大家在購買機床時經常會關注精度指标，如某日系品牌A标注的定位精度為±0.002mm；某德系品牌B标注的定位精度為0.006mm。大家會理所當然的認為A比B的精度要高，事實真的是這樣的嗎？

要搞清楚這件事情必須要先明白精度的執行标準及計算方法。

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精度定義

一般說來，精度是指機床将刀尖點定位至程序目标點的能力。然而，丈量這種定位能力的辦法很多，更為重要的是，不同的國家有不同的規定。

日本機床生産商标定“精度”時，通常采用JISB6201或JISB6336或JISB6338标準。JISB6201一般用于通用機床和普通數控機床，JISB6336一般用于加工中心，JISB6338則一般用于立式加工中心。上述三種标準在定義位置精度時基本相同，文中僅以JIS B6336作為子，由于一方面該标準較新，另一方面相對于其它兩種标準來說，它要稍稍精确一些。

歐洲機床生産商，特别是德國廠家，一般采用VDI/DGQ3441标準。

美國機床生産商通常采用NMTBA(National Machine Tool Builder's Assn)标準(該标準源于美國機床制造協會的一項研究，頒布于1968年，後經修改)。

上面所提到的這些标準，都與ISO标準相關聯。

當标定一台數控機床的精度時，非常有必要将其采用的标準一同标注出來。同樣一台機床，因采用不同标準會顯示出不同的數據(采用JIS标準，其數據比用美國的NMTBA标準或德國VDI标準明顯小很多)。

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同樣的指标，不同的含義

經常輕易混淆的是：同樣的指标名在不同的精度标準中代表不同的意義，不同的指标名卻具有相同的含義。上述4種标準，除JIS标準之外，皆是在機床數控軸上對多目标點進行多回合丈量之後，通過數學統計計算出來的，其關鍵不同點在于：

(1)目标點的數目

(2)丈量回合數

(3)從單向還是雙向接近目标點(此點尤為重要)

(4)精度指标及其它指标的計算方法

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ISO标準

在所有現行的精度丈量過程中，沿軸向分布的各個目标點上都假設存在一條正态分布曲線(圖1)。由于是多回合的丈量過程，因此對應于個目标點來說，都存在一個實際測定點系列分布，通過對這種分布的标準偏差計算(累積，多次S)，即可定義該正态曲線。

一個±3次标準偏差(記做±3s--亦即共6s)可以覆蓋無窮個實際點中約99.74%的位置分布情形。而這個發散度即稱作重複精度，它是指某指定目标點處的重複精度。

圖1 圖2

圖1中的正态曲線是指從單方向接近目标點的曲線(稱為單向)，假如從反方向接近目标點(稱為雙向)，将會出現第二條正态分布曲線(圖2)，兩次不同方向時的結果偏差稱反向誤差。理論上它是由于系統的反向間隙所産生的。很明顯，同一機床采用單向檢測的數字結果要比雙向檢測時好看得多。

為了标定機床的定位精度，必須在運動軸向上建立一些目标位置點，然後根據目标位置點對應的一系列實際位置點計算±3s的分布。假如一條理論正态曲線──或雙向時的兩條──在每個目标點上形成，在經過3s分布之後，所有正态曲線中最上端曲線與最下端曲線之間的展寬ISO230-1标準中所指的定位精度(圖3)。

軸向重複精度指目标點處一條正态曲線最大展寬(單向)或兩條正态曲線(雙向)之和的最大展寬。一個最簡單的理解：重複精度大約為定位精度的½，但也有例外，并且有時出進還很大。圖3中目标點的正态曲線旋轉了90°，目的是為了更加直觀地表達展寬的概念。由于這種分析方法基于最差的定位精度情形，并且幾乎覆蓋100%的可能的不正确性，因此可以期看用它能較好地評價數控機床的實際性能。

