當(dāng)你聽到精密數(shù)控機加工時，腦海中會想到什么？難道所有數(shù)控機加工都是“精密”的嗎？在某種程度上是的。數(shù)控機加工允許您快速制造大批量精密零件。然而，它遠(yuǎn)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(zhǔn)確性經(jīng)常被混淆并可互換使用。它們確實都與質(zhì)量有關(guān)，但它們各自有著不同的含義。

準(zhǔn)確性指的是某物接近目標(biāo)值的程度；例如，測量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)尺寸的接近程度。

精密性是在大量生產(chǎn)單位中復(fù)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(chǎn)單位的加工。您可以有一個準(zhǔn)確的零件，但必須有很多零件進(jìn)行測量和比較，才能稱之為精密。如果有人要求使用精密數(shù)控機加工創(chuàng)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(xiàn)在讓我們談?wù)劸芘c數(shù)控機加工特別相關(guān)的問題。如果您訂購了一些精密數(shù)控機加工的零件，您應(yīng)該期望什么？供應(yīng)商和機加工廠應(yīng)該有一套流程來檢查您的零件，并確保它們符合特定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。他們將測量并比較他們生產(chǎn)的零件的代表樣本，以確保完成這些質(zhì)量檢查。下一節(jié)將更詳細(xì)地介紹其中一些質(zhì)量流程。

如何確定您的流程和零件是否精密？

測量系統(tǒng)！您的測量系統(tǒng)是測量和確定零件質(zhì)量和精密度的重要組成部分。當(dāng)您想要改進(jìn)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(jìn)行優(yōu)化。

測量系統(tǒng)

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

在開發(fā)過程中用于查找測量錯誤的一些常見流程是量規(guī)重復(fù)性和再現(xiàn)性（GR&R）以及測量系統(tǒng)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(tǒng)或零件中的錯誤的良好數(shù)據(jù)。

測量系統(tǒng)分析

測量系統(tǒng)分析是一種統(tǒng)計方法，用于確定測量過程中存在的變異量。您的測量系統(tǒng)是否一致可靠？進(jìn)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(dǎo)致測量變化較大的一些錯誤來源：過程、人員、設(shè)備和環(huán)境。如果您確定其中一種導(dǎo)致了較大比例的變異，您可以解決該問題，并確保您得到準(zhǔn)確的測量。您希望測量是可重復(fù)的、可再現(xiàn)的、穩(wěn)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(guī)重復(fù)性和再現(xiàn)性

量規(guī)重復(fù)性和再現(xiàn)性是常用的MSA類型。重復(fù)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?？稍佻F(xiàn)的測量是可以由多人一直一致和準(zhǔn)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(jìn)行GR&R的傳統(tǒng)經(jīng)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(guī)。每個人將對每個零件進(jìn)行兩次測量。通過產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，您可以進(jìn)行許多分析來評估您的測量系統(tǒng)。您可以計算之前提到的變異成分：重復(fù)性、再現(xiàn)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(shù)據(jù)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(shù)控機加工過程和零件的精密度至關(guān)重要。例如，如果您發(fā)現(xiàn)大多數(shù)錯誤來自于缺乏再現(xiàn)性，您可以專注于培訓(xùn)操作員，而不是浪費時間和金錢試圖改進(jìn)您的測量系統(tǒng)。

如何提高數(shù)控機加工過程的精密度？

如果我們繼續(xù)考慮我們的假設(shè)MSA，還有可能是您的測量系統(tǒng)并非問題所在。也許您實際上得到了很好的測量結(jié)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(shù)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(shè)計（DFM）的角度考慮您的設(shè)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(shè)計參數(shù)是幾何形狀、材料、公差、零件尺寸和外觀/手感（查看我們的數(shù)控機加工DFM大師課程以獲取更多信息）。這些參數(shù)的努力驅(qū)動因素也與精密度相關(guān)-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(shè)計參數(shù)是公差。精密加工過程設(shè)計主要是關(guān)于始終保持在您的公差限制內(nèi)，特別是當(dāng)您的零件要求公差較小或擬合公差較小時。

例如，整個系統(tǒng)的剛度是擬合公差加工的關(guān)鍵驅(qū)動因素，因此也是精密度的關(guān)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(dāng)您擁有精密機械和精密工具以及精密夾持機構(gòu)時，才能實現(xiàn)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(dǎo)致彎曲和振蕩，從而引起尺寸不準(zhǔn)確。為了提高數(shù)控機加工過程的精密度，請確保您的系統(tǒng)（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(diào)精密度時，我們關(guān)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(shù)控程序?qū)?chuàng)建相同的零件？您的夾具方法至關(guān)重要；它必須將每個零件嚴(yán)格約束在完全相同的位置。您可以將運動學(xué)耦合的概念納入到您的夾持方法中。

運動學(xué)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(shè)計的概念，該設(shè)計表示約束點的數(shù)量應(yīng)與您想要約束的自由度數(shù)量相匹配。

運動學(xué)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(tǒng)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(tǒng)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(shù)控機加工。

為什么精密度很重要？

到目前為止，我們已經(jīng)討論了很多關(guān)于精密度的內(nèi)容：精密度是什么，如何分析零件和流程，以及如何提高數(shù)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(zhǔn)確性對于數(shù)控機加工零件都至關(guān)重要

精密加工在某些行業(yè)中比其他行業(yè)更為重要。有些零件或產(chǎn)品需要極高的可靠性，并且每次都要正常工作。以醫(yī)療設(shè)備為例。醫(yī)生正在操作的外科手術(shù)機器人需要按照指令準(zhǔn)確執(zhí)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(xiàn)太多錯誤的余地。

汽車行業(yè)是另一個需要精密零件的行業(yè)。你希望你的汽車每天都能可靠行駛，對吧？還有消費電子產(chǎn)品：你希望手機在需要時能夠開機并撥打電話。這些產(chǎn)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(shù)控機加工制造商也關(guān)心精密度。一個不精密的過程成本高昂；它導(dǎo)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(jìn)的新測量系統(tǒng)成本高昂，需要時間和精力進(jìn)行設(shè)置和特性化，而且通過過于關(guān)注精密度，您可能會不必要地增加價格。

再次強調(diào)，數(shù)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(zhì)量和效率。對于一些零件，重點關(guān)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(zhì)量范圍內(nèi)？思考一下您目前正在處理的零件。在您的具體應(yīng)用中，精密度有多重要？您如何改進(jìn)設(shè)計、機加工和測量流程，以提高數(shù)控機加工零件的精密度？