基于SPC技術的簡易數(shù)控車床加工精度的控制

唐少琴 高曉丁

（1.西安工程大學，陜西 西安 710048；2.西安航空職業(yè)技術學院，陜西 西安 710089）

基于SPC技術的簡易數(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，陜西 西安 710048；2.西安航空職業(yè)技術學院，陜西 西安 710089）

簡易數(shù)控車床加工精度卻較低，對其生產(chǎn)過程進行控制，是達到較高加工精度的一個重要手段。SPC技術是目前常用的一種控制工具，通過SPC技術完成對簡易數(shù)控車床生產(chǎn)過程的控制，通過此控制達到對生產(chǎn)過程自動預警、現(xiàn)場人員可及時調(diào)整、避免不合格品產(chǎn)生的目的。

簡易數(shù)控車床；加工精度；控制；SPC技術

1 簡易數(shù)控車床的特點

由于簡易數(shù)控車床具有“簡單、經(jīng)濟、簡易”等特點，所以目前簡易數(shù)控車床在國內(nèi)的中小型企業(yè)得以廣泛使用。也正是由于簡易數(shù)控車床的“簡易”使得簡易數(shù)控車床的加工精度遠遠低于中、高檔數(shù)控車床。由于簡易數(shù)控車床采用了開環(huán)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)不需要將所測得的實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電機的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節(jié)距精度，故系統(tǒng)的位移精度較低。隨著零件對加工精度要求的逐步提高，對數(shù)控車床加工精度的要求也越來越高，所以對數(shù)控車床進行精度的控制是必須的。

2 利用 SPC技術對簡易數(shù)控車床加工精度的控制過程

2.1 加工條件的設定

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

工件材料采用45號鋼；工件一的毛坯選擇∮38x65的棒料。測量工具選擇品牌位YATO的游標卡尺。

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、勞動力、設備、測量工具等按照標準要求進行準備。

（2）開始進行加工（必須保證此時生產(chǎn)過程為可控和穩(wěn)定的）。每次加工五個零件，分為一組，共加工四組。編號并記錄每一組數(shù)據(jù)，然后整理、分析、計算出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)的計算：

用同樣的方法計算出Ф2、Ф3的參數(shù)。由計算出的 Cp值可知，在進行加工過程中每一個參數(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控制圖即標準平均值控制圖。如下圖所示，R控制圖即標準極差控制圖如下圖所示。

Ф1標準平均值控制圖

Ф1標準極差控制圖

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。在標準控制表格建好以后，每隔一段時間加工出幾組零件，在控制圖中進行描點，分析零件精度變化情況，并分析其變化的原因（加工條件不用按標準進行設定，必須按實際的加工條件進行加工）。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)做好的標準X-R控制圖中進行描點。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判異準則，分析點子排布情況，找出其中異常排布的點子，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)進行變動，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尺寸進行的20次加工中，Ф1有9個點子處在平均線上方，9個點子處在平均線的下方，2個點子處在平均線上；Ф2有8個點子處在平均線上方，10個點子處在平均線下方，2個點子處在平均線上；Ф3有11個點子處在平均線上方，9個處在平均線的下方;從點子的分布個數(shù)上似乎滿足“對稱性”原理，但從點子分布的曲線上可以看出點子的排布不滿足“隨機性”原理。

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

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

3 結語

傳統(tǒng)的質(zhì)量控制有賴于檢驗最終產(chǎn)品并篩選出不符合規(guī)范的產(chǎn)品，這種檢驗策略通常是浪費和不經(jīng)濟的，因為它是當不合格品產(chǎn)生以后的事后檢驗。SPC技術的出現(xiàn)，讓質(zhì)量管理從這種被動的事后把關發(fā)展到過程中積極的事前預防為主，通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集，運用SPC理論將數(shù)據(jù)自動分析計算后表現(xiàn)為圖形，在圖形的運行下，當有不合格趨勢時就自動預警，現(xiàn)場人員可及時調(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，同時也提高了企業(yè)的競爭能力。

[1] 鐘倫燕.統(tǒng)計過程控制（SPC）技術原理和應用[M].北京:電子工業(yè)出版社,001.

[2] 方文懷.spc實戰(zhàn)——新工廠管理(6)[M].廣東:經(jīng)濟出版社,2005.

[3] 王毓芳．統(tǒng)計過程控制的策劃與實施——質(zhì)量管理體系中統(tǒng)計技術應用指導與培訓教材[M].北京:中國經(jīng)濟出版社,2005.

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TG519.1

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2011-05-13

唐少琴（1976－），女，西安工程大學在讀碩士，研究方向為機電一體化應用；高曉?。?956－），男，西安工程大學教授，研究生導師，研究方向為機電設備的測控技術研究。