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1、毕业设计(论文)外文资料翻译系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 量化控制机床精确度、性能、可用性的一个全面方法摘要：随着当今不断对数控机床改善精确度和提高材料去除率需求的日益增加，数控机床制造商和用户在供应和维护具有高精度和好性能的数控机床方面存在着一定的压力。虽然一些机床用户已经 “检查”了自己的机器，但是没有一套正规的方法去全面衡量机床的性能，精度和可用性。这篇论文将确定现代数控机床的关键性能指标，并强调理解机床的能力在技术上的困难。为了解决这个问题，这篇论文将呈现一个新的测量，分析和控制整体机床能力的方法，并解释机器绩效评估、优化和监测机器(MPEOM)的理念和过程。
2、本文也说明了再考虑到工具计量融入现代制造系统的进程条件下，传统的“精益”技术是如何简化复杂的机床计量面积。关键词：精益生产，计量和测量，可持续制造精密加工，条件，监测I :引言许多高精度制造商都知道在其对成本及保持竞争力的过程和影响中存在着许多问题领域。虽然质量，性能和可用性水平可能会以某种形式来衡量，但是数据只能代表在制造工艺过程中根本的问题症状。结果导致制造商通常会采取过程改进的“精益”战略，如实施看板，持续改善， TPM和六西格玛以提高组织效率和整体设备效率（OEE），吉本斯 1。不幸地是由于复杂的机床系统和整个行业人才技术的缺乏，这个过程的改善往往只停留在机床水平。所以通过评估加工能力
3、的过程，存款保险263003-1 （五）利用其机床的可靠性，可用性和能力，间接衡量了性能。由于使用统计过程的批量制造控制（SPC0）这种方法运用于汽车行业发展，尤其是适合于批量生产。一个特定过程的短期能力可以评价，但过程是否应该改变或不同地区的机器须具有资产能力已不为人所知。1.1 机床的复杂性虽然数控机床在不断增加其灵活性和功能，但增加了的复杂性使许多终端用户不得不努力紧跟技术。当机床的性能出现问题时，不仅问题通常是未知的，而且确定问题的方法也是模糊的。这就产生了许多基于非事实或不明信息基础上的假设，并在各有关部门大量泛滥。因此，设备从组织质量体系中分离出来。图1说明了一个典型的制造系统，在
4、这个系统中所有其他进程由一些视觉和听觉上的“精益”系统管理。机床进入该系统的接口往往是忽略不计。图1 制造过程管理在许多情况下，机床在执行定期航班服务和校准活动的过程中，会维持其性能，但建议使用由原始设备制造商或质量体系提供的。然而，由这些行动所产生的增值往往是未知的，而且潜在的价值也极其渺小。一个原设备制造商可能不希望强调他们机器的失败，因为机器上的失败表明非可靠性，而且任何终端用户生成系统需要高水平的知识为其提供全面的研究。例如，公司机器具有线性精度会定期重新调整到国际标准组织标准230-1 。这种情况给出了一条信息，但从所需的组件输出中隔离出来，其价值何在?如果线性补偿的意思是它通过校准
5、，那么这是不是意味着纠正其固有的机器角或直线度误差?如果这些问题得不到机械维护，机器最终不能产出正确的部分，即使有证书证明其“能力”。因此，机床往往得不到优化，迫切需要注意那些发生过一次失败事件的问题，因为类似问题还在出现，如产品质量故障或损失。在这些情况下，原因是不能非常确定的，就如同“补丁”被应用大火扑灭机器重新投入生产。重新处理的部分处通过补偿被应用到部分项目或者不必要的机床组件代替如滚珠丝杠系统，这样的例子或做法是很常见的。这两种情况的根本原因是问题从来没有被找出来，进而也得不到解决，再次发生类似情况就不可避免。以下部分说明了机床如何分类和如何从整体上分析其性能。1.2 机床的特点机床
