Yêu cầu về độ chính xác của các bộ phận chính của trung tâm gia công đứng thông thường quyết định mức độ chính xác khi lựa chọn máy công cụ CNC. Máy công cụ CNC có thể được chia thành loại đơn giản, loại đầy đủ chức năng, loại siêu chính xác, v.v. tùy theo mục đích sử dụng, và độ chính xác mà chúng có thể đạt được cũng khác nhau. Loại đơn giản hiện đang được sử dụng trong một số máy tiện và máy phay, với độ phân giải chuyển động tối thiểu là 0,01mm, và cả độ chính xác chuyển động và độ chính xác gia công đều trên (0,03-0,05) mm. Loại siêu chính xác được sử dụng cho gia công đặc biệt, với độ chính xác nhỏ hơn 0,001mm. Bài viết này chủ yếu thảo luận về các loại máy công cụ CNC đầy đủ chức năng được sử dụng rộng rãi nhất (chủ yếu là trung tâm gia công).
Trung tâm gia công đứng có thể được chia thành loại thông thường và loại chính xác dựa trên độ chính xác. Nhìn chung, máy công cụ CNC có 20-30 hạng mục kiểm tra độ chính xác, nhưng các hạng mục nổi bật nhất của chúng là: độ chính xác định vị một trục, độ chính xác định vị lặp lại một trục và độ tròn của các chi tiết kiểm tra được tạo ra bởi hai hoặc nhiều trục gia công liên kết.
Độ chính xác định vị và độ chính xác định vị lặp lại phản ánh toàn diện độ chính xác của từng bộ phận chuyển động trên trục. Đặc biệt về độ chính xác định vị lặp lại, nó phản ánh độ ổn định định vị của trục tại bất kỳ điểm định vị nào trong hành trình của nó, đây là một chỉ số cơ bản để đánh giá xem trục có hoạt động ổn định và đáng tin cậy hay không. Hiện nay, phần mềm trong các hệ thống CNC có chức năng bù lỗi phong phú, có thể bù lỗi hệ thống một cách ổn định tại mỗi mắt xích của chuỗi truyền động. Ví dụ, các yếu tố như khe hở, biến dạng đàn hồi và độ cứng tiếp xúc tại mỗi mắt xích của chuỗi truyền động thường phản ánh các chuyển động tức thời khác nhau tùy thuộc vào kích thước tải của bàn làm việc, khoảng cách di chuyển và tốc độ định vị chuyển động. Trong một số hệ thống servo dẫn động vòng hở và vòng bán kín, các bộ phận truyền động cơ học sau khi đo lường các bộ phận bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố ngẫu nhiên khác nhau và cũng có sai số ngẫu nhiên đáng kể, chẳng hạn như độ trôi vị trí định vị thực tế của bàn làm việc do sự giãn dài nhiệt của vít me bi. Tóm lại, nếu bạn có thể lựa chọn, hãy chọn thiết bị có độ chính xác định vị lặp lại tốt nhất!
Độ chính xác của trung tâm gia công đứng trong phay bề mặt hình trụ hoặc phay rãnh xoắn ốc không gian (ren) là đánh giá toàn diện về đặc tính chuyển động theo servo trục CNC (hai hoặc ba trục) và chức năng nội suy hệ thống CNC của máy công cụ. Phương pháp đánh giá là đo độ tròn của bề mặt hình trụ được xử lý. Trong máy công cụ CNC, cũng có phương pháp gia công phay vuông xiên bốn cạnh để cắt mẫu thử, phương pháp này cũng có thể xác định độ chính xác của hai trục có thể điều khiển trong chuyển động nội suy tuyến tính. Khi thực hiện cắt thử này, dao phay đầu dùng để gia công chính xác được lắp trên trục chính của máy công cụ và phay mẫu hình tròn đặt trên bàn làm việc. Đối với máy công cụ cỡ nhỏ và vừa, mẫu hình tròn thường được lấy ở Ф 200~ Ф 300, sau đó đặt mẫu đã cắt lên máy kiểm tra độ tròn và đo độ tròn của bề mặt gia công. Các mẫu rung động rõ ràng của dao phay trên bề mặt hình trụ cho thấy tốc độ nội suy không ổn định của máy công cụ; Độ tròn phay có sai số hình elip đáng kể, phản ánh sự không khớp trong độ lợi của hai hệ trục có thể điều khiển đối với chuyển động nội suy; Khi có các dấu dừng trên mỗi điểm thay đổi hướng chuyển động của trục có thể điều khiển trên bề mặt tròn (trong chuyển động cắt liên tục, dừng chuyển động tiến dao tại một vị trí nhất định sẽ tạo thành một đoạn nhỏ các dấu cắt kim loại trên bề mặt gia công), điều này phản ánh rằng khe hở tiến và lùi của trục chưa được điều chỉnh đúng cách.
Độ chính xác định vị trục đơn đề cập đến phạm vi lỗi khi định vị tại bất kỳ điểm nào trong hành trình trục, có thể phản ánh trực tiếp khả năng chính xác gia công của máy công cụ, khiến nó trở thành chỉ số kỹ thuật quan trọng nhất của máy công cụ CNC. Hiện nay, các quốc gia trên thế giới có các quy định, định nghĩa, phương pháp đo lường và xử lý dữ liệu khác nhau cho chỉ số này. Trong phần giới thiệu các dữ liệu mẫu máy công cụ CNC khác nhau, các tiêu chuẩn thường được sử dụng bao gồm Tiêu chuẩn Hoa Kỳ (NAS) và các tiêu chuẩn được khuyến nghị của Hiệp hội các nhà sản xuất máy công cụ Hoa Kỳ, Tiêu chuẩn Đức (VDI), Tiêu chuẩn Nhật Bản (JIS), Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) và Tiêu chuẩn Quốc gia Trung Quốc (GB). Tiêu chuẩn thấp nhất trong số các tiêu chuẩn này là tiêu chuẩn Nhật Bản, vì phương pháp đo của nó dựa trên một tập hợp dữ liệu ổn định duy nhất và sau đó giá trị lỗi được nén một nửa với giá trị ±. Do đó, độ chính xác định vị được đo bằng phương pháp đo của nó thường cao hơn gấp đôi so với các tiêu chuẩn khác.
Mặc dù có sự khác biệt trong cách xử lý dữ liệu giữa các tiêu chuẩn khác nhau, nhưng tất cả đều phản ánh nhu cầu phân tích và đo lường độ chính xác định vị dựa trên thống kê lỗi. Nghĩa là, đối với lỗi điểm định vị trong hành trình trục điều khiển được của máy công cụ CNC (trung tâm gia công đứng), lỗi này phải phản ánh việc điểm đó được định vị hàng nghìn lần trong quá trình sử dụng máy công cụ lâu dài trong tương lai. Tuy nhiên, chúng ta chỉ có thể đo lường một số lần giới hạn (thường là 5-7 lần) trong quá trình đo.
Độ chính xác của các trung tâm gia công thẳng đứng rất khó xác định và một số yêu cầu phải gia công trước khi đánh giá, do đó bước này khá khó khăn.