機床生產(chǎn)工件的cpk 值測量設(shè)備及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種機床生產(chǎn)工件的CPK值測量方法，包括如下步驟：利用機床的控制單元控制機床的測量探頭，以獲取生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，并將獲取的尺寸數(shù)據(jù)發(fā)送給機床的處理單元；處理單元接收生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，選取N個生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，N為大于10的整數(shù)，并利用CPK計算公式來計算出CPK值。本發(fā)明還提供了一種機床生產(chǎn)工件的CPK值測量設(shè)備，包括測量探頭，控制單元，處理單元。本發(fā)明實現(xiàn)工件尺寸的自動測量、機床生產(chǎn)工件的CPK值的自動測定，無需停機，無需人工干預(yù)，節(jié)省了大量人力和時間，極大地方便了客戶使用，提高了整體生產(chǎn)效率。
【專利說明】機床生產(chǎn)工件的CPK值測量設(shè)備及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機床領(lǐng)域，尤其涉及一種機床生產(chǎn)工件的CPK值測量設(shè)備及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]CPK為Complex Process Capability index的縮寫。是現(xiàn)代企業(yè)用于表示制程能力的指標。制程能力強才可能生產(chǎn)出質(zhì)量、可靠性高的產(chǎn)品。
[0003]制程能力指標是一種表示制程水平高低的方法，其實質(zhì)作用是反映制程合格率的高低。制程能力的研究在于確認這些特性符合規(guī)格的程度，以保證制程成品的良率在要求的水準之上，可作為制程持續(xù)改善的依據(jù)。CPK值越大表示品質(zhì)越佳，是制程水平的量化反映(用一個數(shù)值來表達制程的水平)。計算CPK值時，計算取樣數(shù)據(jù)至少應(yīng)有20-25組數(shù)據(jù)，方具有一定代表性。
[0004]同CPK息息相關(guān)的兩個參數(shù):Ca，Cp。計算CPK除收集取樣數(shù)據(jù)外，還應(yīng)知曉該品質(zhì)特性的規(guī)格上下限(USL，LSL)，才可順利計算其值。
[0005]Ca:制程準確度。在衡量“實際平均值”與“規(guī)格中心值”之一致性。對于單邊規(guī)格，因不存在規(guī)格中心，因此不存在Ca ;對于雙邊規(guī)格，Ca=C x-C)/(T/2)。
[0006]Cp:制程精密度。在衡量“規(guī)格公差寬度”與“制程變異寬度”之比例。對于單邊規(guī)格，
[0007]只有上限和中心值，Cpu=IUSL-_χ|/3σ ；
[0008]只有下限和中心值，Cpl=| _ x-LSL I/3 σ ；
[0009]對于雙邊規(guī)格:Cp=(USL-LSL) /6 σ。
[0010]其中_ X為取樣數(shù)據(jù)平均值。
[0011]CPK, Ca, Cp三者的關(guān)系為，Cpk=Cp* (1-1 Ca |)，CPK是Ca及Cp兩者的中和反應(yīng)，Ca反應(yīng)的是位置關(guān)系(集中趨勢)，Cp反應(yīng)的是散布關(guān)系(離散趨勢)。
[0012]首先可用Excel的“STDEVP”函數(shù)自動計算所取樣數(shù)據(jù)的標準差(σ )，再計算出規(guī)格公差(T),及規(guī)格中心值(U).規(guī)格公差T=規(guī)格上限一規(guī)格下限；規(guī)格中心值U=(規(guī)格上限+規(guī)格下限)/2 ；
[0013]依據(jù)公式:Ca=(X_U)/(T/2)，計算出制程準確度:Ca值(X為所有取樣數(shù)據(jù)的平均值)。
[0014]現(xiàn)有技術(shù)中，工廠生產(chǎn)現(xiàn)場的CPK值測量流程如圖1所示。工件進行加工，加工完成后由人工測量尺寸并得到公差，并記錄公差數(shù)據(jù)。連續(xù)加工30至50次之后，然后結(jié)合之前記錄的所有公差數(shù)據(jù)和工件尺寸公差要求，通過公式手動計算出工件的CPK值。
