加工中心定位精度和重复定位精度标准浅析

1987 替代 ， 该标准代号也被废除 。
（ 3 ） JIS B 6336 — 1979 ~1986 《 加工中心的试验方法及检查 》 中也将 定位精度和重复定位精度的检测方法 包含其中 。 （ 4 ） 目前 日本 在 精 度 检 测 和 不 同 规格的允差值的规定上分别采用 JIS B
1 、 日本 JIS 标准的演变过程
国际 ISO 标准 中一 次性 选择 五个 以上的点连续往返五次， 读出实际移 动距离和规定移动距离之差值后便可 通过相关公式， 计算出九个与定位精 度和重复定位定位精度和重复定位精 度有关的数值： 双向定位精度、 单向 定位精度、 双向重复定位精度、 单向 重复定位精度、 轴线的反向差值、 平 均反向差值、 双向定位系统偏差、 单 向定位系统偏差、 轴线的平均双向位 置偏差范围 ； 德国 VDI 3441 标准使用 相同的方法进行检测后按照另一组相 关公式， 计算出六个与定位精度和重 复定位精度有关的数值： 最大反向误 差 Umax 、 最 大 离 散 宽 度 Ps 、 均 反 向 误差 Umean 、 定位 不可 靠 性 P 、 定 位 误 差 Pa 、 平 均 离 散 度 Psmean ； 日 本
从零点移动一段距离达接近全程端点的某个基准点
VDI 3441
起点
从零点移动一段距离达接近全程端 点的某个基准点
运动 方向 运动 次数 目标 位置的 间隔
从同一方向 （ 正 、 反 ）
正 、 反两方向 同序号 2
单个点七次往返
五次往返
选择行程的中间及靠近两端的位置 （ 三个位置 ）
按 Pi= （i-1 ） P+r 确定 ， 保证全长上至少要 有 五 个 目 标 位 置 （ 行 程 ≤2000mm ）； 行程 ＞1000mm 时 P 取 250mm 最 大 反 向 误 差 Umax 、 最 大 离 散 宽 度
JIS B 6201 — 1987 JIS B 6201 — 1990JIS B 6201 — 1993 （ 现行 ）
（ 2 ） JIS B 6330 — 1980 被 JIS
6192 — 1999
《机 床试 验编 码 定 位
数字控制轴精度和重复性的测定》 和
JIS B 6336-4 — 2000
ISO 10791-4∶1998
精度和重复定位精度检验 万能 自 动 数 控 机 床 的 试 验 条 件 轴定位的重复性和精确性 加工 中 心 检 验 条 件 第 4 部分： 线性和回转轴线的定位 第 4 部分： 线性和旋转
精度允差范围规定
日本标准
JIS B 6336-4 — 2000
精度允差值完全相同
床运行试验和刚性试验一般要求》 中 已不包含上述检测方法 。 （ 2 ） JIS B 6330 《数 字 控 制 机
230-2∶1998 《机床检验通则 第 2 部分 ：
数控轴线的定位精度和重复定位精度的 确定 》 及 ISO 10791-4∶1998 《加工中 心检验条件 第 4 部分 ： 线性和回转轴 线 的定 位 精 度 和 重 复 定 位 精 度 检 验 》， 世界各国纷纷效仿 ， 其中中国和日本也 先后于 1998 年和 2000 年相 继颁 布了 等同 于 ISO 的 精度 检测 和允 差 范 围 的 最新标准 ， 同时将原有的老版本取消 。 三、 定位精度和重复定位精度德 国标准 （VDI ） 六十 年 代 初 ， 由 西 德 工 程 师 协 会 和西德质量协会共同负责起草了
（1 ） JIS B 6201 — 1976 ……
10 2009 / 8 44 机械工业标准化与质量·
VDI3441 《 机 床 工 作 精 度 和 定 位 精 度
的 统 计 检 验 原 理 》。 从 VDI 3441 标 准 上可以看出， 德国的精度标准在检测 方法上与国际标准基本相同， 但是在 精度表述、 计算原理和公式上与国际
除考虑测量从基准位置起的实际移动距离和规定移动距 离之差值外 ， 还要考虑标准不确定度 除考虑测量从基准位置起的实际移动 距离和规定移动距离之差值外， 还要 考虑标准离散度 Ps =6Xi
A =Xmax-Xmin
A=max [Xi+2Si ] min [Xi-2Si]
再根据有关公式算出相应的精度表示值
