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当你听到精密数控加工，你会想到什么?所有的CNC加工不都是“精密的”吗?从某种意义上说，是的。数控加工允许你相对快速地制造很多非常精确的零件。然而，它远不止于此。在这篇文章中，我们将讨论什么是精密数控加工，如何验证你的零件是精确的，以及如何在你自己的数控加工过程中实现更精确的零件。您还将知道在搜索精密加工服务时需要寻找什么。
常规数控加工与精密数控加工的区别是什么?
精密数控加工有时被认为是指所制造的零件非常精确地符合预期设计的规格/几何形状。从技术上讲，这并没有错，不过更恰当的说法是“准确”。这两个术语之间有一个微妙但重要的区别，我们将在下一节中详细讨论。数控机床的功能非常强大，可以为许多应用提供足够精确的零件，但有时还不够。当你在混合中加入精度时，你可以将它提升到下一个层次。这给我们带来了一个真正的问题:什么是精密加工?
那么，精确到底意味着什么呢?
Precision和accuracy经常被混淆，并且可以互换使用。这两者确实都与质量有关，但它们都有各自不同的含义。精度意味着接近或精确的目标值(很多人认为这也是精度的定义)。精度实际上是在大量生产单元中复制一致部件的能力。
关键是“大量生产单位”。精密加工指的是多个或多个单元。你可以有一个精确的零件，但你必须有许多零件测量和比较，以称它们精确。例如，如果有人要求使用精密数控加工创建一个零件，这是违反直觉的，因为加工中的“精密”将涉及多个零件。
下面的图表很好地说明了accuracy和precision之间的区别。如果你在飞镖靶上射击，你可能会击中目标的同一区域，但它可能不在中心。这是精确的，但不是准确的。这是很重要的一点，因为在机械加工中也有可能制造出许多相同的零件，但并不在你的目标范围内公差！有必要检查准确性和精密度。
现在我们来讨论一下CNC加工的精度。如果你订购一些精密的CNC加工部件，你会期待什么?供应商和机加工车间应该有适当的程序来检查你的零件，并确保它们符合某些要求质量标准．他们将测量和比较他们生产的具有代表性的零件样本，以确保完成这些质量检查。下一节将更详细地介绍这些质量过程。
你如何知道你的工艺和零件是否精确?
测量系统!你的测量系统是一个不可分割的部分，测量和确定你的零件的质量和精度。当您想要改进一个过程时，能够识别和度量任何问题是很重要的。这可以帮助您确定问题或错误的来源，以及如何优化它。
第一步是确保你的测量系统足够好。是一遍又一遍地精确测量你的零件吗?(准确度和精密度!)一种检查方法是使用测量部件和校准，以确保测量系统运行良好。量规零件是精确加工到已知值的零件。例如，你可以测量量块或销钉，然后将你从测量系统得到的值与该部件的已知测量值进行比较。量块也可以帮助校准你的测量系统，这是应该定期做的事情。
在开发过程中，用于发现测量误差的一些常见过程是gr&r和MSAs。这些是很重要的，因为它们将帮助您收集良好的数据，可以用来识别测量系统或部件中的错误。
MSA代表测量系统分析。通过执行MSA，您可以确定您的测量中的变化来自哪里。你的测量系统是否一致和可靠?进行测量的人是否始终如一?你的零件是用最小的变化来制造的吗?这是导致测量中更大差异的三个误差来源。如果您确定了一个导致了很大比例的变化，那么您可以解决这个问题，并知道您得到了良好的测量。
GR&R代表量规重复性和再现性。这是一种常用的MSA。重复性是指操作者反复(在同一部件上)获得相同测量的能力。再现性是指另一个人一次又一次得到相同测量结果的能力。通过识别一个人的测量范围内的变化和人与人之间的变化，您可以识别实际的部分到部分的变化。
要进行GR&R，你需要10个部件和3个人来测量这些部件。每个人将测量每个部分10次。有了结果数据，你可以做很多分析来分析你的测量系统。您可以计算前面提到的变异的组成部分:重复性、再现性、操作者变异和部分间变异。你可以看看Xbar或R图，它们是用运算符表示变量的图形化表示。简而言之，有很多方法可以查看数据并确定测量是否准确。
识别这些不同来源的变化是如此重要，以提高精度的数控加工过程和零件。例如，如果您发现大多数错误都是由于缺乏可重复性造成的，那么您可以集中精力培训操作人员，而不是浪费时间和金钱试图改进您的测量系统。
如何提高数控加工的精度?
