從事加工行業的人，在精度方面往往有著不服輸的勁頭，仿佛實現 μm 級加工精度是輕而易舉之事。但實際上，高精度加工是一個嚴謹的技術領域，不少人連溫度對精度影響的常識都不清楚，就大談特談精度，實在讓人無奈！接下來，本文將為大家進行較為全面的科普。

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基本常識：溫度變化對材料的影響

大家都知道，材料普遍存在熱脹冷縮的特性。在精密加工過程中，溫度問題絕對不容忽視！溫差堪稱精度的 “大敵”，倘若不重視這個關鍵因素，又何談精度呢？畢竟，大部分機器的組成材料是鋼材和鑄鐵，它們會隨著室溫以及機器自身產生的熱量，改變形狀和長度。

材料因熱脹冷縮產生的具體形變量，取決于材料自身特性以及溫度的變化幅度。下面為大家提供鋼和銅的膨脹系數表，以鋼材為例，其直線膨脹表現為長度每米在溫度變化 1°C 時，會產生 12μm 的變化。

鋼的膨脹系數如下圖所示：

舉例來說：若工件長度為 200mm，溫度變化 10℃，其膨脹值則為 0.02mm。

銅的膨脹系數如下圖所示：

舉例：當電極長度為 200mm，溫度變化 10℃時，膨脹值為 0.05mm 。

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溫度引起檢測誤差

如果工件與檢測所使用的儀表、量規由不同材料制成，且檢測時未處于標準溫度（20°C）條件下，那么與標準溫度的偏差就會成為產生檢測誤差的重要因素。

因溫度產生的檢測誤差

例如，以檢測為例，將一個 100mm 長的鋼制塊規用手心溫度加熱，使其溫度升高 4°C，它就會出現 4.6μm 的長度變化。

此外，在測量高精度零件時，必須具備更高精度的測量手段。要是測量儀器或設備本身的精度指標不高，又怎能實現高精度測量呢？

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重要的加工理念：維持熱穩定

以一個尺寸為 100 x 30 x 20mm 的鋼件為例，當溫度從 25℃下降到 20℃時，其尺寸會發生變化：在 25℃時，尺寸偏大 6μm，而當溫度降至 20℃時，尺寸僅偏大 0.12μm。這是一個熱穩定的過程，即便溫度迅速下降，也需要一定時間才能維持精度穩定。通常，物體越大，在溫度變化時，恢復精度穩定所需的時間就越長。

一些沒有精密加工經驗的工廠，在進行精密加工時，常常把精度不穩定的原因歸結于設備精度問題。而有經驗的工廠深知，重視環境溫度與機床的熱平衡是基本常識。他們明白，即便機床的精度很高，也只有在穩定的溫度環境和熱平衡狀態下，才能保證加工精度的穩定。

維持熱穩定是精密加工必須深刻理解的重要理念。有人或許會糾結溫度究竟該維持在 20℃還是 23℃，其實，關鍵在于保持目標溫度值的穩定。理論上一般要求溫度為 20℃，但實際車間通常將溫度控制在 22 - 23℃，只要嚴格控制溫度波動即可。

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正確認識加工精度與分析

一般而言，加工精度可分為精密度和精確度。通過下圖，我們能有更直觀的認識。

精密度(Precision)

精密度指的是使用同種備用樣品進行重復測定時，所得結果之間的重現性和一致性。有時，精密度高并不意味著精確度也高。比如，以 1mm 長度為標準進行測定，得到的三個結果分別為 1.051mm、1.053mm、1.052mm，雖然這組數據的精密度較高，但并不精確。

精確度（Accuracy）

精確度指的是測定結果與真實值的接近程度。當測量的精確度高時，說明系統誤差較小，測量數據的平均值偏離真值的幅度較小，但數據的離散情況，即偶然誤差的大小并不明確。

精密度、精確度與溫度的關系

通常情況下，精密度、精確度與溫度密切相關。如果加工的零件精密度較高但精確度不足，可能是車間溫度波動較小，但與標準溫度偏差較大；如果零件精確度較高但精密度欠佳，很可能是車間溫度波動較大，導致精度離散性大；要是零件既不精密也不精確，那就表明車間溫度與標準溫度及控制要求偏離都很大。

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被遺忘的機床預熱

在工廠使用精密數控機床進行高精密加工時，你或許有過這樣的經歷：每天早上開機加工，首件產品的加工精度往往不盡如人意；長假后開機加工的首批零件，精度也常常不穩定，在進行高精度加工時，失敗的概率很高，尤其是位置精度方面。

機床只有在穩定的溫度環境和熱平衡狀態下，才能保證加工精度的穩定。在開機后就進行高精密加工的情況下，對機床進行預熱是精密加工的基本常識。機床長時間停止運行時和處于熱平衡狀態時，加工精度差異較大。這是因為數控機床的主軸和各運動軸在運行一段時間后，溫度會相對穩定在某一水平，并且隨著加工時間的增加，數控機床的熱態精度會逐漸趨于平穩，這充分說明了加工前對主軸和運動部件進行預熱的必要性。

然而，很多工廠卻忽視了機床 “熱身運動” 這個準備環節，甚至對此一無所知。如果機床擱置時間在多天以上，建議在高精密加工前進行 30 分鐘以上的預熱；若擱置時間僅為數小時，預熱 5 - 10 分鐘即可。預熱時，可以讓機床參與加工軸反復移動，最好進行多軸聯動，比如讓 XYZ 軸從坐標系的左下角位置移動到右上角位置，反復走對角線。實際操作時，可在機床上編寫一個宏程序，讓機床自動反復執行預熱動作。當機床充分預熱后，就可以投入高精密加工生產，此時便能獲得穩定一致的加工精度。