床试验方法通则》 的版本中也将定位 精度和重复定位精度的检测方法包含 其 中 ， 直 至 1987 年 被 JIS B 6201 —
1981 年 和 1983 年 ， 原 我 国 一 机 部 机
床研究所先后出版了日本工业标准 《机 床试 验方 法及 检查 》 及增 补 版 （中 文 版 ）。 1983 年后的日本标准已无中文版 的标准出版 ， 通过对日本新 、 老标准演 变和变化情况的收集 ， 现归纳如下 ：
mm
表3
序号
重复定位精度
2
现行 JIS 标准
1
3
国内外标准
原 JIS 标准
国内标准 国际标准
德国标准
标准号
JIS B 6330 、 JIS B 6201 等 1999 年
前的老版本
JIS B 6192 — 1999 、 JIS B 6336-4∶2000 GB/T 17421.2 — 2000 、 JB/T 8771.4 — 1998 ISO 230-2∶1997 、 ISO 10791-4.2
中国标准
JB/T 8771.4 — 1998
精度和重复定位精度检验
表2 序号
定位精度
1
2
现行 JIS 标准
3
国内外标准
原 JIS 标准
国内标准 国际标准
德国标准
标准号
JIS B 6330 、 JIS B 6201 等 1999 年
前的老版本
JIS B 6192 — 1999 、 JIS B 6336-4∶2000 GB/T 17421.2 — 2000 、 JB/T 8771.4 — 1998 ISO 230-2∶1997 、 ISO 10791-4.2 VDI 3441
10 2009 / 8 46 机械工业标准化与质量·
表 3 （续 ） 序号
1
2
除考虑测量从基准位置起的实际移动距离和规定移动距
3
测量值的计算 与确定
以 三 个 位 置 上 ， 重 复 七 次 定 位 时 停 离之差值外 ， 还要考虑标准不确定度 止位置最大差的 1/2 加 （± ）
除考虑测量从基准位置起的实际移动 距离和规定移动距离之差值外， 还要 考虑标准离散度 Ps =6Xi
双向重复定位精度 、 单向重复定位精度 、 轴线的反向差 精度表示值 重复定位精度 值 、 平均反向差值 、 双向定位系统偏差 、 单向定位系统 偏差 、 轴线的平均双向位置偏差范围
Ps 、 平均反向误 差 Umean 、 定 位 不 可
靠 性 P 、 定 位 误 差 Pa 、 平 均 离 散 度
Psmean
ISO 230-2∶1998 所考虑的扩展不确定
表1 标准 内容
四种有效版本对比表
国 别
标 准 代 号
标
准
名
称
备 注
国际标准
ISO 230-2∶1998
机床 检 验 通 则 定位精度的确定 机床试验编码 机床 检 验 通 则 定位精度的确定
第 2 部分： 数控轴线的定位精度和重复
日本标准 精度检测方法 中国标准
《万 能 自 动 数
B 6201 — 1987 替代
（3 ） JIS B 6336 — 1979 ……
控机床的试验条件 第 4 部分 线性和 旋转轴定位的重复性和精确性 》， 其内 容完全等同于国际标准 。 二、 定位精度和重复定位精度国 际标准 （ISO ） 随着 全 球 化 经 济 发 展 的 需 要 ， 全 世 界有 140 个国 家加 入 了 国 际 标 准 化 组 织 （ ISO）， 具 有 权 威 性 。 国 际 标 准 化组织在机床精度的检测方法和不同规 格的允差值方面于 1998 年颁布了 ISO
JIS B 6192 — 1999
定位数字控制轴精度和重复性的测定 检测方法完全等同 第 2 部分： 数控轴线的定位精度和重复
GB/T17421.2 — 2000
德国标准
VDI 3441
机床工作精度和定位精度的统计检验 原理 加工 中 心 检 验 条 件 第 4 部分： 线性和回转轴线的定位
国际标准
质量与检测
加工中心定位精度和 重复定位精度标准浅 析
■ 南通科技投资集团股份有限公司
摘 要 俞晖 文章对目前加工中心机床定位精度和重复定位精度所执行的国内 、 外检测方法及标准的情况进行 加工中心 定位精度和重复定位精度 检测方法及标准 了对比分析 。 关键词 定位 精度 和 重 复 定 位 精 度 在 加 工 中心产品检验检测过程中具有十分重 要的意义。 我国对加工中心精度检测 方法和规定允差值等方面实行的是推 荐性要求， 并不要求所有的厂家都统 一按国家颁布的该类标准强制执行。 目前国内市场上的加工中心所执行的 标准不统一， 主要有国家标准、 国际 标 准 、 日 本 JIS B 6330 标 准 、 德 国
