浅论数控机床加工精度
摘 要
数控机床进给运动的精度对零件的加工精度有极大的影响本文
通过分析数控机床机械传动部件的特性,得出数控机床进给系统低速爬行的原因,并提出提高数控机床低速进给运动的平稳性和运动精度
的措施。数控机床是按照加工程序自动加工零件 ,它具有加工精度
高、生产效率高、产品品质稳定、加工过程柔性好、加工功能强等特
点。加工过程中 ,只要改变加工程序就能达到加工不同形状、不同精
度零件的目的。但并不是每个数控操作人员都能在规定的时间内保证
工件的加工精度 ,提高机床效率 ,确保产品合格。本文总结长期以来的实践经验 ,结合理论分析 ,从几方面提出几点粗浅看法。
引言
在开环进给系统中运动精度取决于系统各组成环节,特别是机械传动部件的精度;在闭环和半闭环进给系统中,位置检测装置的分辨
力和分辨精度对运动精度有决定性的影响,但是机械传动部件的特性
对运动精度也有一定的影响。通常在开环进给系统中,设定的脉冲当量为0101时,实际的定位精度最好的情况也只能达到0102在闭环系统中,设定的脉冲当量(或称最小设定单位)一般为01001,实际上定位精度只能达到01003,当指令进给系统做单步进给(即每次移动01001时,开始一二个单步指令,进给部件并不动作,到第三个单步指令时才
突跳一段距离,以后又如此重复"这些现象都是因为进给系统的低速
爬行现象引起的,而低速爬行现象又决定于机械传动部件的特性。 数控机床是按照加工程序自动加工零件 ,它具有加工精度高、生产效
率高、产品品质稳定、加工过程柔性好、加工功能强等特点。加工过
程中 ,只要改变加工程序就能达到加工不同形状、不同精度零件的目
的。但并不是每个数控操作人员都能在规定的时间内保证工件的加工
精度 ,提高机床效率 ,确保产品合格。本文总结长期以来的实践经
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验 ,结合理论分析 ,从以下几方面提出几点粗浅看法。
爬行产生原因
1.1速度爬行产生原因分析 对于数控机床进给系统产生爬行的原因，一般认为是由于机床运动
部件之间润滑不好，导致机床工作台移动时静摩擦阻力增大；当电机
驱动时，工作台不能向前运动，使滚珠丝杠产生弹性变形，把电机的
能量贮存在变形上；电动机继续驱动，贮存的能量所产的弹性力大于
静摩擦力时，机床工作台向前蠕动，周而复始地这样运动，产生了爬
行的现象。
事实上这只是其中的一个原因，产生这类故障的原因还可能是机械
进给传动链出现了故障，也可能是进给系统电气部分出现了问题，或
者是系统参数设置不当的缘故，还可能是机械部分与电气部分的综合
故障所造成。
图1 机械传动机构的 简化动力学模
型数控机床进给系统的机械传动机构
可以简化成如图1所示的动力学模型
[3]"图中,B为传动部件的阻尼系数,K为传动刚度,为执行部件,m为执行部件
的质量"设驱动件以等速+v1运动,经时间t后,从动件的位移为x,速度为x, 加速度&x,则运动方程为:
m&x+B(&x-v1)-K(vt-x)+(F-Ax)=0(1)
式中:F-Ax为摩擦力,它由弹簧力F和随的速度
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而变化的分量-Ax所组成,A为比例系数"
该方程的解为：
x=Bv1K+v1t-FK+e-NXt(C1Xt+C2Xt)(2)
中:N=B-AKm称为阻尼比,X=Km为角频率"
式(2)中的C1!C2可以根据初始条件:t=0,x=0,x=$Fm来求得"这样有
x=Bv1K+v1t-FK+v1XeNXt[(2N-A)Xt-(1+N)Xt](3)
(4)
试中:$F=F0-Fv,即静摩擦力F0与动摩擦力Fv
差;S1为动!静柔度修正系数,取为1"
将式(3)对t微分,得速度和加速度为
x=v1{1-eNXt[Xt-(N-A)Xt]}(5)
&x=v1XeNXt[AXt-(1-AN)Xt](6)
