唐少琴 高曉丁

（1.西安工程大學(xué)，陜西 西安 710048；2.西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710089）

基于SPC技術(shù)的簡(jiǎn)易數(shù)控車床加工精度的控制

唐少琴1，2高曉丁2，1

（1.西安工程大學(xué)，陜西 西安 710048；2.西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710089）

簡(jiǎn)易數(shù)控車床加工精度卻較低，對(duì)其生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，是達(dá)到較高加工精度的一個(gè)重要手段。SPC技術(shù)是目前常用的一種控制工具，通過SPC技術(shù)完成對(duì)簡(jiǎn)易數(shù)控車床生產(chǎn)過程的控制，通過此控制達(dá)到對(duì)生產(chǎn)過程自動(dòng)預(yù)警、現(xiàn)場(chǎng)人員可及時(shí)調(diào)整、避免不合格品產(chǎn)生的目的。

簡(jiǎn)易數(shù)控車床；加工精度；控制；SPC技術(shù)

1 簡(jiǎn)易數(shù)控車床的特點(diǎn)

由于簡(jiǎn)易數(shù)控車床具有“簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)易”等特點(diǎn)，所以目前簡(jiǎn)易數(shù)控車床在國(guó)內(nèi)的中小型企業(yè)得以廣泛使用。也正是由于簡(jiǎn)易數(shù)控車床的“簡(jiǎn)易”使得簡(jiǎn)易數(shù)控車床的加工精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于中、高檔數(shù)控車床。由于簡(jiǎn)易數(shù)控車床采用了開環(huán)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)不需要將所測(cè)得的實(shí)際位置和速度反饋到輸入端，所以該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進(jìn)電機(jī)的角位移精度，齒輪絲杠等傳動(dòng)元件的節(jié)距精度，故系統(tǒng)的位移精度較低。隨著零件對(duì)加工精度要求的逐步提高，對(duì)數(shù)控車床加工精度的要求也越來越高，所以對(duì)數(shù)控車床進(jìn)行精度的控制是必須的。

2 利用 SPC技術(shù)對(duì)簡(jiǎn)易數(shù)控車床加工精度的控制過程

2.1 加工條件的設(shè)定

為了方便說明，取我廠的簡(jiǎn)易數(shù)控車床CJK6032-1和該機(jī)床上常加工的工件為例進(jìn)行說明，工件如下圖“工件一”所示：

工件材料采用45號(hào)鋼；工件一的毛坯選擇∮38x65的棒料。測(cè)量工具選擇品牌位YATO的游標(biāo)卡尺。

編寫程序，根據(jù)零件圖紙編寫合適的程序，在這里程序省略。

2.2 分析階段

（1）把生產(chǎn)過程所需的材料、勞動(dòng)力、設(shè)備、測(cè)量工具等按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行準(zhǔn)備。

（2）開始進(jìn)行加工（必須保證此時(shí)生產(chǎn)過程為可控和穩(wěn)定的）。每次加工五個(gè)零件，分為一組，共加工四組。編號(hào)并記錄每一組數(shù)據(jù)，然后整理、分析、計(jì)算出X-R控制圖所需的UCL、CL、LCL和UR、值，最后建立X-R控制圖。為了說明方便，把Ф20±0.03叫Ф1、Ф28+0.05-0.04叫Ф2、Ф36+0.03-0.02叫Ф3。四組零件的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下表所示：

工件一徑向尺寸數(shù)據(jù)表

Ф1控制圖參數(shù)的計(jì)算：

用同樣的方法計(jì)算出Ф2、Ф3的參數(shù)。由計(jì)算出的 Cp值可知，在進(jìn)行加工過程中每一個(gè)參數(shù)的Cp值均大于1故此過程滿足生產(chǎn)過程能力要求。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)做出控制圖，以Ф1為例做出的X控制圖即標(biāo)準(zhǔn)平均值控制圖。如下圖所示，R控制圖即標(biāo)準(zhǔn)極差控制圖如下圖所示。

Ф1標(biāo)準(zhǔn)平均值控制圖

Ф1標(biāo)準(zhǔn)極差控制圖

以同樣的方法建立起Ф2、Ф3的X-R控制圖。

2.3 控制階段

（1）數(shù)據(jù)的采集。在標(biāo)準(zhǔn)控制表格建好以后，每隔一段時(shí)間加工出幾組零件，在控制圖中進(jìn)行描點(diǎn)，分析零件精度變化情況，并分析其變化的原因（加工條件不用按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)定，必須按實(shí)際的加工條件進(jìn)行加工）。如下表所示數(shù)據(jù)為在建立好控制表格15天以后進(jìn)行的采集。

表-4-3 工件一徑向尺寸數(shù)據(jù)表

（2）控制圖制作。將采集到的數(shù)據(jù)在已經(jīng)做好的標(biāo)準(zhǔn)X-R控制圖中進(jìn)行描點(diǎn)。所得控制圖如下所示。

