技术在轧辊扁头加工中的应用

李泊宁

(山西阿克斯太钢轧辊有限公司，山西 太原 030000)

0 引言

在市场经济日益发达的今天，人们对产品质量的要求越来越高，如何保证产品质量，提高客户满意度，已成为每个生产厂商首要解决的问题。轧辊扁头需要和轧机进行装配，且不同品种的轧辊扁头在加工时需要频繁更换刀具、更改进给单位等系列因素，致使其在加工过程中存在不稳定状态。为了确保装配无误，利用SPC(Statistical Process Control，统计过程控制)技术对扁头加工过程能力进行控制，是行之有效且必要的手段。本文探讨如何利用SPC技术绘制控制图，依据SPC控制图判断原则，通过观察控制图来实时监控扁头加工过程能力。

1 SPC及过程能力

SPC是一种利用数理统计的方法来进行过程控制的工具。SPC控制图是通过收集过程数据，对加工过程质量测定、记录、管理的一种科学方法设计图。过程能力， 即过程加工质量方面的能力，是指加工过程在稳定状态下的最小波动。过程能力和尺寸公差无关，而是取决于人、机、料、法、环等质量因素。

2 SPC控制图类型选择及数据采集计算

控制图主要分为两大类：计数型控制图和计量型控制图。计数型控制图一般适用于过程数据是离散的(如合格/不合格)，大多是将现有的数据转化成控制图的形式，而不需要额外收集数据。计量型控制图一般适用于过程数据是连续的(如长度、直径)，需要收集大量的数据来绘制成控制图，并且在首次控制图绘制完成后，后续数据延续在此控制图中体现。计量型控制图主要有三种类型：①平均值-极差控制图，通常用符号-R来表示，是最常用的控制图类型，需要收集大量数据且计算工作量大；②中位数-极差控制图，通常用符号-R来表示，比较常用，计算简单，但是效果较差；③单值-移动极差控制图，通常用符号x-Rs来表示，简单方便，可及时判断工序是否处于稳定状态，但不易发现工序分布中心的变化。

3 SPC技术在轧辊扁头加工中的应用

利用双面铣床对轧辊扁头进行加工过程中需要测量多个点，会产生大量数据。根据这一加工特点，选择采用计量控制图中的平均值-极差控制图，也就是-R控制图。加工的轧辊扁头结构及测量位置如图1所示。

图1 轧辊扁头结构及测量位置

在生产过程中对轧辊扁头的尺寸数据进行记录，每4个点为一个样本，即样本容量n=4。收集20个样本数据，即样本个数k=20。加工过程中轧辊扁头测量数据见表1。

以第一个样本为例，4个测点的平均值和极差为：

R01=269.8-269.78=0.02.

其余样本的平均值和极差以此类推。

=∑k.

(1)

=∑Rk.

(2)

表1 轧辊扁头测量数据

中心值

CL=.

(3)

上控制界限

UCL=+A2.

(4)

下控制界限

LCL=-A2.

(5)

其中：A2为随着样本容量n而变化的系数，n=4，A2=0.729。

将数值代入式(3)～式(5)计算得出：CL=269.788，UCL=269.872，LCL=269.704。

R图中心值和控制界限的计算公式为：

CL=.

(6)

UCL=D4.

(7)

LCL=D3.

(8)

其中：D3、D4为随着样本容量n而变化的系数，本例D3为负值，取为0，D4=2.282。

将数值代入式(6)～式(8)计算得出：CL=0.034，UCL=0.078，LCL=0。

4 SPC控制图制作

图2 多点量-R控制图

在标准控制表格建立好以后，每制作完成20个样本，采集数据，在控制图中进行描点，根据控制图情况，分析其加工过程是否稳定。

5 SPC控制图判断原则

5.1 正常控制图其各点的动态

(1) 任何点没有超出控制界限(在控制界限上的点按超出处理)。

(2) 各点的分布呈随机状态，排列无缺陷且无任何规则可循。

5.2 异常控制图的判读

(1) 任何点超出控制界限以外。

(2) 连续9点以上出现在中心线同一侧。

(3) 连续6点呈现上升或下降趋势。

(4) 连续14点交替上下变化。

(5) 连续3点中有2点与中线的距离超过2个标准差(同一侧)。

(6) 连续5点中有4点与中线的距离超过1个标准差(同一侧)。

(7) 连续15点排列在中线1个标准差范围内(任一侧)。

(8) 连续8点与中心线的距离大于1个标准差(任一侧)。

通过SPC控制图判断原则，我们可以清楚地看出，首次绘制的控制图(见图2)没有出现5.2所列出的异常状态，故可以认为该过程是按照预计的要求进行，处于受控状态。后续继续提取数据，用同样的方法进行计算，绘图，观测。如果在继续观测时，控制图显示出异常，现场人员则应进一步分析原因，并采取相应的措施进行调整。

6 结语

目前，国内大多数的质量控制依赖产品的最终检验，并靠其筛选出不符合规范的产品，这种依赖最终检验的方法是对人力和物力的浪费，因为它是在不合品已经生产后发生的事后检验。通过利用SPC技术，利用现场控制图制作，让过程管理从被动的事后把关，到主动的在过程中控制，提前预警。通过过程中实时的数据收集，运用SPC理论将数据分析计算后以SPC控制图形形式表现出来，当发现控制图有异常表现时，现场人员可及时地发现并作出相对应的调整，避免了不合格品的生产，提高了生产效率和产品质量的同时，也降低了企业的生产成本，进而提高了企业的竞争能力。