从式(5)可以看出,执行部件的运动速度包括部分:恒量v1和振动量v1eNXt[Xt(N-A)Xt]"振动分量小于恒定分量,x不会为零,如果阻尼足大,则随着时间的延续,振动分量将衰减到零,这振动表现为过渡过程,一段时间以后,执行部件将主动件的速度作匀速运动,如图2()所示"当满足上述条件,则执行部件的速度将会时快时慢,图2()所示,甚至会出现停顿,如图2()所
,这便是所谓的爬行现象,使运动产生停顿,即当
=t1,x=0,&x=0时,由式(5)与式(6)得
eNXt[Xt1-(N-A)Xt1]=1(7)
AXt1-(1-AN)Xt1=0(8)
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当N不大时,由式(7)可以求得A的近似值=4PN
Ac称为系统开始出现爬行现象临界运动均匀数"由式(4)可知,当$F!K!m等为一定果A为临界值Ac,则速度v1就是产生爬行现象界
速度vc
vc=$F4PNKm=N#$f4PNKm
中:$f为静!动摩擦系数之差,N=mg为正压力。
进给执行部件的定位运动在接近定位点时,要降速,这时的速度可能低于临界速度vc,由于爬象将使部件不能准确地停在定位点,因而出现定差。
当执行部件单步运动时,如果指令位移为X0动件的位移量),则只有满足KX0EF0时,执行才能够克服静摩擦力F0运动,如系统的静摩擦,传动刚度K不大,则一个微小的单步位移指传动链产生的弹性
力不足以克服静摩擦力,执行是不会有位移响应的。
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2提高进给运动精度采取的措施
2.1进给运动采取的三个措施
根据前面的分析可知,要提高运动精度,应设法高进给运动的低
速运动平稳性,可以采取的措施:降低执行部件的质量,减少静动摩擦系数之,提高传动刚度K。
2.1.1 减少动静摩擦系数之差执行部件所受摩擦阻力主要来自
导轨副,一般的滑动导轨副不仅!动摩擦系数大,而且差值也大"因此采用滚动导!卸荷导轨静压导轨塑料导轨,精度要求特高数控机床如
数控三坐标测量机,则多采用气浮导。另外在进给传动系统中,广泛采用滚珠丝杠螺母或静压丝杠螺母副也是为了减少$f。
2.1.2 提高传动系统的传动刚度进给系统中从服驱动装置到执
行部件之间必定要经过由齿轮!丝螺母副或蜗杆蜗轮副等组成的传动
链"为提高其刚,应尽可能缩短传动链,适当加大传动轴的直径,强支承座的刚度。此外,对轴承丝杠螺母副和丝本身进行预紧也可以提高
传动刚度。
2.1.3 减小机床的热变形机床的热变形,特是数控机床的热变
形,是影响加工精度的重要因引起机床热变形的热源主要是机床的内
部热源,主电机!进给电机发热,摩擦以及切削热等热变影响加工精度
的原因,主要是由于热源分布不均,热源产生的热量不等,各处零部件的质量不均, 形成各部位的温升不一致,从而产生不均匀的温度场和
不均匀的热膨胀变形,以致影响刀具与工件相对位置的正确性。
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2.2 减少机床热变形及其影响的措施是:
2.2.1 减少机床内部发热量"主运动采用直流或交流调速电机,减少传动轴与传动齿轮的数量;采用低摩擦系数的导轨和轴承;液压系统中采用变量泵这样可以减少摩擦和能耗发热。
2.2.2 均衡温度场"主轴箱或主轴部件用强制润滑冷却,甚至采用制冷后的润滑油进行循环冷却;液压系统尤其是液压油泵站是一个
热源,应放置在机床
之外,若必须放在机床上时,应采取隔热或散热措施;切削过程中发热最大,要进行强制冷却,要自动及时排屑;对于发热大的部位,应加大散热面积或散热效果。
2.2.3 合理设计机床的结构及布局设计"热传导对称的结构,如数控卧式镗床,采用双柱对称结构时,热变形对主轴轴线变位的影响
要小,如果用立柱主轴箱悬挂的结构形式,则热变形对主轴影响要大
结构设计时,应设法使热量比较大的部位的热向热量小的部位传导或
流动,使结构部件的各部位能够均热,也是减少热变形的有效措施。
2.2.4 进行热变形补偿"预测热变形的规律,建立变形的数学模
型,或测定其变形的具体数值,存入数控装置的内存中,用以进行实时补偿校正"如传动丝杠的热伸长误差,导轨平行度和平直度的热变形