[0015]測量計算CPK值過 程中，需要耗費大量的人工，測量的精度也不高，極大影響生產(chǎn)過程中的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種機床生產(chǎn)工件的CPK值測量設(shè)備及方法。通過本發(fā)明可以實現(xiàn)工件尺寸的自動測量后，對機床生產(chǎn)工件的CPK值的自動測定。
[0017]本發(fā)明提供一種機床生產(chǎn)工件的CPK值測量方法，包括如下步驟:利用機床的控制單元控制機床的測量探頭，以獲取生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，并將獲取的尺寸數(shù)據(jù)發(fā)送給機床的處理單元；處理單元接收生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，選取N個生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，N為大于10的整數(shù)，并利用CPK計算公式來計算出CPK值。
[0018]進一步地，利用機床的控制單元控制機床的測量探頭，以獲取生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，并將獲取的尺寸數(shù)據(jù)發(fā)送給機床的處理單元，還包括:對獲取的生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)進行保存。
[0019]進一步地，處理單元接收生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，選取N個生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，N為大于10的整數(shù)，并利用CPK計算公式來計算出CPK值還包括:對計算出的CPK值進行保存。
[0020]進一步地，利用機床的控制單元控制機床的測量探頭，所述機床處理單元設(shè)定所述測量探頭的測量次數(shù)。
[0021]進一步地，處理單元接收生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，選取N個生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，N為大于10的整數(shù)，并利用CPK計算公式來計算出CPK值，CPK計算公式的公差由所述處理單元設(shè)定。
[0022]本發(fā)明還公開了一種機床生產(chǎn)工件的CPK值測量設(shè)備，包括測量探頭，用于測量產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)；控制單元，與測量探頭相連接，用于控制測量探頭工作，以獲取生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，并將獲取的尺寸數(shù)據(jù)發(fā)送給機床的處理單元；處理單元，與控制單元相連接，用于接收生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，選取N個生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，N為大于10的整數(shù)，并利用CPK計算公式來計算出CPK值。
[0023]具體來說，所述處理單元包括一存儲單元，所述存儲單元用于保存所述測量探頭的測量數(shù)據(jù)和所述機床生產(chǎn)工件的CPK值。
[0024]具體來說，所述處理單元包括一輸出單元，所述輸出單元用于輸出所述機床生產(chǎn)工件的CPK值。
[0025]具體來說，所述處理單元包括一處理器，所述處理器處理得到所述機床生產(chǎn)工件的CPK值。
[0026]本發(fā)明的有益效果是:通過測量探頭進行測量、處理單元進行計算，可以實現(xiàn)工件尺寸的自動測量、機床生產(chǎn)工件的CPK值的自動測定，無需停機，無需人工干預(yù)，節(jié)省了大量人力和時間，極大地方便了客戶使用，提高了整體生產(chǎn)效率。另外用戶還可以根據(jù)工件公差、類型不同自由編寫軟件程序，自由指定公差要求，自由指定測量次數(shù)，方便快捷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1表示人工測量CPK值流程圖；
[0028]圖2表示本發(fā)明的原理圖；
[0029]圖3表示本發(fā)明實施例中檢測單元的連接圖；
[0030]圖4表示本發(fā)明實施例中檢測單元的示意圖；
[0031 ]圖5表示本發(fā)明實施例的流程圖；
[0032]圖6表示本發(fā)明實施例中MACRO宏程序流程圖；[0033]圖7表不本發(fā)明實施例中的原理圖。
