加工中心机床几种定位精度标准的比较

甄玉勇++甄秀仙++颜菲

摘 要：加工中心机床定位精度所执行的国内、外检测方法及标准进行比较。

关键词：加工中心机床 定位精度 精度标准比较

中图分类号：TG66 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（b）-0085-01

在我国现有的机床行业中，加工中心机床的定位精度检测方法，概念比较模糊，与之相联系的精度允差值也是推荐性的要求，行业中并没有执行国家颁布的该类的统一标准。我们通常看到这种现象，在某一厂商的设备或样本中与另一厂商的相同类别的设备或样本中标注的定位精度并不一样，例如同一位置定位精度±0.005 mm或者标注0.016 mm，哪一种标准精度更高，我们无从得知，因此了解不同国家、地区所采用标准和计算方法就显得尤为重要。

1 定位精度的定义

什么是定位精度呢？在这里做一简要阐述。数控加工中心机床的定位精度指的是在数控系统的指令下机床的各个坐标轴运动所达到的位置准确性。

位置精度其实说的就是机床的轴系位移精度。在普通机床中，主要是人工手动进给，定位精度取决于读数误差，位置精度受到的制约条件很多。数控机床会控制其包含的运动部件来根据数控系统的指令来进行操作，被加工零件在加工后所能达到的精度和程序所控制的运动单元达到的精度成正比，该精度也将在行程范围内坐标轴在任意点上的定位是否稳定。定位精度是检测机床应用一项重要的指标内容。

测量定位精度的方法标准是多种多样的，目前市场上的加工中心所执行的标准主要有，国家标准、国际标准、日本JISB6336标准、德国VDI标准。台湾和日本加工中心机床制造商往往参照日本JISB6336的标准；在欧洲多采用德国VDI/DGQ3441标准。不但在我国各制造厂家采用的标准准则各不相同，不同国家地区采取的测量方法和标准也是不同的。

2 常见位置精度检验标准比较

2.1 日本JISB 6336标准检验

（1）定位精度检测。

每隔50 mm选择一个点，分别往返一次测量基准长度（300 mm）和全行程内的最大差值作为该机床的定位精度

（2）重复定位精度检测。

分别在全行程的两端和中间三个位置分别往返七次，在1/2最大差值前加（±）作为该机床的重复定位精度

（3）反向偏差检测。

分别向某一位置正向、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。

2.2 德国-DGQ34413，1977《机床工作精度和位置精度的统计检验原理》

此标准与国标类似，表示精度标准的术语及公式主要有以下几点。

（1）位置分散度：P sj=6Sj。

（2）最大位置分散度（轴线的）Psmax Psmax= Psjmax。

（3）反向偏差：uj=│Xj↑- Xj↓│。

反向偏差（轴线的）最大值Umax=Ujmax

（4）总平均量差：Xj=（Xj↑+ Xj↓）/2。

（5）位置偏差（轴线的）：Pa=│Xjmax- Xjmin│。

（6）位置不可靠性（轴线的定位精度）

P={Xj+（ uj+PSj）/2}max-{Xj-（ uj+PSj）/2}min。

2.3 国家标准GB/T 17421.2-2000《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》

本标准和国标IS0230-2：1997相当。基本原则与NMTBA和VDI相同。

术语代号及公式。

某一点Pj单向重复定位精度

Ri↑=4Si↑ Ri↓=4Si↓

某一点Pi双向重复定位精度

Ri=max[2Si↑+2Si↓+│Bi│]

某一轴线的单向重复定位精度：

R↑=max[Ri↑] R↓=max[Ri↓]

某一轴线的双向重复定位精度

R=max[Rj ]

轴线单向定位精度A↑=max[xi↑+2Si↑]-min[xi↑-2Si↑]

A↓=max[Xi↓ +2Si↓]-min[xi↓-2Si↓]

轴线双向定位精度：

A=max[Xi↑+2Si↑；Xi↓+2Si↓] -min[Xi↑-2Si↑；Xi↓-2Si↓]

从上面计算可看出：轴线双向定位精度等于双向定位系统偏差双向定位标准不确定度估算值的2倍的组合来确定的范围。

3 正确评价加工中心定位精度

各精度标准的测量方法也是不尽相同的，国际标准ISO-230-2和德国VDI标准采用的是数理统计法；日本JIS采用的是代数极差法。

国际ISO和德国VDI都是将在一次性选中的至少五个目标位置进行五次往返，这样可以得到实际移动距离差别规定距离的值。国际ISO利用计算公式得到了包括双向定位精度、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在内的九个有关定位精度以及重复定位精度的数值；而德国VDI标准的制定则是采用了不同于国际标准的计算公式得到的包括最大反向误差、最大离散宽度、平均反向误差、定位不可靠、定位误差、平均离散度在内的六个有关定位精度和重复定位精度的数值。