误差等,都可以采用软件实时补偿来消除其影响。
2.2.5 保持工艺系统的热平衡"高精度的机床可安装在恒温车
间,并在使用前进行预热,使机床达到热稳定后再进行加工,这是在使用时防止热变形影响的一种措施。
2.2.6 控制环境温度精密数控机床一般安装在恒温车间,其温度一般控制在2e以内。
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3工件坐标系设定对加工精度的影响
因为数控机床通过坐标控制刀具进给。每次操作完数控机床，机
台一般不在零点位置上，当你下次操作机床的时候，如果不进行回零
操作，那你程序中的坐标系反应在机床动作的时候就会出现偏差，即
不能准确的建立机床坐标系。通过机床回零操作，确定了机床零点，
从而准确地建立机床坐标系，即相当于数控系统内部建立一个以机床
零点为坐标原点的机床坐标系。这样你程序中的坐标就可以准确的在
机床的运动中表现出来。其实无论是否提高机床加工精度，数控机床
回零操作都是操作数控机床必须的一个步骤。
工件坐标系是编程人员在编写程序时 ,在工件上建立的坐标系 ,其原点即为工件原点(也称工件零点或编程原点) 。理论上是由编程
人员任意设定的 ,但实际上 ,它是编程人员根据零件特点为了编程
方便以及尺寸的直观性而设定的。有个比较方便的方法,就是用夹头对刀,
我们知道夹头外径,刀具去碰了输入外径就可以,对内径时可以拿一量块用
手压在夹头上对,同样输入夹头外径就可以了. 如果有对刀器就方便多了,
对刀器就相当于一个固定的对刀试切工件,刀具碰了就记录进去位置了.
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3.1工件坐标系时一般应遵循如下原则:
3.1.1 尽可能将工件原点选择在工艺定位基准上 ,这样有利于加工精度的提高;
3.2.2 尽量将工件原点选择在零件的尺寸基准上 ,这样便于坐标值的计算 ,减少错误率(当尺寸基准与工艺基准不重合时 ,则要考虑由基准不重合产生的误差) ;
3.2.3 尽量选在精度较高的工件表面上 ,以提高被加工零件的加工精度;
3.2.4 对于对称零件 ,应设在对称中心上 ,一般零件应设在工件轮廓某一角上 ,且 Z 轴方向上原点一般设在工件表面;
3.2.5 对于卧式加工中心最好把工件原点设在回转中心上 ,即设置在工作台回转中心与 Z 轴连线的适当位置上;
3.2.6 应将刀具起点和编程原点设在同一处 ,这样可以简化程序 ,便于计算 ,提高加工精度;对一般零件 ,仅按上述原则确定工件坐标系 ,即能保证其加工精度。但对于复杂、特殊零件 ,就要综合考虑各种因素对加工精度的影响。
3.3 在立式加工中心上加工畸形工件根据畸形工件的结构特
点 ,往往在一个零件上要选择两个或两个以上的坐标系 ,这时就要根据零件的形状特征、夹紧方式及各加工部位的精度高低等因素综合
考虑:
3.3.1 建立几个坐标系;
3.3.2 先加工哪个坐标系的哪个表面才能提高整个零件的加
工精度;
3.3.3 坐标系间定位尺寸的精度对各部位加工精度的影响(某些定位基准可能不在工件上) 。
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3.4 在卧式加工中心上加工箱体类零件根据箱体类零件的
结构特点 ,不仅除上下底面之外的四个侧面需要分别建立四个定位
坐标系 ,而且每一侧面上有时还需建立几个坐标系 ,这时就必须考虑各加工精度如何保证。如：
3.4.1 机床回转中心坐标精度对零件相对两侧面坐标系的建
立来说 ,它直接影响两相对侧面通孔的同轴度;
3.4.2 每一侧面上几个坐标系建立时 ,加工工序的设计对加工精度的影响;
3.4.3 以底面为基准的的装夹精度 ,直接影响孔轴线相对端面的垂直度;
3.4.4 基准底面精度对孔的中心高精度的影响。当然 ,零件结构不同 ,精度要求不同 ,坐标系的建立也不一样 ,不管何种情况都应详细分析优先选用哪一原则或同时兼顾哪几项原则 ,才能有利于保证零件加工精度、提高工作效率 ,降低加工成本。
