机床行业常见位置精度检验标准介绍

机床行业常见位置精度检验标准介绍

一、日本JIS B6336-1980《数控机床试验方法通则》

1、定位精度

定位精度是在一个方向，由基准位置起顺次定位，各位置上实际移动距离（或回转角度）与规定移动距离（或回转角度）之差。误差以各位置中的最大差值表示，在移动的全长上进行测量。回转运动在全部回转范围内，每30°或在12个位置上进行测量。取同方向一次测量，求实际移动距离与规定之差。

2、重复度

在任意一点向相同方向重复定位7次，测量停止位置。误差以读数最大差值的1/2加（±）表示。原则上在行程两端和中间位置上测量。

3、向偏差

分别某一位置正向、负向各定位7次。误差以正、负两停止位置的平均值之差表示。在行程两端及中间位置上测量。

4、最小设定单位进给偏差

在同一方向连续给出单个最小设定单位的指令，共移动约20个以上单位。误差以各相邻停止位置的距离（或角度）对最小设定单位之差表示。

5、检验条件

（1）、原则上用快速进给。

（2）、定位精度。定位重复度和最小设定单位正、负方向检验分别进行，误差取其中的最大值。

（3）、具有螺距误差补偿装置的机床，除最小设定单位外，都是在使用这些装置的条件下进行检验。

二、美国机床制造商协会NMTBA 1977 第2版《数控机床精度和重复的的定义及评定方法》（1）定位精度A(Accuracy of positioning)

某一点的定位精度，为该点各测量值X的平均值与目标位置的差值△X与同一位置的分散度±3之和。取其最大绝对值。

单向趋近定位精度Au=△Xu±3u；双向趋近定位精度Ab=△Xb±3b ；未规定方向则按单向处理。

（2）零点偏置（Zero offset）

在轴线（或角度）上确定一些点Ab或Au后，取A的两极限值的平均值作为平定精度的0点。

（3）定位重复（Repeatability）

单向重复度：在同样条件下，对某一给定点多次趋近，得出以平均位置X为中心的分散度。双向重复度：在同样条件下，正、负两个方向对某一给定点多次趋近，得出平均位置中心的分散度。

重复度计算公式：

式中：X--数据数；S--标准偏差；N--数据个数；一般N=7。

（4）反向偏差（Reversal value）

正、负两方向趋近某一给定点时，分别得出两个平均值的距离。

（5）机床位置精度评定

在规定距离BS，AS为定位精度的基本值。对于较长行程，每增加一个单位长度，精度允差值增加Cs。相当于－公差样板沿着理论基准线平行移动，定位误差曲线应包容在样板界限内。

角度位置精度评定方法与线性相似。

（6）检验条件

测量目标位置随机选取。在工作范围内要有充分点数，顺序趋近各点。

非标准温度检验时，应考虑温度的影响。

各轴线分别测量并规定它的精度和重复度。

三、德国VDI/DGQ 3441.3:1994《机床工作精度和位置精度的统计检验原理》

1、术语代号及公式

在目标位置j处，第i次测量

正向、负向位置差：

标准偏差平均值：

凡近似法都以

平均值：

位置偏差（轴线的）：

2、评定机床位置精度的项目

共四项：P、、及及

3、检验条件

（1）、测量位置间距，随机选取。

（2）、轴线行程，每 2000mm至少选取10个测量位置。大于 2000mm，至少每个尺寸单元有一个位置。

（3）、每个测量位置在与轴线平行方向进行，至少五次测量。每次循环均从同一固定位置开始。

（4）、在被测量轴线上，10个测量位置参数的图解。

（5）、位置不可*性P的评定

在基准长度L范围，允差差值为Tp。测量长度增加△L，则允差增加△Tp。

（7）、测量位置

测量位置在刀具实际工作范围内进行。它包括了由机床轴线到检测轴线间距L有关的一切误差。

德国采用的标准VDI/DGQ与ISO及NMTBA标准基本相近，或者更准确地说，ISO标准与VDI及NMTBA标准相近。因为后二者在前者之前问世并且很明显地被前者用做基础。尽管计算方法及指标有区别，但关键计算结果，即定位精度和重复精度在三种标准中相近。（文中介绍的我国的两个国家标准等同于ISO230标准，所以没有单独叙述ISO230标准）

德国VDI方法是文中所提及各种方法中最复杂的一种，该标准中的一些指标，若不做仔细分析，则很难搞清楚。指标“定位精度”不象在ISO标准中只有单一数字表达，而是分成四个部分：定位不确定性(P)，定位发散度(Ps)，反向误差(U)和定位偏差(Pa)。

与ISO标准中的定位精度最相近的是VDI中的定位不确定性(P)，尽管这两项指标的计算过程不大一样，但最终结果却极为近似：都是计算沿轴向的正态曲线的最大展宽，区别仅在于正态分布曲线的计算方法。VDI标准将双向测量的两根正态曲线合并为一体，定义为定位发

散度(Ps)它是通过首先取平均值，然后进行六次平均标准差而得出的，然后将反向误差(U)除以2，每一半加至平均正态曲线(即定位发散度)的一端。

指标“定位偏差”在VDI中的描述与ISO标准中的同名指标不同，在ISO标准中它是指目标点与实际点之差，在VDI标准中是指沿轴向的各个目标点对应的一系列实际位置点的平均值的最大差额。

VDI轴向重复精度与ISO标准中的定义很相似，它是由目标点对应的最大定位发散度加上反向误差而得到的。

日本工业标准JIS远比其他精度标准简单，自然也远不如其他精度标准准确。JIS B6336仅要求一次往返目标点，双向检测目标点与其对应实际点列之间的最大定位偏差即为定位精度。

用这种方法计量出的数控机床的精度结果给人的感觉是无论比ISO标准还是NMTBA标准计量的都要高，数值比例为1:2。JIS标准的重复精度是指目标点处的最大分散度。这种通过7次双向测量得出的最大分散度除以2，然后冠以“±”值，即表达出重复精度。

由以上的各种标准介绍中可以看出：同样的指标名在不同的精度标准中代表不同的意义，不同的指标名却具有相同的含义。上述四种标准中，除JIS标准之外，皆是在机床数控轴上对多目标点进行多回合测量之后，通过数学统计计算出来的，其关键不同点在于：

1、目标点的数量；

2、测量回合数；

3、从单向还是双向接近目标点(此点尤为重要)；

4、精度指标及其它指标的计算方法。

所以一个生产商机床A的“定位精度”标为 0.004mm，而在另一生产商的样本上，同类机床B的“定位精度”标为 0.006mm。从这些数据，你可能会很自然地认为机床A比机床B 的精度要高。然而，事实上很有可能机床B比机床A的精度要高，问题就在于机床A和B 的精度分别是如何定义的。

所以，当我们谈到数控机床的“精度”时，务必要弄清标准、指标的定义及计算方法。