当你听到精密数控机加工时，脑海中会想到什么？难道所有数控机加工都是“精密”的吗？在某种程度上是的。数控机加工允许您快速制造大批量精密零件。然而，它远不止于此。在这篇文章中，我们将讨论：

那么，精密到底意味着什么呢？

精密和准确性经常被混淆并可互换使用。它们确实都与质量有关，但它们各自有着不同的含义。

准确性指的是某物接近目标值的程度；例如，测量结果与标准尺寸的接近程度。

精密性是在大量生产单位中复制一致属性的能力（例如，在加工200个零件时命中相同尺寸的能力）。

精密机加工适用于大量生产单位的加工。您可以有一个准确的零件，但必须有很多零件进行测量和比较，才能称之为精密。如果有人要求使用精密数控机加工创建单个零件，这是违背直觉的，因为在机加工中，“精密”涉及多个零件。

现在让我们谈谈精密与数控机加工特别相关的问题。如果您订购了一些精密数控机加工的零件，您应该期望什么？供应商和机加工厂应该有一套流程来检查您的零件，并确保它们符合特定的质量标准。他们将测量并比较他们生产的零件的代表样本，以确保完成这些质量检查。下一节将更详细地介绍其中一些质量流程。

如何确定您的流程和零件是否精密？

测量系统！您的测量系统是测量和确定零件质量和精密度的重要组成部分。当您想要改进一个流程时，能够识别和测量任何问题是很重要的。这有助于确定问题或错误的来源以及如何进行优化。

测量系统

第一步是确保您的测量系统足够好。它是否一遍又一遍地准确测量您的零件？（准确性和精密度！）检查这一点的一种方法是使用量规零件和校准，以确保您的测量系统表现良好。量规零件是根据已知值精确加工的零件。您可以测量量规块或销，然后将您的测量系统得到的值与该零件的已知测量进行比较。量规块还可以帮助进行测量系统的校准-并且应该定期进行校准。

在开发过程中用于查找测量错误的一些常见流程是量规重复性和再现性（GR&R）以及测量系统分析（MSA）。这些是重要的，因为它们将帮助您收集可以用于识别测量系统或零件中的错误的良好数据。

测量系统分析

测量系统分析是一种统计方法，用于确定测量过程中存在的变异量。您的测量系统是否一致可靠？进行测量的人是否一直如此一致？您的零件是否在最小变异的情况下制造？

这些是可能导致测量变化较大的一些错误来源：过程、人员、设备和环境。如果您确定其中一种导致了较大比例的变异，您可以解决该问题，并确保您得到准确的测量。您希望测量是可重复的、可再现的、稳定的，且不包含偏差。MSA有助于确保您的测量走在正确的轨道上。

量规重复性和再现性

量规重复性和再现性是常用的MSA类型。重复性指的是操作员在同一零件上一次又一次地获得相同测量的能力。可再现的测量是可以由多人一直一致和准确地测量的测量。通过确定一个人的测量和人与人之间的变异，您可以确定实际的零件对零件的变异。

进行GR&R的传统经验法则是使用10个零件和3个人来测量这些零件，使用单个工具或量规。每个人将对每个零件进行两次测量。通过产生的数据，您可以进行许多分析来评估您的测量系统。您可以计算之前提到的变异成分：重复性、再现性、操作员变异和零件对零件的变异。您可以查看Xbar图或R图，这是操作员变异的图形表示。简而言之，有很多方法可以查看数据并确定您的测量是否精密。

识别这些不同的变异来源对于提高合同数控机加工过程和零件的精密度至关重要。例如，如果您发现大多数错误来自于缺乏再现性，您可以专注于培训操作员，而不是浪费时间和金钱试图改进您的测量系统。

如何提高数控机加工过程的精密度？

如果我们继续考虑我们的假设MSA，还有可能是您的测量系统并非问题所在。也许您实际上得到了很好的测量结果，但您的零件不如您需要的那么精密。有许多方法可以提高数控机加工零件的精密度。