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4 如何提高数控机床的加工精度
目前数控机床位置精度的检验通常采用国际标准 ISO230-2或
国家标准GB10931-89等。同一台机床，由于采用的标准不同，所得
到的位置精度也不相同，因此在选择数控机床的精度指标时，也要注
意它所采用的标准。数控机床的位置标准通常指各数控轴的反向偏差
和定位精度。对于这二者的测定和补偿是提高加工精度的必要途径。
效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提
高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。
为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（cirp）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到
5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密
加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。
因为数控机床通过坐标控制刀具进给。每次操作完数控机床，机
台一般不在零点位置上，当你下次操作机床的时候，如果不进行回零
操作，那你程序中的坐标系反应在机床动作的时候就会出现偏差，即
不能准确的建立机床坐标系。通过机床回零操作，确定了机床零点，
从而准确地建立机床坐标系，即相当于数控系统内部建立一个以机床
零点为坐标原点的机床坐标系。这样你程序中的坐标就可以准确的在
机床的运动中表现出来。
其实无论是否提高机床加工精度，数控机床回零操作都是操作数控机
床必须的一个步骤
4.1反向偏差
在数控机床上，由于各坐标轴进给传动链上驱动部件(如伺服电
动机、伺服液压马达和步进电动机等)的反向死区、各机械运动传动副的反向间隙等误差的存在，造成各坐标轴在由正向运动转为反向运
动时形成反向偏差，通常也称反向间隙或失动量。对于采用半闭环伺
服系统的数控机床，反向偏差的存在就会影响到机床的定位精度和重
复定位精度，从而影响产品的加工精度。如在G01切削运动时，反向
偏差会影响插补运动的精度，若偏差过大就会造成"圆不够圆，方不
够方"的情形；而在G00快速定位运动中，反向偏差影响机床的定位
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精度，使得钻孔、镗孔等孔加工时各孔间的位置精度降低。同时，随
着设备投入运行时间的增长，反向偏差还会随因磨损造成运动副间隙
的逐渐增大而增加，因此需要定期对机床各坐标轴的反向偏差进行测
定和补偿。
4.2偏差的测定
反向偏差的测定方法：在所测量坐标轴的行程内，预先向正向或
反向移动一个距离并以此停止位置为基准，再在同一方向给予一定移
动指令值，使之移动一段距离，然后再往相反方向移动相同的距离，
测量停止位置与基准位置之差。在靠近行程的中点及两端的三个位置
分别进行多次测定(一般为七次)，求出各个位置上的平均值，以所得平均值中的最大值为反向偏差测量值。在测量时一定要先移动一段距
离，否则不能得到正确的反向偏差值。
测量直线运动轴的反向偏差时，测量工具通常采有千分表或百分
表，若条件允许，可使用双频激光干涉仪进行测量。当采用千分表或
百分表进行测量时，需要注意的是表座和表杆不要伸出过高过长，因
为测量时由于悬臂较长，表座易受力移动，造成计数不准，补偿值也
就不真实了。若采用编程法实现测量，则能使测量过程变得更便捷更
精确。
例如，在三坐标立式机床上测量X轴的反向偏差，可先将表压住主轴的圆柱表面，然后运行如下程序进行测量：
N10 G91 G01 X50 F1000；工作台右移
N20 X－50；工作台左移，消除传动间隙
N30 G04 X5；暂停以便观察
N40 Z50；Z轴抬高让开
N50 X-50：工作台左移
N60 X50：工作台右移复位
