可靠工作的基本指标。目前数控系统中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。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，它们往往随着工作台的负载大小、移动距离长短、移动定位速度的快慢等反映出不同的瞬时运动量。在一些开环和半闭环进给伺服系统中，测量元件以后的机械驱动元件，受各种偶然因素影响，也有相当大的随机误差影响，如滚珠丝杠热伸长引起的工作台实际定位位置漂移等。总之，如果能选择，那么就选重复定位精度的设备！
铣削圆柱面精度或铣削空间螺旋槽（螺纹）是综合评价该机床有关数控轴（两轴或三轴）伺服跟随运动特性和数控系统插补功能的指标，评价方法是测量加工出圆柱面的圆度。在数控机床试切件中还有铣斜方形四边加工法，也可判断两个可控轴在直线插补运动时的精度。在做这项试切时，把用于精加工的立铣刀装到机床主轴上，铣削放置在工作台上的圆形试件，对中小型机床圆形试件一般取在ф200～ф300，然后把切完的试件放到圆度仪上，测出其加工表面的圆度。铣出圆柱面上有明显铣刀振纹反映该机床插补速度不稳定；铣出的圆度有明显椭圆误差，反映插补运动的两个可控轴系统增益不匹配；在圆形表面上每一可控轴运动换方向的点位上有停刀点痕迹（在连续切削运动中，在某一位置停止进给运动刀具就会在加工表面上形成一小段多切去金属的痕迹）时，反映该轴正反向间隙没有调整好。
单轴定位精度是指在该轴行程内任意一个点定位时的误差范围，它直接反映了机床的加工精度能力，所以是数控机床zui关键技术指标。目前*各国对这指标的规定、定义、测量方法和数据处理等有所不同，在各类数控机床样本资料介绍中，常用的标准有美国标准（nas）和美国机床制造商协会推荐标准、德国标准（vdi）、日本标准（jis）、标准化组织（iso）和我国国家标准（gb）。在这些标准中规定zui低的是日本标准，因为它的测量方法是使用单组稳定数据为基础，然后又取出用±值把误差值压缩一半，所以用它的测量方法测出的定位精度往往比用其他标准测出的相差一倍以上。
其他几种标准尽管处理数据上有所区别，但都反映了要按误差统计规律来分析测量定位精度，即对数控机床某一可控轴行程中某一个定位点误差，应该反映出该点在以后机床长期使用中成千上万次在此定位的误差，而我们在测量时只能测量有限次数（一般5～7次）。为了真实反映这个定位点周围一组随机分散的点群定位误差分布范围，我们采用了误差统计规律数据处理方法。例如，按老的iso标准推荐±3σ散差处理办法，我们来测量一台加工中心机床上某一个坐标精度，如图1所示。
图1定位精度曲线
若我们对其中的某一定位点在正、反方向趋近该定位点，定位七次（n=7），其每一次实测数据如下：+4μm、+2μm、+1μm、0、-1μm、-2μm、-4μm。按iso标准规定，该定位点散差的平均值为△xn=0，其散差3σ约为7.9μm。该点定位误差分布如图2所示。
图2定位误差分布范围
图2显示，在该定位点上，当正反方向反复定位时，将有99.96%的可能性在±3σ=15.8μm范围以内。在德国vdi标准内规定5σ，将得到比这更大的误差。因此，这一重复定位精度为15.8μm。从1998年以来，上开始试运行新标准，按4σ处理将得到重复定位精度为10.5μm，但该算法反映了95%左右定位点范围。按日本jis标准处理上述情况，将得到重复定位精度为±4μm。从这里看出，jis标准规定精度是zui松的，而vdi标准要求zui为严格。
图1所示的定位精度曲线，实际上是用整个行程内一连串定位点的定位误差包络线构成全程定位精度范围。现在针对数控机床，测量定位精度和重复定位精度一般都用激光测距仪，编制一个测量运动程序，让机床运动部件每间隔（50～100）mm移动一个点，往复运动5～7次，与测距仪相连的计算机应用软件就会处理出各标准的检测结果。