这两种精度标准的检测方法法基本上是相同的，只是在精度表达和计算原理和公式上有所不同，德国的精度计算数值比国际标准要大。

日本JIS标准中，对一条数控轴上选定的若干个目标位置每个只做一次定位测试，取任意两个位置上定位误差的最大值的1/2，附上±号作为定位精度，以极大极小值之差为结果。这种检测及计算方法只注重本次测量过程中，实际移动距离和规定移动距离的差值，以最大差值作为最后测量结果，其数值一般偏小，看上去精度高。有利于商家宣传和促销，但可靠性较差。

如果对其中一定位点在正反方向趋近定位点，定位七次（N=7），其每一次实测数据如下：+5μm、+3μm、+1μm、0、-1μm、-3μm、-5μm，按国际规定这定位点，平均位置偏差值为 按我国GB标准重复定位精度为4Si=12.5μm（±2Si） ，按日本JIS标准处理，得到重复定位精度为±5μm，按德国标准6Si=20，得到重复定位精度为20μm。

从计算结果可以看出，日本JIS标准精度要求最松，德国VDI标准要求高。

4 结语

由于标准检测内容、允差值和实测值与检测方法有密切的联系，因此不能仅仅根据检测得出的数值大小来确定机床定位精度和重复定位精度的高低。

参考文献

[1] 国家标准GB/T 17421.2-2000《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》.

[2] 实用数控加工技术[M].兵器工业出版社.endprint

摘 要：加工中心机床定位精度所执行的国内、外检测方法及标准进行比较。

关键词：加工中心机床 定位精度 精度标准比较

中图分类号：TG66 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（b）-0085-01

在我国现有的机床行业中，加工中心机床的定位精度检测方法，概念比较模糊，与之相联系的精度允差值也是推荐性的要求，行业中并没有执行国家颁布的该类的统一标准。我们通常看到这种现象，在某一厂商的设备或样本中与另一厂商的相同类别的设备或样本中标注的定位精度并不一样，例如同一位置定位精度±0.005 mm或者标注0.016 mm，哪一种标准精度更高，我们无从得知，因此了解不同国家、地区所采用标准和计算方法就显得尤为重要。

1 定位精度的定义

什么是定位精度呢？在这里做一简要阐述。数控加工中心机床的定位精度指的是在数控系统的指令下机床的各个坐标轴运动所达到的位置准确性。

位置精度其实说的就是机床的轴系位移精度。在普通机床中，主要是人工手动进给，定位精度取决于读数误差，位置精度受到的制约条件很多。数控机床会控制其包含的运动部件来根据数控系统的指令来进行操作，被加工零件在加工后所能达到的精度和程序所控制的运动单元达到的精度成正比，该精度也将在行程范围内坐标轴在任意点上的定位是否稳定。定位精度是检测机床应用一项重要的指标内容。

测量定位精度的方法标准是多种多样的，目前市场上的加工中心所执行的标准主要有，国家标准、国际标准、日本JISB6336标准、德国VDI标准。台湾和日本加工中心机床制造商往往参照日本JISB6336的标准；在欧洲多采用德国VDI/DGQ3441标准。不但在我国各制造厂家采用的标准准则各不相同，不同国家地区采取的测量方法和标准也是不同的。

2 常见位置精度检验标准比较

2.1 日本JISB 6336标准检验

（1）定位精度检测。

每隔50 mm选择一个点，分别往返一次测量基准长度（300 mm）和全行程内的最大差值作为该机床的定位精度

（2）重复定位精度检测。

分别在全行程的两端和中间三个位置分别往返七次，在1/2最大差值前加（±）作为该机床的重复定位精度

（3）反向偏差检测。

分别向某一位置正向、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。

2.2 德国-DGQ34413，1977《机床工作精度和位置精度的统计检验原理》

此标准与国标类似，表示精度标准的术语及公式主要有以下几点。

（1）位置分散度：P sj=6Sj。

（2）最大位置分散度（轴线的）Psmax Psmax= Psjmax。

（3）反向偏差：uj=│Xj↑- Xj↓│。

反向偏差（轴线的）最大值Umax=Ujmax

（4）总平均量差：Xj=（Xj↑+ Xj↓）/2。

（5）位置偏差（轴线的）：Pa=│Xjmax- Xjmin│。

（6）位置不可靠性（轴线的定位精度）

P={Xj+（ uj+PSj）/2}max-{Xj-（ uj+PSj）/2}min。

2.3 国家标准GB/T 17421.2-2000《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》

本标准和国标IS0230-2：1997相当。基本原则与NMTBA和VDI相同。

术语代号及公式。

某一点Pj单向重复定位精度

Ri↑=4Si↑ Ri↓=4Si↓

某一点Pi双向重复定位精度

Ri=max[2Si↑+2Si↓+│Bi│]