N70 Z-50：Z轴复位
N80 G04 X5：暂停以便观察
N90 M99；
需要注意的是，在工作台不同的运行速度下所测出的结果会有所
不同。一般情况下，低速的测出值要比高速的大，特别是在机床轴负
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荷和运动阻力较大时。低速运动时工作台运动速度较低，不易发生过
冲超程(相对"反向间隙")，因此测出值较大；在高速时，由于工作
台速度较高，容易发生过冲超程，测得值偏小。
回转运动轴反向偏差量的测量方法与直线轴相同，只是用于检测
的仪器不同而已。
4.3偏差的补偿
国产数控机床，定位精度有不少>0.02mm，但没有补偿功能。对这类机床，在某些场合下，可用编程法实现单向定位，清除反向间隙，
在机械部分不变的情况下，只要低速单向定位到达插补起始点，然后
再开始插补加工。插补进给中遇反向时，给反向间隙值再正式插补，
即可提高插补加工的精度，基本上可以保证零件的公差要求。
4.4何提高数控机床的精度
对于其他类别的数控机床，通常数控装置内存中设有若干个地址,
专供存储各轴的反向间隙值。当机床的某个轴被指令改变运动方向
时，数控装置会自动读取该轴的反向间隙值，对坐标位移指令值进行
补偿、修正，使机床准确地定位在指令位置上，消除或减小反向偏差
对机床精度的不利影响。
一般数控系统只有单一的反向间隙补偿值可供使用，为了兼顾
高、低速的运动精度，除了要在机械上做得更好以外，只能将在快速
运动时测得的反向偏差值作为补偿值输入，因此难以做到平衡、兼顾
快速定位精度和切削时的插补精度。
对于FANUC0i、FANUC18i等数控系统，有用于快速运动(G00)和
低速切削进给运动(G01)的两种反向间隙补偿可供选用。根据进给方
式的不同，数控系统自动选择使用不同的补偿值，完成较高精度的加
工。
将G01 切削进给运动测得的反向间隙值A 输入参数NO11851(G01的测试速度可根据常用的切削进给速度及机床特性来决
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定)，将G00测得的反向间隙值B 输入参数NO11852。需要注意的是，若要数控系统执行分别指定的反向间隙补偿，应将参数号码1800的
第四位(RBK)设定为1；若RBK设定为0，则不执行分别指定的反向间
隙补偿。G02、G03、JOG与G01使用相同的补偿值。 4.5 定位精度
数控机床的定位精度是指所测量的机床运动部件在数控系统控制
下运动所能达到的位置精度，是数控机床有别于普通机床的一项重要
精度，它与机床的几何精度共同对机床切削精度产生重要的影响，尤
其对孔隙加工中的孔距误差具有决定性的影响。一台数控机床可以从
它所能达到的定位精度判出它的加工精度，所以对数控机床的定位精
度进行检测和补偿是保证加工质量的必要途径。
4.5.1精度的测定
目前多采用双频激光干涉仪对机床检测和处理分析，利用激光干
涉测量原理，以激光实时波长为测量基准，所以提高了测试精度及增
强了适用范围。检测方法如下：
A．双频激光干涉仪；
B．需要测量的机床坐标轴方向上安装光学测量装置； C．激光头，使测量轴线与机床移动轴线共线或平行，即将光路预调
准直；
D．光预热后输入测量参数；
E．定的测量程序运动机床进行测量；
F．处理及结果输出。
4.5.2精度的补偿
若测得数控机床的定位误差超出误差允许范围，则必须对机床进
行误差补偿。常用方法是计算出螺距误差补偿表，手动输入机床CNC
系统，从而消除定位误差，由于数控机床三轴或四轴补偿点可能有几
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百上千点，所以手动补偿需要花费较多时间，并且容易出错。
现在通过RS232接口将计算机与机床CNC控制器联接起来，用VB编写的自动校准软件控制激光干涉仪与数控机床同步工作，实现
对数控机床定位精度的自动检测及自动螺距误差补偿，其补偿方法如
下：
（1）CNC控制系统中的已有补偿参数；