四、 各精度标准在测量方法上的 比较分析
次 ， 在 1/2 最大差值前加 ± 作为该机床 的重复定位精度 。
2
执行国家标准、 行业标准
（ 均等同于国际标准 ） 提供的检测 、 确 定方法作为定位精度和重复定位精度 检验标准的有： 四川长征、 北京机床
百度文库
1
选取检测点的方法 数值
2
定位精度和重复定位精度的
标 准 存 在 差 异 。 总 的 来 说 ， VDI 3441 的精度计算值大部分比国家和国际标 准要大 （ 反映精度要求高 ）， 这主要是 由于 VDI 3441 考虑的定位离散度要比
度大， 从而导致虽然测量方法一样， 但最终的计算数值结果偏大 。 现将 处 于 有 效 期 内 的 四 种 定 位 精 度和重复精度的版本及各相关情况列 表 1~ 表 3 如下 ：
A （ 双向 ）： 0.022 （ 行程 ≤500 ） 0.025 （ 行程 ＞500-800 ）
允差值
0.025/300 0.05 （ 全长 ≤1000mm ） 0.08 （ 全长 ＞1000mm ）
0.032 （ 行程 ＞800-1250 ） 0.042 （ 行程 ＞1250-2000 ） A （ 单向 ）： 0.016 （ 行程 ≤500 ） 0.020 （ 行程 ＞500-800 ） 0.025 （ 行程 ＞800-1250 ） 0.030 （ 行程 ＞1250-2000 ）
JIS B 6336 — 1986 JIS B 6336
（1-9 ） -4 — 2000 （4 ） JIS B 6192 — 1999 （ 首版 ）
2 、 标准内容的变化
（ 1 ） JIS B 6201 — 1976 ～1990 版 本 《机 床 试 验 方 法 通 则 》 中 将 定 位 精 度和重复定位精度的检测方法包含其 中 ， 现 行 的 JIS B 6201 — 1993 《机
VDI 标 准 。 下 面 就 加 工 中 心 国 外 标 准
的相关情况进行详细阐述 。 一、 定位精度和重复定位精度日 本标准 （JIS ） 日本 工业 标 准 是 由 日 本 机 床 工 业 协 会 （ JMTBA ） 及 日 本 标 准 协 会 （JSA ） 共同起 草 ， 日 本工 业标 准审 查 会审议， 通商产业大臣签署的标准。 本人收集到得标准化资料显示： 在
双向定位精度 、 单向定位精度 、 轴线的反向差值 、 平均 精度表示值 定位精度 反向差值 、 双向定位系统偏差 、 单向定位系统偏差 、 轴 线的平均双向位置偏差范围
Ps 、 平均反向误 差 Umean 、 定 位 不 可
靠 性 P 、 定 位 误 差 Pa 、 平 均 离 散 度
Psmean
测量从基准位置起的实际移动距离 和规定移动距离之差， 用在基准长 测量值的确定 度内的最大值 ：
R=4Si
再根据有关公式算出相应的精度表示值
R （ 双向 ）： 0.012 （ 行程 ≤500 ） 0.015 （ 行程 ＞500-800 ） 0.018 （ 行程 ＞800-1250 ）
允差值 （mm ）
±0.01
0.020 （ 行程 ＞1250-2000 ） R （ 单向 ）： 0.006 （ 行程 ≤500 ） 0.008 （ 行程 ＞500-800 ） 0.010 （ 行程 ＞800-1250 ） 0.013 （ 行程 ＞1250-2000 ）
起点
从零点移动一段距离达接近全程端 点的某个基准位置
从零点移动一段距离达接近全程端点的某个基准点
运动 方向 运动 次数
正 、 反两方向
正 、 反两方向 同序号 2
一次往返
五次往返
目标位置的间 隔
约 50mm （ 在 行 程 ≤1000mm 内 ） ； 约 100mm （ 在行程 ＞1000mm 内 ）
按 Pi= （i-1 ） P+r 确定 ， 保证全长上至少要 有 五 个 目 标 位 置 （ 行 程 ≤2000mm ）； 行程 ＞1000mm 时 P 取 250mm
机械工业标准化与质量 11 · 2009 / 8 45
质量与检测
表 2 （续 ） 序号
1
2
3
最 大 反 向 误 差 Umax 、 最 大 离 散 宽 度