[0034]其中圖中:1-處理單元，2-控制單元，3-測量探頭，101-處理器，102-輸出單元，103-存儲單元，201-數(shù)控機床NC系統(tǒng)，202-測量探頭，203-測量探頭接收裝置，204-主軸頭，205-工件，206-工作臺。
【具體實施方式】
[0035]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述。
[0036]本發(fā)明提供一種機床生產(chǎn)工件的CPK值測量方法，包括如下步驟:利用機床的控制單元控制機床的測量探頭，以獲取生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，并將獲取的尺寸數(shù)據(jù)發(fā)送給機床的處理單元；處理單元接收生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，選取N個生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，N為大于10的整數(shù)，并利用CPK計算公式來計算出CPK值。
[0037]本發(fā)明用測量探頭對工件尺寸的測量過程代替了人工測量，用處理單元對測量信號的處理得到CPK值，從而代替了人工計算。通過完成對機床加工工件設(shè)定次數(shù)的測量，得到計算CPK值需要的多組測量數(shù)據(jù)。然后根據(jù)CPK計算公式來計算出機床生產(chǎn)工件的CPK值。計算出的機床生產(chǎn)工件的CPK值輸出，提醒用于記錄和保存機床生產(chǎn)工件的CPK值。本發(fā)明實現(xiàn)了對不同類型和不同公差的工件尺寸的自動測量和機床生產(chǎn)工件的CPK值的自動測定，大大提高了效率。
[0038]本發(fā)明還公開了一種機床生產(chǎn)工件的CPK值測量設(shè)備，包括測量探頭，用于測量產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)；控制單元，與測量探頭相連接，用于控制測量探頭工作，以獲取生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，并將獲取的尺寸數(shù)據(jù)發(fā)送給機床的處理單元；處理單元，與控制單元相連接，用于接收生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，選取N個生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，N為大于10的整數(shù)，并利用CPK計算公式來計算出CPK值。
[0039]在本發(fā)明中，處理單元通過控制單元與測量探頭進行雙向通信。這樣，處理單元既能通過控制單元實時控制測量探頭，也能及時接收并處理測量探頭測得的測量信號得到CPK值。本發(fā)明用測量探頭代替了人工測量，用處理單元代替了人工計算，實現(xiàn)不同類型和不同公差的工件尺寸的自動測量和機床生產(chǎn)工件的CPK值的自動測定。
[0040]結(jié)合附圖和具體實施例先對本發(fā)明機床生產(chǎn)工件的CPK值自動測量設(shè)備的組成和各單元器件的連接關(guān)系進行一下說明。
[0041]圖2為本發(fā)明的測量原理圖，測量探頭3與控制單元2進行雙向通信連接，控制單元2與處理單元I雙向通信連接控制。處理單元既能通過控制單元實時控制測量探頭，也能及時接收并處理測量探頭測得的測量信號得到CPK值。具體地，處理單元I包括連接控制單元2的處理器101，還包括存儲單元103、輸出單元102。存儲單元103用來存儲軟件程序和測量探頭2測得的測量信號的值，以供處理單元I的處理器101進行隨時調(diào)取使用。處理單元I的處理器101計算出的CPK值由輸出單元102輸出，并保存在處理單元I的存儲單元103中。輸出單元102包括顯示器輸出，還包括發(fā)出聲音信息來提示用戶對計算出的CPK進行保存或其它操作。存儲單元103還用來保存處理單元I樹立得到的CPK值。機床處理單元I設(shè)定所述測量探頭的測量次數(shù)。CPK計算公式的公差由所述處理單元I設(shè)定。
[0042]數(shù)控機床的NC系統(tǒng)包括處理單元和控制單元。處理單元為數(shù)控機床的主機，控制單元為數(shù)控機床的PLC等控制器件。