（2）算机产生进行逐点定位精度测量的机床CNC程序，并传送给CNC
系统；
（3）动测量各点的定位误差；
（4）定的补偿点产生一组新的补偿参数，并传送给CNC系统，螺距自动补偿完成；
（5）进行精度验证。
根据数控机床各轴的精度状况，利用螺距误差自动补偿功能和反
向间隙补偿功能，合理地选择分配各轴补偿点，使数控机床达到最佳
精度状态，并大大提高了检测机床定位精度的效率。 定位精度是数控机床的一个重要指标。尽管在用户购选时可以尽量挑
选精度高误差小的机床，但是随着设备投入使用时间越长，设备磨损
越厉害，造成机床的定位误差越来越大，这对加工和生产的零件有着
致命的影响。采用以上方法对机床各坐标轴的反向偏差、定位精度进
行准确测量和补偿，可以很好地减小或消除反向偏差对机床精度的不
利影响，提高机床的定位精度，使机床处于最佳精度状态，从而保证
零件的加工质量。
5工件的装夹
操作者必须在熟悉产品图样、工艺文件和工艺装备的基础上从事
作业生产，避免盲目生产造成零件报废；
在机床工作台面上安装夹具时，要擦净其定位基准面，并找正加
工要求的相对位置；
工件装夹前应将其定位面、夹紧面，夹具的定位面擦拭干净，不
得有毛刺，保证定位精度
5.1按工艺规定的定位基准装夹，定位基准符合以下原则：
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（1）、尽可能使设计基准、加工基准、检验基准重合，便于加工
尺寸链的换算和测量；
（2）、尽可能使各加工面采用同一定位基准，容易保证形位公差，
如平行度、同心度、垂直度等；
（3）、粗加工基准选取应结合后续工序的定位要求，有利于提高
加工精度；
（4）、精加工工序定位基准应是巳加工表面，使定位准确、加工
精度高；
（5）、选择的定位基准必须使工件定位、夹紧方便，加工时稳定
可靠。
5、夹紧工件夹紧力的大小适当，夹紧力的作用点应通过支承面，
尽可能靠近加工面；对刚性较差或是悬空的工件，应增加辅助支承以
增强刚性；
6、夹紧精加工面应以铜皮作软垫保护，不损坏巳加工表面；
7、加工面应尽可能靠近床头箱，选取适当刀具增强系统刚性，
提高加工表面粗糙度。
5.2加工要求
1、操作者应根据图样技术要求和工艺文件的规定，及工件材质、
精度要求、机床、刀具、夹具等情况，正确选择工艺路线，合理选择
切削用量；
2、对有公差要求的尺寸在加工时应尽量按中间公差加工；
3、工艺规程未规定的粗加工表面粗糙度应不大于Ra25;下道工
序需淬火的表面粗糙度不大于Ra6.3;铰孔前的表面粗糙度不大于Ra12.5;磨削前的表面粗糙度应不大于Ra6.3;
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4、粗加工的倒角、倒圆、槽深应按精加工余量加大或加深，保
证精加工后达到设计要求；退刀槽切忌过深和锐角，以避免应力集
中；
5、图样或工艺中未规定的倒角和自由尺寸应按相关规定制作；
6、本道工序产生的毛刺应在本工序去除；
7、在大件加工过程中，应时常检查工件是否松动，以防影响加
工质量或发生事故；
8、粗、精加工在同一工序进行时，应考虑热胀冷缩、加工应力
等因素影响最后尺寸精度；
9、切削过程中，若加工系统发出不正常声音或粗糙度突然变坏，
应立即退刀停车检查；
10、正确使用量具，测量前注意校准，检验时切忌用力过大造成
量具损坏或增大测量误差；
11、加工后的工件应在规定的工位器具上摆放，以免损伤加工表
面；
12、加工后的工件应经专职检验员检验合格后转入下道工序。
6测量工具正确使用方法
（一）对刻度尺要"三查"．
在实验的测量以前，应养成首先检查测量工具即刻度尺的习惯，
对刻度尺的检查包括三点：一查刻度尺的尺身是否平直，刻度是否均
匀，刻线是否清晰；二查刻度尺的零刻度的位置，若零刻度在刻度尺
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的端头，应检查端头是否已磨损；三查，即弄清相邻两条刻线所代表
的长度（刻度尺的最小刻度值）以及刻度尺一次能测出的最大长度．
（二）使用刻度尺要"五会"
