當你聽到精密數控機加工時，腦海中會想到什么？難道所有數控機加工都是“精密”的嗎？在某種程度上是的。數控機加工允許您快速制造大批量精密零件。然而，它遠不止于此。在這篇文章中，我們將討論：

那么，精密到底意味著什么呢？

精密和準確性經常被混淆并可互換使用。它們確實都與質量有關，但它們各自有著不同的含義。

準確性指的是某物接近目標值的程度；例如，測量結果與標準尺寸的接近程度。

精密性是在大量生產單位中復制一致屬性的能力（例如，在加工200個零件時命中相同尺寸的能力）。

精密機加工適用于大量生產單位的加工。您可以有一個準確的零件，但必須有很多零件進行測量和比較，才能稱之為精密。如果有人要求使用精密數控機加工創建單個零件，這是違背直覺的，因為在機加工中，“精密”涉及多個零件。

現在讓我們談談精密與數控機加工特別相關的問題。如果您訂購了一些精密數控機加工的零件，您應該期望什么？供應商和機加工廠應該有一套流程來檢查您的零件，并確保它們符合特定的質量標準。他們將測量并比較他們生產的零件的代表樣本，以確保完成這些質量檢查。下一節將更詳細地介紹其中一些質量流程。

如何確定您的流程和零件是否精密？

測量系統！您的測量系統是測量和確定零件質量和精密度的重要組成部分。當您想要改進一個流程時，能夠識別和測量任何問題是很重要的。這有助于確定問題或錯誤的來源以及如何進行優化。

測量系統

第一步是確保您的測量系統足夠好。它是否一遍又一遍地準確測量您的零件？（準確性和精密度！）檢查這一點的一種方法是使用量規零件和校準，以確保您的測量系統表現良好。量規零件是根據已知值精確加工的零件。您可以測量量規塊或銷，然后將您的測量系統得到的值與該零件的已知測量進行比較。量規塊還可以幫助進行測量系統的校準-并且應該定期進行校準。

在開發過程中用于查找測量錯誤的一些常見流程是量規重復性和再現性（GR&R）以及測量系統分析（MSA）。這些是重要的，因為它們將幫助您收集可以用于識別測量系統或零件中的錯誤的良好數據。

測量系統分析

測量系統分析是一種統計方法，用于確定測量過程中存在的變異量。您的測量系統是否一致可靠？進行測量的人是否一直如此一致？您的零件是否在最小變異的情況下制造？

這些是可能導致測量變化較大的一些錯誤來源：過程、人員、設備和環境。如果您確定其中一種導致了較大比例的變異，您可以解決該問題，并確保您得到準確的測量。您希望測量是可重復的、可再現的、穩定的，且不包含偏差。MSA有助于確保您的測量走在正確的軌道上。

量規重復性和再現性

量規重復性和再現性是常用的MSA類型。重復性指的是操作員在同一零件上一次又一次地獲得相同測量的能力。可再現的測量是可以由多人一直一致和準確地測量的測量。通過確定一個人的測量和人與人之間的變異，您可以確定實際的零件對零件的變異。

進行GR&R的傳統經驗法則是使用10個零件和3個人來測量這些零件，使用單個工具或量規。每個人將對每個零件進行兩次測量。通過產生的數據，您可以進行許多分析來評估您的測量系統。您可以計算之前提到的變異成分：重復性、再現性、操作員變異和零件對零件的變異。您可以查看Xbar圖或R圖，這是操作員變異的圖形表示。簡而言之，有很多方法可以查看數據并確定您的測量是否精密。

識別這些不同的變異來源對于提高合同數控機加工過程和零件的精密度至關重要。例如，如果您發現大多數錯誤來自于缺乏再現性，您可以專注于培訓操作員，而不是浪費時間和金錢試圖改進您的測量系統。

如何提高數控機加工過程的精密度？

如果我們繼續考慮我們的假設MSA，還有可能是您的測量系統并非問題所在。也許您實際上得到了很好的測量結果，但您的零件不如您需要的那么精密。有許多方法可以提高數控機加工零件的精密度。