从机床定位精度可估算出该机床加工时可能达到的精度，如在单轴上移动加工两个孔的孔距精度约为单轴在该段定位误差的1～2倍（具体误差值与工艺因素密切相关）。机床的定位精度与该机床的几何精度相匹配，精密级定位精度的机床要求该机床的几何精度也不能低于同类的坐标镗床。
现在有一些用户对批量生产的典型零件加工，提出设备工艺能力系数的考核，要求cpk值>1.1～1.33，这实质上是要求机床精度相对零件精度允差要有足够精度储备，这样才能满足批量生产加工精度稳定性要求。
对定位精度要求较高的机床，必须关注它的进给伺服系统是采用半闭环方式，还是全闭环方式，必须关注使用检测元件的精度及稳定性。机床采用半闭环伺服驱动方式时的精度稳定性要受到一些外界因素影响，例如，传动链中因工作温度变化引起滚珠丝杠长度变化，这必然使工作台实际定位位置产生漂移影响，进而影响加工件的加工精度。图3是目前常用的进给传动链的一般结构。在半闭环控制方式下，位置检测元件放在伺服电机另一端。滚珠丝杠轴向位置主要靠一端固定，另一端可以自由伸长，当丝杠伸长时工作台就一个附加移动量。在一些新型中小数控机床上，采用减小导轨负荷（用直线滚动导轨）、提高丝杠制造精度、丝杠两端加预拉伸和丝杠中心通恒温油冷却等措施，在半闭环系统中也得到了较稳定的定位精度。
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铣削圆柱面精度或铣削空间螺旋槽（螺纹）是综合评价该机床有关数控轴（两轴或三轴）伺服跟随运动特性和数控系统插补功能的指标，评价方法是测量加工出圆柱面的圆度。在数控机床试切件中还有铣斜方形四边加工法，也可判断两个可控轴在直线插补运动时的精度。在做这项试切时，把用于精加工的立铣刀装到机床主轴上，铣削放置在工作台上的圆形试件，对中小型机床圆形试件一般取在ф200～ф300，然后把切完的试件放到圆度仪上，测出其加工表面的圆度。铣出圆柱面上有明显铣刀振纹反映该机床插补速度不稳定；铣出的圆度有明显椭圆误差，反映插补运动的两个可控轴系统增益不匹配；在圆形表面上每一可控轴运动换方向的点位上有停刀点痕迹（在连续切削运动中，在某一位置停止进给运动刀具就会在加工表面上形成一小段多切去金属的痕迹）时，反映该轴正反向间隙没有调整好。
单轴定位精度是指在该轴行程内任意一个点定位时的误差范围，它直接反映了机床的加工精度能力，所以是数控机床zui关键技术指标。目前*各国对这指标的规定、定义、测量方法和数据处理等有所不同，在各类数控机床样本资料介绍中，常用的标准有美国标准（nas）和美国机床制造商协会推荐标准、德国标准（vdi）、日本标准（jis）、标准化组织（iso）和我国国家标准（gb）。在这些标准中规定zui低的是日本标准，因为它的测量方法是使用单组稳定数据为基础，然后又取出用±值把误差值压缩一半，所以用它的测量方法测出的定位精度往往比用其他标准测出的相差一倍以上。
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若我们对其中的某一定位点在正、反方向趋近该定位点，定位七次（n=7），其每一次实测数据如下：+4μm、+2μm、+1μm、0、-1μm、-2μm、-4μm。按iso标准规定，该定位点散差的平均值为△xn=0，其散差3σ约为7.9μm。该点定位误差分布如图2所示。
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图2显示，在该定位点上，当正反方向反复定位时，将有99.96%的可能性在±3σ=15.8μm范围以内。在德国vdi标准内规定5σ，将得到比这更大的误差。因此，这一重复定位精度为15.8μm。从1998年以来，上开始试运行新标准，按4σ处理将得到重复定位精度为10.5μm，但该算法反映了95%左右定位点范围。按日本jis标准处理上述情况，将得到重复定位精度为±4μm。从这里看出，jis标准规定精度是zui松的，而vdi标准要求zui为严格。
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