(1)会认．即正确认识刻度尺的零刻度、最小刻度、测量范围；
(2)会放．把刻度尺的刻度尽可能与被测物体接近，不能歪斜；(3)会看．读数时，视线应垂直于被测物体与刻度尺；(4)会读．除读出最小刻度以上各位数字外，还应估读最小刻度下一位的数字；(5)会记．记录的测量数据，包括准确值、估计值以及单位（没有单位的数
值是毫无意义的）．
（三）使用刻度尺测量长度应做到"五要"
一要根据被测物体的实际情况和所要达到的测量准确程度，选择
适当的测量工具，例如，要测量桌面的长度，只需估读到毫米，可选
用最小刻度是厘米的刻度尺；要安装窗玻璃，需准确读到毫米，就应
选用最小刻度是毫米的钢板尺或者钢卷尺等．此外，工厂中或实验室
中还有用"游标卡尺"和"千分尺"即螺旋测微器来精确测量的．
二要根据被测物体的特点，选择适当的测量方法．用刻度尺测量
物体的长度，有"基本测量法"和"特殊测量法"．例如，欲测物理
课本的长或宽，就可用刻度尺对它进行直接测量，这种方法是基本测
量法，还有一些情况，不能直接用刻度尺测量，而需用刻度尺对物体
的长度进行间接测量，或利用特殊工具进行测量，这种方法，是特殊
测量法，例如，欲测圆锥体的高或墨水瓶的高，则要用三角板和刻度
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尺配合测量；欲测曲线的长度，则先用棉线量出曲线的长度，然后再
用刻度尺测量棉线的长，就是曲线的长度（化曲为直测量法）；将圆
纸板在曲线上滚动，记下始点、终点和圈数，测出圆纸板的周长，就
可算出这条曲线的长度（滚轮测量法）；欲测出教科书每页纸的厚度，
可将教科书压紧，测出书的厚度就可算出每页纸的厚度（积累测量
法），等等，这些都属于特殊测量法．
三要能正确地读数，测量时，刻度尺刻度的一面要紧靠被测物体，
并且不要歪斜；读数时，视线与尺面刻度的一边要垂直，不要偏左、
偏右，也不要偏高、偏低，要能根据刻度尺的最小刻度，正确读出测
量结果的准确值和估计值．
四要能正确记录测量结果，记录测量结果必须写出单位．
五要能正确地计算平均值，为使测量准确，测量长度常用多次测
量.
6.1常用测量工具的读数
1.千分尺的读数
读数时，先以微分筒的端面为准线，读出固定套管下刻度线
的分度值（只读出以毫米为单位的整数），再以固定套管上的水平横
线作为读数准线，读出可动刻度上的分度值，读数时应估读到最小刻
度的十分之一，即0．001毫米。如果微分筒的端面与固定刻度的下
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刻度线之间无上刻度线，测量结果即为下刻度线的数值加可动刻度的
值；如微分筒端面与下刻度线之间有一条上刻度线，测量结果应为下
刻度线的数值加上0．5毫米，再加上可动刻度的值，有的千分尺的可
动刻度分为100等分，螺距为1毫米，其固定刻度上不需要半毫米刻度，
可动刻度的每一等分仍表示0．01毫米。有的千分尺，可动刻度为50等
分，而固定刻度上无半毫米刻度，只能用眼进行估计。对于已消除零误差
的千分尺，当微分筒的前端面恰好在固定刻度下刻度线的两线中间时，若
可动刻度的读数在40－50之间，则其前沿未超过0．5毫米，固定刻度读
数不必加0．5毫米；若可动刻度上的读数在0－10之间，则其前端已超
过下刻度两相邻刻度线的一半，固定刻度数应加上0．5毫米。
对于存在零误差的千分尺，测量结果应等于读数减去零误差，即物
体长度＝固定刻度读数＋可动刻度读数－零误差。
2. 游标卡尺读数
游标卡尺是工业上常用的测量长度的仪器，它由尺身及能在尺身
上滑动的游标组成。
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尺身和游标尺上面都有刻度。以准确到0．1毫米的游标卡尺为例，尺身上的最小分度是1毫米，游标尺上有10个小的等分刻度，总长9毫米，每一分度为0．9毫米，比主尺上的最小分度相差0．1毫米。量爪并拢时尺身和游标的零刻度线对齐，它们的第一条刻度线
