CNC加工：掌握制造中的精度、准确度与公差

引言

在制造业中，CNC加工长期用于生产制造。随着技术和计算机辅助设计软件出现，产品设计可能变得更容易，但也使设计比以往更复杂。在设计阶段本身，就需要设定产品精度、准确度和公差标准。

与CNC加工规格功能相关的技术术语太多。您知道每个术语的含义吗？从服务商处采购CNC加工服务时，您一定听过或读过精度、公差、准确度等术语。这些术语是什么意思？想知道这些技术术语在CNC加工中的重要性吗？若是，请阅读本文，它将让您清晰理解这三个术语（精度、准确度和公差）。

加工精度

什么是精度？

精度指测量值之间的接近程度，即若测量值彼此接近，则精密。精度意味着用CNC机床生产多个零件时的一致性重复性。它反映测量值是否重复一致。精度越高，结果越接近。这是CNC加工中最重要的术语之一。同样，该术语定义了机床的可靠性。基本上，精度是定义测量系统反复返回相同度量能力的指标。

在工厂中，机器或工艺的精度指每次以相同方式重复操作、不引入随机误差的能力。精密加工或精细工艺证明了无偏差的过程控制。这常与准确度混淆，两术语常随意互换使用。然而精度更指重复性。（更多关于精密加工请见《高精密加工的重要性》）

加工准确度

什么是准确度？

虽然准确度和精度似乎同义，但在加工过程中含义不同。因此了解不同术语含义很重要。准确度定义为测量值与特定值或真实结果的接近程度。若所有测量值接近真值，则准确。它反映系统误差影响。系统误差小则准确度高。

在金属加工中，准确度指机床匹配设计中指定测量值的程度。若机床能按设计指定确切位置切削，则准确度高。精准的机床将按操作员/程序员意图执行操作（切、钻、镗等）。例如，机床编程切削工件长60mm，实际切削60mm。准确度指准确切接近60mm。越接近标准，准确度越高。

影响CNC加工准确度的因素

反向间隙

CNC加工车间加工工件时，轴轴线在传动过程中产生反向死区或回程间隙，导致误差，表现为反向偏差。若CNC机床采用半闭环伺服系统，反向偏移存在将影响机床定位精度和重复定位精度，影响工件精度。

间隙误差

这是机床传动链运行时产生的间隙误差。电机运行时机床不产生运动，会导致CNC机床振动或大误差。

零件位置误差

零件位置误差是实际表面和轴位置相对理想位置的偏差，主要基于机床传动间隙和零件弹性变形、使用摩擦引起的主轴位置误差。开环系统中位置误差对加工精度影响大，但闭环伺服系统中主要取决于位移检测装置精度和系统放大倍数，故一般影响不明显。

机床几何误差

CNC加工过程中，刀具夹具受外力、热切削会降低机床体积精度，影响加工零件变形。机床几何误差原因有内外之分。内部原因是机床自身因素，如工作台面平面度、机床夹具几何精度。外部原因是外部环境和加工产生的热导致机床变形。温度变化影响机床静态和动态精度。CNC加工厂加工过程中，电机发热和工件摩擦引起温度变化，导致调整精度丧失，影响工件尺寸和精度。

机床定位误差

机床定位精度将极大影响零件精度。因此定位误差是CNC加工误差重要原因，机床进给系统是影响定位精度主要环节。CNC机床进给系统通常由机械传动系统和电气控制系统组成，其定位精度与机械传动系统结构设计相关。开环系统因影响因素多、情况复杂，无法定位监控，极大影响CNC机床加工精度。但闭环系统中，CNC机床通常可通过定位检测装置避免系统主部件位置偏差。

准确度的重要性

CNC加工零件用于许多行业。汽车、航空航天、医疗、工业等众多行业成功依赖精准产品。准确度也能确保公众安全。例如，汽车飞机由各种CNC加工零件组成。若其中一个部件不符合公司和行业标准，可能产生连锁反应，危及驾驶员乘客安全。

加工公差

什么是公差？

公差可定义为测量系统允许的或可预测的偏离已知或标准值的偏差。任何系统公差通常表示为“+/-”。例如，CNC加工工具公差要求+/-0.01mm。意味着加工工具每次切削偏差0.01mm。偏差可比标准值大0.01mm或小0.01mm。虽然减小公差是好主意，但有时可能没必要减小公差，且不利于成品。但严格公差会增加成本、延长生产时间。因此可接受公差值实际取决于应用领域。虽然公差由客户定义，但机床通常指定其标准公差和最小可能公差。

影响加工公差的因素

材料： 材料受压表现不同，有些材料更易加工。确定公差时必须考虑这些材料属性。
加工类型： 使用的加工方法将显著影响成品零件可能公差，因某些工艺比其他更精准。
电镀和精加工： 确定零件尺寸公差时，应考虑任何电镀或精加工工艺。虽然电镀精加工仅在零件表面增加少量材料，但这些微量仍改变成品最终尺寸，生产前应考虑。
成本： 公差应精确，但绝不超出必要公差，因获得更严公差成本更高。（如何降低加工成本）

公差的重要性

当今制造商要求严格公差，确保产品或系统易于装配、以最小调整执行所需功能。从零件材料到使用的加工工艺，各种因素导致差异。因此工程师在设计过程中给零件分配加工公差，公差最终是从图纸到成品过程中最重要因素之一。正确设计规范可减少生产时间、降低客户成本。

精度、准确度与公差的关系

高精度不意味着高准确度，即使测量准确。最大精度和严格公差并非每个零件都必需，因为它们意味着更多成本和时间投入。现代CNC机床和切削工具对大多数项目已足够精准。通过以下图像直观看关系。

希望您理解CNC加工中使用的术语——准确度、精度、公差。这种术语理解将使您与任何加工服务交流时更自信。了解更多SANS加工、我们的产品和服务，或联系我们获取定制项目报价！