[0043]圖3為本發(fā)明實施例檢測單元的具體連接圖。測量探頭包括測量探頭202和測量探頭接收裝置203。測量探頭202與數(shù)控機床NC系統(tǒng)201雙向通信，測量探頭202與測量探頭接收裝置203通訊連接。圖4中，測量探頭202與機床主軸頭204進行固定配合。測量探頭接收裝置203安置于測量探頭202有效的通信范圍內(nèi)。工件205置于工作臺206上進行加工。測量探頭202可以在主軸頭204的伺服電機的帶動下，與主軸頭204 —起移動來進行運動，完成測量。本發(fā)明實施例中的測量探頭為0MP60自動測量探頭。本發(fā)明實施例中的測量探頭202的探頭觸碰到工件后立即給數(shù)控機床NC系統(tǒng)反饋一個測量信號。通過該測量信號，數(shù)控機床NC系統(tǒng)記錄此時測量探頭探頭的坐標。測量探頭202的探頭觸碰工件另一點，數(shù)控機床NC系統(tǒng)記錄此時測量探頭探頭的坐標。通過兩點坐標值的計算，即可得出兩點的距離。
[0044]結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明機床生產(chǎn)工件的CPK值自動測量方法的具體步驟流程進行詳細的介紹和說明。
[0045]圖7中，數(shù)控機床NC系統(tǒng)的主機通過主程序調(diào)用MACRO宏程序。A-數(shù)控機床的主機通過執(zhí)行MACRO宏程序，發(fā)出開啟測量的信號；B-數(shù)控機床的PLC等控制單元接收開啟信號后控制0MP60自動測量探頭對工件進行測量，0MP60自動測量探頭得到的測量信號反饋給數(shù)控機床NC系統(tǒng)的主機；C-數(shù)控機床NC系統(tǒng)的主機同樣通過執(zhí)行MACRO宏程序發(fā)出關(guān)閉信號，機床的PLC等控制單元接收所述關(guān)閉信號后控制0MP60自動測量探頭停止對工件測量；D_數(shù)控機床NC系統(tǒng)的主機通過執(zhí)行MACRO宏程序處理所述測量信號得出機床生產(chǎn)工件的CPK值。
[0046]其中通過執(zhí)行MACRO宏程序，數(shù)控機床NC系統(tǒng)的主機發(fā)出開啟測量的信號；數(shù)控機床的PLC接收開啟信號后控制0MP60自動測量探頭對工件測量，0MP60自動測量探頭得到的測量信號反饋給數(shù)控機床NC系統(tǒng)的主機。上述兩個步驟可以依次重復(fù)任意次，得到對應(yīng)個測量信號于數(shù)控機床NC系統(tǒng)的主機通過執(zhí)行MACRO宏程序處理測量信號得出機床生產(chǎn)工件的CPK值。
[0047]如本發(fā)明實施例流程圖圖5所示，數(shù)控機床NC系統(tǒng)的在工件加工完成后主機通過主程序調(diào)用MACRO宏程序，MACRO宏程序運行得到開啟信號。數(shù)控機床NC系統(tǒng)的主機在執(zhí)行MACRO宏程序運行的過程中，判斷MACRO宏程序中設(shè)定的測量次數(shù)完成后發(fā)出關(guān)閉信號結(jié)束測量。如果未完成MACRO宏程序中設(shè)定的測量次數(shù)，數(shù)控機床主機控制數(shù)控機床進行下一輪的工件加工、測量，直到完成MACRO宏程序中設(shè)定的測量次數(shù)。
[0048]下面詳細介紹圖6所示MACRO宏程序的流程。在執(zhí)行MACRO宏程序的過程中，用M代碼來發(fā)出0MP60自動測量探頭開啟信號后，測量探頭進行工件測量。測量探頭將測量的數(shù)據(jù)反饋給數(shù)控機床的主機，并保存在宏變量中。MACRO宏程序用M代碼來發(fā)出0MP60自動測量探頭關(guān)閉信號后，判斷MACRO宏程序值預(yù)設(shè)的測量次數(shù)是否完成。如果沒有完成預(yù)設(shè)的測量次數(shù)，則返回主程序執(zhí)行下一輪工件加工，待工件加工完成后進行下一次的測量，直到達到MACRO宏程序中設(shè)定的測量次數(shù)；如果完成預(yù)設(shè)的測量次數(shù)，則結(jié)束測量探頭對工件尺寸的測量。測量完成后，MACRO宏程序整合之前預(yù)設(shè)次數(shù)的測量結(jié)果，并根據(jù)MACRO宏程序中編寫的數(shù)學(xué)公式循環(huán)計算出CPK。并保存在宏變量中。最后執(zhí)行MACRO宏程序發(fā)出提示信號，提示客戶拷貝CPK值和宏變量中的數(shù)據(jù)。[0049]其中，MACRO宏程序中的CPK計算公式可以根據(jù)不同種類、不同公差的工件進行編寫，方便客戶進行選擇和設(shè)置。
[0050]如圖7中所示，0MP60自動測量探頭測得的數(shù)據(jù)保存在數(shù)控機床主機的存儲單元的特定存儲地址中。換而言之，MACRO宏程序中宏變量為地址指針，且指向存儲單元的特定存儲地址。MACRO宏程序也保存在主機的存儲單元中，供數(shù)控機床的主機進行隨時調(diào)用和修改。主程序通過調(diào)用MACRO宏程序計算得到的CPK值，由數(shù)控機床主機的顯示器進行顯示輸出或由蜂鳴器對用戶進行聲音提示或由三色燈進行閃爍提示等。
