机床的几何精度是一项综合精度(数控机床加工精度靠什么保证？看后秒懂)

其实在数控机床加工中，存在误差是在所难免的，因为大部分的数控机床在安装时就不能完全符合其相关指标标准，在工作当中90%的数控机床都处于一个失准的工作环境和状态下，这种情况就决定了机床工作状态监控的重要性，机床精度的测试对于机床精度的保障来说是一个必要的基础，能够对零件的加工精度更好的保障。

在数控机床加工中，精度的表示主要是由误差大小来表示的，具体精度分为两种，包括静态精度和动态精度。

静态精度：又称几何精度，是综合反映数控机床关键零部件经组装后的综合几何形状误差。

定位精度：是表明所测量的机床各运动部位在数控装置控制下，运动所能达到的精度。根据实测的定位精度数值，可以判断出机床自动加工过程中能达到的最好的工件加工精度。是指零件或刀具等实际位置与标准位置(理论位置、理想位置)之间的差距，差距越小，说明精度越高。是零件加工精度得以保证的前提。

重复定位精度：是指在数控机床上反复运行同一程序代码所得到的位置精度的一致程度。是在在相同条件下（同一台数控机床上，操作方法不同，应用同一零件程序）加工一批零件所得到的连续结果的一致程度。

切削精度：是对机床的几何精度和定位精度在切削加工条件下的一项综合检查。

由上述可见，数控机床加工精度的高低分机械和电气两个方面，机械方面如主轴精度，如跳动、母线等；丝杠的精度；加工时夹具的精度，机床的刚性等等。电气方面则主要是控制方式如半闭环，全闭环等，还有反馈和补偿方式、加工时的插补精度等。所以机床精度高低并不取决于机床是不是全闭环。

主要介绍如下：

数控机床运动链包括数控装置→伺服编码器→伺服驱动器→电机→丝杠→移动部件，根据位置检测装置安装位置不同，分为全闭环控制、半闭环控制、开环控制。

1、全闭环控制进给伺服系统

将位置检测装置（如光栅尺、直线感应同步器等）安装在机床运动部件(如工作台)上，并对移动部件位置进行实时的反馈,通过数控系统处理后将机床状态告知伺服电机,伺服电机通过系统指令自动进行运动误差的补偿。但由于它将丝杠、螺母副及机床工作台这些大惯性环节放在闭环内，调试时，其系统稳定状态调试比较麻烦。另外像光栅尺、直线感应同步器这类测量装置价格较高，安装复杂，有可能引起振荡，所以一般机床不使用全闭环控制。

2、半闭环控制进给伺服系统

将位置检测装置安装在驱动电机的端部或是丝杆的端部，用来检测丝杠或伺服马达的回转角，间接测出机床运动部件的实际位置，经反馈送回控制系统。由于机械制造水平的提高及速度检测元件和丝杆螺距精度的提高，半闭环数控机床已能达到相当高的进给精度。大多数的机床厂家广泛采用了半闭环数控系统。

现实中的应用情况：

1、全闭环控制系统

位置检测装置（如光栅尺、直线感应同步器等）有不同精度等级（±0.01mm、±0.005mm、±0.003mm、±0.02mm），所以全闭环控制也会有误差，定位精度高低受精度等级影响。

位置检测装置热性能（热变形），测量装置一般是非金属材料，热膨胀系数与机床各部件不一致，它是机床工作精确度的关键环节，所以必须要解决机床加工过程中的发热问题，以克服由于温度引起的热变形。高端机床会采用各种方式，如丝杠中空冷却、导轨润滑、切削液恒温冷却等方式来降低机床加工过程中的热变形。

生产环境影响：一般机械加工工厂环境比较恶劣，灰尘、振动是常见现象，机床在车间环境下的运作也会受到影响，包括车间的温度浮动，电动机的发热以及接卸摩擦、介质影响等，这些问题都会对机床的形态以及精度造成一定程度的影响，机床的温度变化就会出现调整精度的丧失，对机床的精度以及加工工件的尺寸和精度有所影响。同时，温度升高也使轴承间隙发生变化，进而影响加工精度。

另一方面，温度升高使温度分布不均匀，造成各零件或零件各部分之间的相互位置关系发生变化，从而造成零件的位移或扭曲。

2、半闭环控制系统

由于将测量装置安装在电机或丝杠顶端，比较容易密封，所以对环境没有要求。半闭环控制系统的精度误差主要取决于丝杠的正反向间隙。随着机械加工工艺的提高，目前进口丝杠的制造工艺水平较高，高精度的丝杠副配合基本消除了正反向间隙。另外在装配环节，丝杠副采用双列反向滚珠丝杠副，可以完全消除正反向间隙。另外，很多机床厂，在机床装配时，将丝杠采用预拉伸方式，消除了机床热变形对丝杠传动精度的影响。所以目前半闭环控制系统已经能够保证机床达到很高的精度。

综上所述可以看出：

中低端机床，由于考虑生产成本和竞争力，在全闭环控制的配套上都进行了简化，例如密封、温升控制等没有很好的保障。在这种条件下，花较大的成本，单纯的配置光栅尺并不能提高机床的精度。

在理论上，如果不考虑外部因素，全闭环控制比半闭环控制可能会提高基础的定位精度。但如果不能很好的解决机床发热、环境污染、温升、振动、安装等因素，会出现全闭环不如半闭环的现象。短时间内可能会有效果，但时间一长，灰尘、温度变化对光栅尺的影响，将严重影响测量反馈数据，从而失去作用。同时光栅尺出现问题后，会产生报警，造成机床不能工作。

随着工业化的发展，数控机床技术都得到了充分的发展，机床技术也呈现多元化的发展趋势，以后的的技术也会在，高效率、高可靠性、高精度等方面不断的完善。

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