一個很好的第一步是從可制造性設計（DFM）的角度考慮您的設計。許多DFM原則也將有助于提高零件的精密度。要注意的五個設計參數是幾何形狀、材料、公差、零件尺寸和外觀/手感（查看我們的數控機加工DFM大師課程以獲取更多信息）。這些參數的努力驅動因素也與精密度相關-加工這些零件所需的努力越大，以精度加工它們所需的努力就越大。

影響精密度的一個特別重要的設計參數是公差。精密加工過程設計主要是關于始終保持在您的公差限制內，特別是當您的零件要求公差較小或擬合公差較小時。

例如，整個系統的剛度是擬合公差加工的關鍵驅動因素，因此也是精密度的關鍵因素。工件、夾持方式、工具和機器之間存在著符合線。只有當您擁有精密機械和精密工具以及精密夾持機構時，才能實現精密機加工。如果沿著這條路徑存在任何剛度減小，可能會導致彎曲和振蕩，從而引起尺寸不準確。為了提高數控機加工過程的精密度，請確保您的系統（工件、夾持、工具和機器）都盡可能剛性。

這將我們帶到了夾持，精密謎題的另一個重要組成部分。再次強調精密度時，我們關注零件對零件的變異。您如何確保每個零件都放置在與之前的零件完全相同的位置，以便數控程序將創建相同的零件？您的夾具方法至關重要；它必須將每個零件嚴格約束在完全相同的位置。您可以將運動學耦合的概念納入到您的夾持方法中。

運動學耦合使您能夠約束零件的所有六個自由度，而不會過度約束。這源自精確定位設計的概念，該設計表示約束點的數量應與您想要約束的自由度數量相匹配。

運動學耦合有兩種類型：麥克斯韋耦合和開爾文耦合。麥克斯韋耦合系統有兩個部分：一個部分上有三個朝向中心的V形槽，另一個部分上有三個與槽相配的曲面。另一方面，開爾文耦合系統由一個帶有一個凹四面體、一個V形槽、一個平板的零件和一個與之相配的部分組成。這是精密工程中的重要概念，可以極大地改善您零件的數控機加工。

為什么精密度很重要？

到目前為止，我們已經討論了很多關于精密度的內容：精密度是什么，如何分析零件和流程，以及如何提高數控機加工零件的精密度。最后，我想談一下為什么在這些步驟上花費寶貴的時間和金錢是如此重要。

精密度和準確性對于數控機加工零件都至關重要

精密加工在某些行業中比其他行業更為重要。有些零件或產品需要極高的可靠性，并且每次都要正常工作。以醫療設備為例。醫生正在操作的外科手術機器人需要按照指令準確執行，沒有滯后、滑動或意外移動。即使是“簡單”的日常血壓測量對于正確診斷也非常重要，并且每次都需要正確。在涉及到人們的健康時，容不得出現太多錯誤的余地。

汽車行業是另一個需要精密零件的行業。你希望你的汽車每天都能可靠行駛，對吧？還有消費電子產品：你希望手機在需要時能夠開機并撥打電話。這些產品的每一個都取決于許多零件的相互作用，它們都需要制造方式相同、每次都一樣的精密機加工零件。

數控機加工制造商也關心精密度。一個不精密的過程成本高昂；它導致更多不起作用的廢品零件、更多的返工周期、更多的時間，總體上花費更多的錢！然而，同樣重要的是要意識到何時精密度不重要。先進的新測量系統成本高昂，需要時間和精力進行設置和特性化，而且通過過于關注精密度，您可能會不必要地增加價格。

再次強調，數控機加工是一個令人驚嘆的高效過程，可以瞬間提升零件和流程的質量和效率。對于一些零件，重點關注精密度組成部分是很重要的：您的零件是否始終在您需要的公差和質量范圍內？思考一下您目前正在處理的零件。在您的具體應用中，精密度有多重要？您如何改進設計、機加工和測量流程，以提高數控機加工零件的精密度？