某一轴线的单向重复定位精度：

R↑=max[Ri↑] R↓=max[Ri↓]

某一轴线的双向重复定位精度

R=max[Rj ]

轴线单向定位精度A↑=max[xi↑+2Si↑]-min[xi↑-2Si↑]

A↓=max[Xi↓ +2Si↓]-min[xi↓-2Si↓]

轴线双向定位精度：

A=max[Xi↑+2Si↑；Xi↓+2Si↓] -min[Xi↑-2Si↑；Xi↓-2Si↓]

从上面计算可看出：轴线双向定位精度等于双向定位系统偏差双向定位标准不确定度估算值的2倍的组合来确定的范围。

3 正确评价加工中心定位精度

各精度标准的测量方法也是不尽相同的，国际标准ISO-230-2和德国VDI标准采用的是数理统计法；日本JIS采用的是代数极差法。

国际ISO和德国VDI都是将在一次性选中的至少五个目标位置进行五次往返，这样可以得到实际移动距离差别规定距离的值。国际ISO利用计算公式得到了包括双向定位精度、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在内的九个有关定位精度以及重复定位精度的数值；而德国VDI标准的制定则是采用了不同于国际标准的计算公式得到的包括最大反向误差、最大离散宽度、平均反向误差、定位不可靠、定位误差、平均离散度在内的六个有关定位精度和重复定位精度的数值。

这两种精度标准的检测方法法基本上是相同的，只是在精度表达和计算原理和公式上有所不同，德国的精度计算数值比国际标准要大。

日本JIS标准中，对一条数控轴上选定的若干个目标位置每个只做一次定位测试，取任意两个位置上定位误差的最大值的1/2，附上±号作为定位精度，以极大极小值之差为结果。这种检测及计算方法只注重本次测量过程中，实际移动距离和规定移动距离的差值，以最大差值作为最后测量结果，其数值一般偏小，看上去精度高。有利于商家宣传和促销，但可靠性较差。

如果对其中一定位点在正反方向趋近定位点，定位七次（N=7），其每一次实测数据如下：+5μm、+3μm、+1μm、0、-1μm、-3μm、-5μm，按国际规定这定位点，平均位置偏差值为 按我国GB标准重复定位精度为4Si=12.5μm（±2Si） ，按日本JIS标准处理，得到重复定位精度为±5μm，按德国标准6Si=20，得到重复定位精度为20μm。

从计算结果可以看出，日本JIS标准精度要求最松，德国VDI标准要求高。

4 结语

由于标准检测内容、允差值和实测值与检测方法有密切的联系，因此不能仅仅根据检测得出的数值大小来确定机床定位精度和重复定位精度的高低。

参考文献

[1] 国家标准GB/T 17421.2-2000《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》.

[2] 实用数控加工技术[M].兵器工业出版社.endprint

摘 要：加工中心机床定位精度所执行的国内、外检测方法及标准进行比较。

关键词：加工中心机床 定位精度 精度标准比较

中图分类号：TG66 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（b）-0085-01

在我国现有的机床行业中，加工中心机床的定位精度检测方法，概念比较模糊，与之相联系的精度允差值也是推荐性的要求，行业中并没有执行国家颁布的该类的统一标准。我们通常看到这种现象，在某一厂商的设备或样本中与另一厂商的相同类别的设备或样本中标注的定位精度并不一样，例如同一位置定位精度±0.005 mm或者标注0.016 mm，哪一种标准精度更高，我们无从得知，因此了解不同国家、地区所采用标准和计算方法就显得尤为重要。

1 定位精度的定义

什么是定位精度呢？在这里做一简要阐述。数控加工中心机床的定位精度指的是在数控系统的指令下机床的各个坐标轴运动所达到的位置准确性。

位置精度其实说的就是机床的轴系位移精度。在普通机床中，主要是人工手动进给，定位精度取决于读数误差，位置精度受到的制约条件很多。数控机床会控制其包含的运动部件来根据数控系统的指令来进行操作，被加工零件在加工后所能达到的精度和程序所控制的运动单元达到的精度成正比，该精度也将在行程范围内坐标轴在任意点上的定位是否稳定。定位精度是检测机床应用一项重要的指标内容。