一个很好的第一步是从可制造性设计（DFM）的角度考虑您的设计。许多DFM原则也将有助于提高零件的精密度。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/手感（查看我们的数控机加工DFM大师课程以获取更多信息）。这些参数的努力驱动因素也与精密度相关-加工这些零件所需的努力越大，以精度加工它们所需的努力就越大。

影响精密度的一个特别重要的设计参数是公差。精密加工过程设计主要是关于始终保持在您的公差限制内，特别是当您的零件要求公差较小或拟合公差较小时。

例如，整个系统的刚度是拟合公差加工的关键驱动因素，因此也是精密度的关键因素。工件、夹持方式、工具和机器之间存在着符合线。只有当您拥有精密机械和精密工具以及精密夹持机构时，才能实现精密机加工。如果沿着这条路径存在任何刚度减小，可能会导致弯曲和振荡，从而引起尺寸不准确。为了提高数控机加工过程的精密度，请确保您的系统（工件、夹持、工具和机器）都尽可能刚性。

这将我们带到了夹持，精密谜题的另一个重要组成部分。再次强调精密度时，我们关注零件对零件的变异。您如何确保每个零件都放置在与之前的零件完全相同的位置，以便数控程序将创建相同的零件？您的夹具方法至关重要；它必须将每个零件严格约束在完全相同的位置。您可以将运动学耦合的概念纳入到您的夹持方法中。

运动学耦合使您能够约束零件的所有六个自由度，而不会过度约束。这源自精确定位设计的概念，该设计表示约束点的数量应与您想要约束的自由度数量相匹配。

运动学耦合有两种类型：麦克斯韦耦合和开尔文耦合。麦克斯韦耦合系统有两个部分：一个部分上有三个朝向中心的V形槽，另一个部分上有三个与槽相配的曲面。另一方面，开尔文耦合系统由一个带有一个凹四面体、一个V形槽、一个平板的零件和一个与之相配的部分组成。这是精密工程中的重要概念，可以极大地改善您零件的数控机加工。

为什么精密度很重要？

到目前为止，我们已经讨论了很多关于精密度的内容：精密度是什么，如何分析零件和流程，以及如何提高数控机加工零件的精密度。最后，我想谈一下为什么在这些步骤上花费宝贵的时间和金钱是如此重要。

精密度和准确性对于数控机加工零件都至关重要

精密加工在某些行业中比其他行业更为重要。有些零件或产品需要极高的可靠性，并且每次都要正常工作。以医疗设备为例。医生正在操作的外科手术机器人需要按照指令准确执行，没有滞后、滑动或意外移动。即使是“简单”的日常血压测量对于正确诊断也非常重要，并且每次都需要正确。在涉及到人们的健康时，容不得出现太多错误的余地。

汽车行业是另一个需要精密零件的行业。你希望你的汽车每天都能可靠行驶，对吧？还有消费电子产品：你希望手机在需要时能够开机并拨打电话。这些产品的每一个都取决于许多零件的相互作用，它们都需要制造方式相同、每次都一样的精密机加工零件。

数控机加工制造商也关心精密度。一个不精密的过程成本高昂；它导致更多不起作用的废品零件、更多的返工周期、更多的时间，总体上花费更多的钱！然而，同样重要的是要意识到何时精密度不重要。先进的新测量系统成本高昂，需要时间和精力进行设置和特性化，而且通过过于关注精密度，您可能会不必要地增加价格。

再次强调，数控机加工是一个令人惊叹的高效过程，可以瞬间提升零件和流程的质量和效率。对于一些零件，重点关注精密度组成部分是很重要的：您的零件是否始终在您需要的公差和质量范围内？思考一下您目前正在处理的零件。在您的具体应用中，精密度有多重要？您如何改进设计、机加工和测量流程，以提高数控机加工零件的精密度？