相差0．1毫米，第二条刻度线相差0．2毫米，……，第10条刻度线相差1毫米，即游标的第10条刻度线恰好与主尺的9毫米刻度线对齐，在测量大于1毫米的长度时，整的毫米数要从游标"0"线与尺身相对的刻度线读出。
结论
数控机床进给运动的低速稳定性是影响加工精要原因,但只要合理地采取一些防预措施,也得到满意的加工精度的。几何误差，指组成数控车床各个五一节存几何尺寸上误差，一般只从刚体运动学上考虑。零部件
制造公差、安装误差、驱动关节位移误差等属于几何误差。物理误差，指环境因
素引起误差，如温度变化、受力等导致数控车床末端执行器误差。目前，针对几
何误差源对精度影响规律研究比较深入，而对物理误差源对精度影响规律研究则
比较笼统。要获得符合实际切削加工过程精度变化规律，一个重要途径就分析动
态载荷对加工精度影响，包括载荷影响（系统静刚度问题）载荷动态变化影响（系
统动刚度问题）载荷动态变化引起振动对精度影响。
根据误差随时间变化特性，将其分为静态误差动态误差。静态误差，指不考
虑刀具变形情况下，并联数控车床恒定栽荷下处于静力平衡状态时末端刀具位
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恣，与数控车床不受载荷情形下末端刀具位姿差异。它主要受数控车床结构参数
误差、零部件载变形量影响。加工过程热变形，同样会引起末端刀具位姿偏差，
它一种变化缓慢、准静态误差源。 动态误差，指数控车床处于动态切削力作用下时，切削力波动性、驱动力波动性零部件及数控车床系统柔性等引起振动、冲
击等，导致末端刀具位姿与理想位姿偏差。
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致 谢
时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。离校
日期已日趋临近，毕业论文的的完成也随之进入了尾声。从开始进入课题到论文
的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我
诚挚的谢意!
三年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践
中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。很庆幸这些年来我遇到了许多恩师
益友，无论在学习上、生活上还是工作上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，
让我在诸多方面都有所成长。感恩之情难以用语言量度，谨以最朴实的话语致以
最崇高的敬意。
本论文是在我的指导老师周瑜飞老师的亲切关怀与细心的指导下完成的。
从课题的选择到论文的最终完成，周老师始终都给予了细心的指导和不懈的支
持。值得一提的是，周老师宅心仁厚，闲静少言，不慕容利，对学生的认真负责，
在他的身上，我们可以感受到一个学者的严谨和务实，这都让我们获益匪浅，并
且将终身受用无穷。毕竟"经师易得，人师难求"，希望借此机会向冯老师表示
最衷心的感谢！
最后要感谢的是我的父母， ，感谢你们对我的帮助，感谢你不断的鞭策和鼓励给予我向前的勇气和毅力。是你们给予了我无尽的爱，是你们支持我完
成学业，是你们给予我心灵停靠的港湾。在未来的日子里，我会更加努力学习和
工作，不辜负你们我的殷殷期望！我一定会好好孝敬和报答你们！
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参考文献
1.赵长明主编 数控加工工艺及设备。 北京：高等教育出版社 2003
2.张展主编 非标准设备设计手册。 北京：兵器工业出版社 2005
3.席子杰主编 数控机床加工工艺编程与维修。吉林：电子出版社 2003
4.夏庆观主编 数控机床故障诊断与维修。北京：高等教育出版社 2002
5．王绍林主编 机械制造工艺与装备。北京:中国劳动出版社 1999
6.王 洪主编数控加工程序编制。北京:机械工业出版社 2003
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