圖3

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NMTBA标準

美國的NMTBA标準與ISO标準非常近似，一個區别就是：NMTBA标準喜歡采用單向丈量，而ISO标準建議雙向丈量；另一區别是NMTBA标準采用“滑動尺”(如同VDI标準)，這樣把精度與軸的長度關聯起來，而這一點ISO标準并未涉及。單從這一點來看，1972年出版的NMTBA标準也許有點過期，由于控制系統調節功能，諸如絲杆間隙補償等。現在已經能夠調整軸向移動中産生的誤差──不論軸的是非，而1988年出版的ISO标準則很顯然地反映出這一點。同樣應該留意的是，NMTBA标準在滑動尺這一點上與VDI标準相似。

還有一點區别，那就是NMTBA以正負值反映，而VDI和ISO以盡對值反映，實際上盡對值與正值和負值相等(也就是0.002mm，-0.002mm或±0.002mm=0.004mm)，兩種表達方式總的來說有相同的解釋，但技術上來說還是不一樣的。

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德國标準

德國采用的标準VDI/DGQ(Verein Deutscher Ingeieure/Deutsche Gesellschaft fuer Qualitaet)與ISO及NMTBA标準基本相近，或者更正确地說，ISO标準與VDI及NMTBA标準相近。由于後二者在前者之前問世并且很明顯地被前者用做基礎。盡管計算方法及指标有區别，但關計算結果，即定位精度和重複精度在三種标準中相近。

德國VDI方法是文中所提及各種方法中最複雜的一種，該标準中的一些指标，若不做仔細分析，則很難搞清楚。指标“定位精度”不象在ISO标準中隻有單一數字表達，而是分成四個部分：定位不确定性(P)，定位發散度(Ps)，反向誤差(U)和定位偏差(Pa)。

與ISO标準中的定位精度最相近的是VDI中的定位不确定性(P)，盡管這兩項指标的計算過程不大一樣，但終極結果卻極為近似：都是計算沿軸向的正态曲線的最大展寬(圖4)區别僅在于正态分布曲線的計算方法。VDI标準将雙向丈量的兩根正态曲線合并為一體，定義為定位發散度(Ps)它是通過首先取均勻值，然後進行六次均勻标準差(即6s，圖5)而得出的，然後将反向誤差(U)除以2，每一半加至均勻正态曲線(即定位發散度)的一端(圖4中的“U/2”)。

圖4 圖5

指标“定位偏差”在VDI中的描述與ISO标準中的同名指标不同，在ISO标準中它是指目标點與實際點之差(圖1)，在VDI标準中是指沿軸向的各個目标點對應的一系列實際位置點的均勻值的最大差額(圖6)。

圖6

軸向重複精度與ISO标準中的定義很相似，它是由目标點對應的最大定位發散度加上反向誤差而得到的(圖4)。

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JIS标準

日本産業标準JIS遠比前述任一精度标準簡單，自然也遠不如前述任一精度标準正确。JIS B6336僅要求一次往返目标點檢測(雙向)目标點與其對應實際點列之間的最大定位偏差即為定位精度(圖7)JIS B6336根本不考慮ISO、VDI和NMTBA中運用的±3s分布。

圖7

用這種方法計量出的數控機床的精度結果給人的感覺是無論比ISO标準還是NMTBA标準計量的都要高，數值比例為1:2。JIS标準的重複精度是指目标點處的最大分散度。這種通過7次雙向丈量得出的最大分散度除以2，然後冠以“±”值，即表達出重複精度(圖8)。

圖8

通常德國機采用VDI3441标準，如：DMG MORI（德馬吉森精機）、INDEX（因代克斯）等；其他歐洲機采用ISO标準，如：MIKRON（米克朗）、PARPAS（帕爾怕斯）等；日本機采用JIS标準，如：MAZAK（馬紮克）、MAKINO（牧野）等；當然也有一些品牌為彰顯自己對品質的高要求，不采用本國标準而采用VDI3441标準的，如：HURCO（赫克）、ALEX-TECH（伍将）等。所以我們不能簡單根據樣本數據來判斷，一定要搞清楚執行标準，仔細分析，避免掉進宣傳陷阱。

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