数控车床工作精度稳定性探究

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1、数控车床工作精度稳定性探究摘要：文章探讨了Cp值的计算方法及如何获得较高的尺寸精度稳定性，为今后提高机床工作精度，达到客户满意提供改进依据。关键词：工作精度稳定性；工序能力指数；机床精度；刚度；热变形分类号：TG659文献标识码：A文章编号：1006-8937(2013)21-0011-02随着机床的不断发展，用户对机床的生产效率、精度、加工灵活性等要求越来越高。除了要求机床具备加工所需的基本功能和一定的节拍外，特别强调加工零件尺寸精度的稳定性。机床在凭成各项独立的精度指标检验后，并不能充分体现出机床整体在实

2、际加工条件下的综合性能，还需要完成机床尺寸分散度检验，这是用户非常关心的综合性能指标。大多数用户要求试加工一批零件，并以工序能力指数Cp值达到1.33作为验收机床的指标，有些厂家甚至要求Cp值达到1.67。因此，本文探讨Cp值的计算方法及如何获得较高的尺寸精度稳定性，具有重要的现实意义。1工序能力指数Cp工序能力指数Cp是指工序在一定时间里，处于控制状态(稳定状态)下的实际加工能力，是工序固有的能力，或者说它是工序保证质量的能力。它表示了工序能力满足工序质量标准要求程度的量值，反映了机床及其工艺系统稳定生产合

3、格品的能力。1.1Cp值的计算有些用户要求机床验收时批量加工零件(一般NS30)，测量计算Cp值。在实际生产过程中，当影响精度的因素只有偶然误差时，工序能力指数Cp可表示为零件尺寸公差T与6倍的标准偏差S之比，即：Cp=T/6S(1)式中，T是质量标准，即零件的尺寸公差范围。S是处于稳定状态下的工序的标准偏差，6S则指工序能力。1.2Cpk值的计算Cpk是有偏移的工序能力系数，Cp值是反映在质量标准中心和质量特性值分布中心重合时，即公差带中心M与分布中心？滋一致时的工序能力。但在实际加工过程中，既包含偶然误差

4、，同时又存在系统误差。因此，二者有偏移，如1所示。e为偏移量。由于M与？滋偏移使工序能力受到影响，不合格品率也不一样。所以在估算工序能力系数时应把£考虑进去，这时求出的工序能力系数记为Cpk。由图1可知e=?滋-M，把e对工件直径公差范围T的一半的比值K称为“偏移系数”，其含义是反映M与？滋的偏移程度。1.3极差和标准偏差S的估算测试件数迗不到统计要求，可用极差估算S，极差R为一批试件中最大最小之差。1.4Cp值的评价对Cp值的评价，一般是：Cpl,工序能力基本满足要求但不充分，接近1时有出现不合格品的可能，

5、需要严格控制，检验不可放宽；1.67>Cp〉l.33时，不合格品率为十万分之一以下，质量上可以放心，允许有影响质量因素的一些小波动，若不是主要工序也可适当放宽检验和控制的标准；Cp彡1.67，即使影响质量诸因素有一定波动也不必担心超差，甚至可以免检，但达到这一数值是极不经济的。所以一般要求Cp彡1.33是合理的。应该强调指出的是，按Cp值验收机床是通过试加工一批零件的方法进行，所以对毛坯的质量，如加工余量、形状以及硬度等亦应给予必要的限制。2加工误差分析在实际加工过程中，偶然误差与系统误差乃至于过失误差都是交

6、织在一起的，因此，分清各种误差对精度的影响将非常有利于迗到预期的精度目标。2.1机床精度前述工序能力与随机误差有关，数控车床加工圆柱表面时随机误差的主要构成是X轴的重复定位精度与刀架的重复定位精度，它们直接影响机床的工作精度。以我厂数控车床执行精度检验标准看，数控车床（如HTC4554系列）执行GB/T16462.1-2007和GB/T16462.4-2007标准，其X轴重复定位精度允差为6um，刀架回转重复定位精度允差为10umo简式数控（如CAK5061系列）执行GB/T25659.1-2010标准，其X

7、轴重复定位精度允差为9ym，刀架回转重复定位精度允差为10u若以数控车床HTC系列尺寸精度达到IT6，简式数控车床CAK系列达到IT7为目标要求，现验算能否达到该目标。根据GB/T17421.2-2000标准规定，X轴重复定位精度的1/4为该项标准偏差SX;刀架重复定位精度（极差）按式（5）或表1算出该项标准偏差SD。以机床最大回转直径的1/8为试件直径，我们取D=70。试件公差的1/2（半径公差）为质量标准T;TCAK=15,THTC二9.5。按式（1）计算Cp值，结果如表2所示。结果表明仅仅迗到精度检验标

8、准的机床，加工工件分散度Cp