如果我们继续思考我们假设的MSA，也有可能你的测量系统不是问题。也许你确实得到了很好的测量结果，但是你的零件没有你需要的那么精确。有许多方法可以提高数控加工零件的精度。
好的第一步是从DFM的角度考虑设计。许多DFM原理也将有助于你的零件的精度。要注意的五个设计参数是几何形状、材料、公差、零件尺寸和外观和感觉(请参阅我们的DFM数控加工大师班想了解更多)。这些参数的努力驱动因素也与精度有关——加工这些部件所需的努力越多，精确加工它们所需的努力也就越多。
一个特别重要的方面是宽容。精密加工就是始终保持在公差范围内。例如，整个系统的刚度是公差和精度的关键驱动因素。工件、工件夹紧方法、刀具和机床本身之间有一条合规性线。如果在这条路径上刚度有任何降低，就会导致偏转和颤振，从而导致尺寸不准确。为了提高数控加工过程的精度，请确保您的系统(工件、加工夹具、刀具和机器)为刚度进行了优化。
加工夹具是精度难题的另一个重要部分。再次强调，当我们谈论精确度时，我们关注的是部分间的变化。你是如何确保每一个零件都被放置在与之前的零件相同的位置，这样数控程序就会得到相同的零件?固定方法非常重要;它必须严格地约束每个部分并使其处于完全相同的位置。一个概念，你可以纳入你的固定方法是运动耦合。
运动耦合允许你约束所有六个自由度的一个部分，而不是过度约束它。这来自于精确约束设计的思想，即约束点的数量应该与你想要约束的自由度的数量相匹配。运动耦合有两种类型:麦克斯韦耦合和开尔文耦合。麦克斯韦耦合系统有两部分:一部分有三个v形凹槽，都朝向中心，另一部分有三个曲面与凹槽配合。开尔文耦合系统由一个凹四面体部分、一个v型槽部分、一个平板部分和一个三个球面的配合部分组成。这是精密工程中的一个重要概念，可以极大地提高零件的精度和数控加工过程。
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![麦克斯韦耦合的图示。麦克斯韦耦合是一种运动耦合系统，在一部分上有3个v形槽，在配合部分有3个曲面]()
麦克斯韦耦合 -
![]()
开尔文耦合
为什么精确度很重要?
到目前为止，我们已经讨论了很多关于精度的问题:什么是精度，你如何分析你的零件和工艺，以及如何提高数控加工零件的精度。最后，我想谈谈为什么在这些步骤上花费宝贵的时间和金钱是如此重要。
精密加工在某些行业可能比其他行业更重要。有些部件或产品需要非常可靠，每次都能工作。以医疗设备为例。医生驾驶的手术机器人需要完全按照命令去做，不能有延迟、打滑或意外的动作。即使是“简单的”每日血压读数对正确诊断也非常重要，每次都需要正确。当涉及到人们的健康时，犯错的余地不大。
汽车工业是另一个需要精密零件的行业。你希望你的车每天都能可靠地行驶，对吗?还有消费类电子产品:你希望你的手机能在你需要的时候打开并打电话。每一种产品都需要许多部件的相互作用，这些部件需要配合并协同工作。这需要精确的部件，每次都以相同的方式制造。
如果我们认为比客户更上游，精密数控加工厂家也很在意精度。不精确的过程代价高昂;这将导致更多的报废零件，更多的返工周期，更多的时间，以及更多的钱!然而，当精确度不重要时，认识到这一点也很重要。新奇的测量系统是昂贵的，需要时间和注意力来设置和描述，你可能会不必要地增加成本到你的价格过分关注精度。
再次，数控加工是一个惊人的能力过程，可以立即提高质量和效率的零件和过程。对于某些零件，特别注意零件的精度是很重要的:你的零件是否始终在你需要的公差和质量范围内?想想你目前正在做的部分。在您的特定应用程序中，精确度有多重要?你如何改进你的设计，加工和测量过程，以提高数控加工零件的精度?看看Fictiv的精密数控加工服务来了解更多我们可以提供的帮助!