测量定位精度的方法标准是多种多样的，目前市场上的加工中心所执行的标准主要有，国家标准、国际标准、日本JISB6336标准、德国VDI标准。台湾和日本加工中心机床制造商往往参照日本JISB6336的标准；在欧洲多采用德国VDI/DGQ3441标准。不但在我国各制造厂家采用的标准准则各不相同，不同国家地区采取的测量方法和标准也是不同的。

2 常见位置精度检验标准比较

2.1 日本JISB 6336标准检验

（1）定位精度检测。

每隔50 mm选择一个点，分别往返一次测量基准长度（300 mm）和全行程内的最大差值作为该机床的定位精度

（2）重复定位精度检测。

分别在全行程的两端和中间三个位置分别往返七次，在1/2最大差值前加（±）作为该机床的重复定位精度

（3）反向偏差检测。

分别向某一位置正向、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。

2.2 德国-DGQ34413，1977《机床工作精度和位置精度的统计检验原理》

此标准与国标类似，表示精度标准的术语及公式主要有以下几点。

（1）位置分散度：P sj=6Sj。

（2）最大位置分散度（轴线的）Psmax Psmax= Psjmax。

（3）反向偏差：uj=│Xj↑- Xj↓│。

反向偏差（轴线的）最大值Umax=Ujmax

（4）总平均量差：Xj=（Xj↑+ Xj↓）/2。

（5）位置偏差（轴线的）：Pa=│Xjmax- Xjmin│。

（6）位置不可靠性（轴线的定位精度）

P={Xj+（ uj+PSj）/2}max-{Xj-（ uj+PSj）/2}min。

2.3 国家标准GB/T 17421.2-2000《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》

本标准和国标IS0230-2：1997相当。基本原则与NMTBA和VDI相同。

术语代号及公式。

某一点Pj单向重复定位精度

Ri↑=4Si↑ Ri↓=4Si↓

某一点Pi双向重复定位精度

Ri=max[2Si↑+2Si↓+│Bi│]

某一轴线的单向重复定位精度：

R↑=max[Ri↑] R↓=max[Ri↓]

某一轴线的双向重复定位精度

R=max[Rj ]

轴线单向定位精度A↑=max[xi↑+2Si↑]-min[xi↑-2Si↑]

A↓=max[Xi↓ +2Si↓]-min[xi↓-2Si↓]

轴线双向定位精度：

A=max[Xi↑+2Si↑；Xi↓+2Si↓] -min[Xi↑-2Si↑；Xi↓-2Si↓]

从上面计算可看出：轴线双向定位精度等于双向定位系统偏差双向定位标准不确定度估算值的2倍的组合来确定的范围。

3 正确评价加工中心定位精度

各精度标准的测量方法也是不尽相同的，国际标准ISO-230-2和德国VDI标准采用的是数理统计法；日本JIS采用的是代数极差法。

国际ISO和德国VDI都是将在一次性选中的至少五个目标位置进行五次往返，这样可以得到实际移动距离差别规定距离的值。国际ISO利用计算公式得到了包括双向定位精度、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在内的九个有关定位精度以及重复定位精度的数值；而德国VDI标准的制定则是采用了不同于国际标准的计算公式得到的包括最大反向误差、最大离散宽度、平均反向误差、定位不可靠、定位误差、平均离散度在内的六个有关定位精度和重复定位精度的数值。

这两种精度标准的检测方法法基本上是相同的，只是在精度表达和计算原理和公式上有所不同，德国的精度计算数值比国际标准要大。

日本JIS标准中，对一条数控轴上选定的若干个目标位置每个只做一次定位测试，取任意两个位置上定位误差的最大值的1/2，附上±号作为定位精度，以极大极小值之差为结果。这种检测及计算方法只注重本次测量过程中，实际移动距离和规定移动距离的差值，以最大差值作为最后测量结果，其数值一般偏小，看上去精度高。有利于商家宣传和促销，但可靠性较差。

如果对其中一定位点在正反方向趋近定位点，定位七次（N=7），其每一次实测数据如下：+5μm、+3μm、+1μm、0、-1μm、-3μm、-5μm，按国际规定这定位点，平均位置偏差值为 按我国GB标准重复定位精度为4Si=12.5μm（±2Si） ，按日本JIS标准处理，得到重复定位精度为±5μm，按德国标准6Si=20，得到重复定位精度为20μm。

从计算结果可以看出，日本JIS标准精度要求最松，德国VDI标准要求高。

4 结语

由于标准检测内容、允差值和实测值与检测方法有密切的联系，因此不能仅仅根据检测得出的数值大小来确定机床定位精度和重复定位精度的高低。

参考文献

[1] 国家标准GB/T 17421.2-2000《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》.

[2] 实用数控加工技术[M].兵器工业出版社.endprint