Ф1平均值控制圖

Ф2平均值控制圖

Ф3平均值控制圖

（3）分析階段。根據(jù)SPC判異準(zhǔn)則，分析點(diǎn)子排布情況，找出其中異常排布的點(diǎn)子，分析異常排布的原因，找出引起異常排布的因素，并將其盡量修正。

例如：由以上Ф1、Ф2、Ф3的平均值控制圖可知Ф1、Ф2、Ф3在這一次的加工過程中，所有的尺寸均在尺寸允許的范圍內(nèi)進(jìn)行變動(dòng)，所有零件的Ф1、Ф2、Ф3均為合格尺寸。但由平均值控制圖可知每一個(gè)尺寸進(jìn)行的20次加工中，Ф1有9個(gè)點(diǎn)子處在平均線上方，9個(gè)點(diǎn)子處在平均線的下方，2個(gè)點(diǎn)子處在平均線上；Ф2有8個(gè)點(diǎn)子處在平均線上方，10個(gè)點(diǎn)子處在平均線下方，2個(gè)點(diǎn)子處在平均線上；Ф3有11個(gè)點(diǎn)子處在平均線上方，9個(gè)處在平均線的下方;從點(diǎn)子的分布個(gè)數(shù)上似乎滿足“對(duì)稱性”原理，但從點(diǎn)子分布的曲線上可以看出點(diǎn)子的排布不滿足“隨機(jī)性”原理。

Ф1、Ф2、Ф3的X控制圖中，第二個(gè)點(diǎn)子相對(duì)于第一個(gè)點(diǎn)子都出現(xiàn)突然增大的現(xiàn)象，而且?guī)缀醭鯱CL控制線，第三個(gè)點(diǎn)子又回到平均線附近，而且其后沒有重復(fù)出現(xiàn)。這種現(xiàn)象可能是由于某種偶然原因造成，經(jīng)過分析有可能是對(duì)刀誤差所造成的。簡(jiǎn)易數(shù)控車床對(duì)刀一般均采用手動(dòng)試切對(duì)刀，在對(duì)刀中如果出現(xiàn)刀尖與工件軸心不等高，而是刀尖偏高于工件軸心則會(huì)出現(xiàn)加工工件比實(shí)際要求的偏大。

又例如在Ф3的X控制圖中第四至第十個(gè)點(diǎn)子均出現(xiàn)在CL線的下方，根據(jù)SPC判異標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)有連續(xù)的七個(gè)點(diǎn)子出現(xiàn)在CL線一側(cè)，此時(shí)生產(chǎn)過程失控。根據(jù)此找失控原因，可能是反向間隙造成，此時(shí)可以調(diào)整程序改變加工路線，減少反向間隙。

3 結(jié)語

傳統(tǒng)的質(zhì)量控制有賴于檢驗(yàn)最終產(chǎn)品并篩選出不符合規(guī)范的產(chǎn)品，這種檢驗(yàn)策略通常是浪費(fèi)和不經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)樗钱?dāng)不合格品產(chǎn)生以后的事后檢驗(yàn)。SPC技術(shù)的出現(xiàn)，讓質(zhì)量管理從這種被動(dòng)的事后把關(guān)發(fā)展到過程中積極的事前預(yù)防為主，通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集，運(yùn)用SPC理論將數(shù)據(jù)自動(dòng)分析計(jì)算后表現(xiàn)為圖形，在圖形的運(yùn)行下，當(dāng)有不合格趨勢(shì)時(shí)就自動(dòng)預(yù)警，現(xiàn)場(chǎng)人員可及時(shí)調(diào)整，避免不合格品的產(chǎn)生，從而大大降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，同時(shí)也提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。

[1] 鐘倫燕.統(tǒng)計(jì)過程控制（SPC）技術(shù)原理和應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,001.

[2] 方文懷.spc實(shí)戰(zhàn)——新工廠管理(6)[M].廣東:經(jīng)濟(jì)出版社,2005.

[3] 王毓芳．統(tǒng)計(jì)過程控制的策劃與實(shí)施——質(zhì)量管理體系中統(tǒng)計(jì)技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)與培訓(xùn)教材[M].北京:中國(guó)經(jīng)濟(jì)出版社,2005.

[4] 楊躍進(jìn).統(tǒng)計(jì)過程控制技術(shù)[M].北京:航空工業(yè)出版社,2003.

TG519.1

A

1008-1151(2011)08-0139-02

2011-05-13

唐少琴（1976－），女，西安工程大學(xué)在讀碩士，研究方向?yàn)闄C(jī)電一體化應(yīng)用；高曉丁（1956－），男，西安工程大學(xué)教授，研究生導(dǎo)師，研究方向?yàn)闄C(jī)電設(shè)備的測(cè)控技術(shù)研究。