[0051]以上所述的是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通人員來說，在不脫離本發(fā)明所述的原理前提下還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種機床生產(chǎn)工件的CPK值測量方法，其特征在于，包括如下步驟: 利用機床的控制單元控制機床的測量探頭，以獲取生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，并將獲取的尺寸數(shù)據(jù)發(fā)送給機床的處理單元； 處理單元接收生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，選取N個生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，N為大于10的整數(shù)，并利用CPK計算公式來計算出CPK值。
2.如權(quán)利要求1所述的機床生產(chǎn)工件的CPK值測量方法，其特征在于，利用機床的控制單元控制機床的測量探頭，以獲取生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，并將獲取的尺寸數(shù)據(jù)發(fā)送給機床的處理單元，還包括: 對獲取的生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)進行保存。
3.如權(quán)利要求1所述的機床生產(chǎn)工件的CPK值測量方法，其特征在于，處理單元接收生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，選取N個生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，N為大于10的整數(shù)，并利用CPK計算公式來計算出CPK值還包括: 對計算出的CPK值進行保存。
4.如權(quán)利要求1所述的機床生產(chǎn)工件的CPK值測量方法，其特征在于，利用機床的控制單元控制機床的測量探頭，所述機床處理單元設(shè)定所述測量探頭的測量次數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的機床生產(chǎn)工件的CPK值測量方法，其特征在于，處理單元接收生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，選取N個生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，N為大于10的整數(shù)，并利用CPK計算公式來計算出CPK值，CPK計算公式的公差由所述處理單元設(shè)定。
6.一種機床生產(chǎn)工件的CPK值測量設(shè)備，其特征在于，包括 測量探頭，用于測量產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)； 控制單元，與測量探頭相連接，用于控制測量探頭工作，以獲取生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，并將獲取的尺寸數(shù)據(jù)發(fā)送給機床的處理單元； 處理單元，與控制單元相連接，用于接收生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，選取N個生產(chǎn)工件的尺寸數(shù)據(jù)，N為大于10的整數(shù)，并利用CPK計算公式來計算出CPK值。
7.如權(quán)利要求6所述的機床生產(chǎn)工件的CPK值測量設(shè)備，其特征在于，所述處理單元包括一存儲單元，所述存儲單元用于保存所述測量探頭的測量數(shù)據(jù)和所述機床生產(chǎn)工件的CPK 值。
8.如權(quán)利要求6所述的機床生產(chǎn)工件的CPK值測量設(shè)備，其特征在于，所述處理單元包括一輸出單元，所述輸出單元用于輸出所述機床生產(chǎn)工件的CPK值。
9.如權(quán)利要求6所述的機床生產(chǎn)工件的CPK值測量設(shè)備，其特征在于，所述處理單元包括一處理器，所述處理器處理得到所述機床生產(chǎn)工件的CPK值。
【文檔編號】B23Q17/00GK103909443SQ201310007873
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月9日
【發(fā)明者】朱海峰 申請人:斗山機床（煙臺）有限公司