6、可以分解成三个制约其整体能力的一般特点：机械特性电子/电气特性计量特性以上的特点，通常是分别对待的，并彼此分离。从历史上看，这三个职能已经由不同的机器设计部门和不同的最终用户维修部门处理。这些特征的影响直接作用机床性能特点：电源速度精确度和可靠性当调查这三个特点之间的关系时，（ Figure. 2 ）为提高OEE，这些性能特点不能隔离对待，就显得很明显了。Fig. 2. 机床 - OEE的矩阵通过利用技术，如以实玛利（Ishikawa）指定的骨根源分析2，这个矩阵可以用来帮助确定关键领域的不合格。一旦所有不符合的重要来源被确定，我们就需要一个解决和控制它们方法。1.3 总生产维修（TPM）和六
7、西格玛20多年前中岛【3】提出了总预防性维护的概念。当时认为现代技术的有效应用只能通过人来实现，开始于该技术的运营商和维护者，而不是仅通过系统独立完成。TPM被视为“精益”的改进方法，建立一个有利的工具去利用真正的操作效能。六西格玛最初是20世纪80年代由美国摩托罗拉所提出的一种经营管理策略。其目的在于通过包括统计过程控制，改善经营方法和管理系统的一套方法来提高制造工艺，产品和服务质量。TPM和六西格玛在改善OEE的一个车间和组织的角度有类似的目标和框架，但是这些技术实施于现在的机床的方法目前尚不得而知。桑德斯为解决这个问题已经做出了尝试。这是一个典型的采用分层的金字塔系统把制造过程中分解到门
8、控过程。在六西格玛方法论的中心是DMAIC （定义，测量，分析，改进，控制）模型，在那里创建出项目团队解决具体问题以达到六西格玛的性能水平。可以看出另一方面TPM可以用多种方式实施，但没有正式定义的方法作为实施的高精密机床行业标。据认为，尽管TPM和六西格玛在战略方面的联系已经非常接近，但前者主要关注质量问题而后者更多是可靠性。通过运用应用于TPM和六西格玛的技术，我们可以提出一种建立和不断提高机床的能力的方法。以下部分介绍了此方法通过一台机床服务和基于组织的校准如何实施这样一个系统。这种方法一直是从别人的工业经验来看的，认为单独实施的“经典”精益方法会定期失败。原因是最终用户是不可能提供的大
9、量的财力，人力和技术要求。因而被开发的战略需要一个简单而有效的制度，来方便任何制造单元，不论大小，位置和复杂性。该系统称为MPEOM ，已应用到全光谱范围从小型手动车床到非常大的多轴龙门机床工具机，并在下一节介绍。2 MPEOM 框架MPEOM （机性能评价最佳化监视器）是一个六阶段不断完善的过程，可用于评估，优化和监测机床系统的条件。这是“精益”的工具，可以用来拉进了质量体系的机器和创建TPM的结构。如图3所示，可以看出周期。图3 MPEOM周期系统上经常使用的TPM和SIG西格玛精益战略。这是一个演化的计划，执行，检查，行动周期，也可以进行比较，以五个阶段的DMAIC流程。在本文以下部分将
10、解释的MPEOM 过程的每个阶段2.1预评估审查预评估审查汇集了制造工程师，生产，维修和机床专家。在此检讨或部分选定机零件生产和加工过程中的关键性能变量（ KPVs ）的范围内进行了分析和形式化。这次会议的成果包括：可靠性或机器分类为准确性偏见机器的性能作出澄清要求确定在特定的零件/过程 审计/测量行动一个计量指标的基础上机组态测量设备的要求2.2机器状况评估一旦机器已设定的目标，之后就是审核。在审核关键的机械时，电气/电子和计量机的特点，被审计调查。这包括评估：所有主要机械部件所有主要的电气和电子元件机器轴向几何为ISO 230 - 1OEM规格机器结构的几何形状为ISO 230-1OEM规
11、格机器的测量系统，按照ISO 230 - 2本机的动态能力，按照ISO - 4人工制品精度在此评估的非侵入性的任务的实施中也包括对任何轻微的机器故障和其几何测量系统机器清晰，调整和优化。2.3 后评估审查机器上收集到的数据通过全面的报告和图表呈现给维护和生产部门的代表。机器的所有问题或容忍计量项目在评估阶段标记时不能被纠正。让步根据预算和时间用于优化和机器所需的性能水平而得以谈判。一旦协议被团队认同，就制定出了整改和优化计算机上的任何工作的计划。2.4 机器条件的优化机器的优化是MPEOM过程中的一个子周期，由四个层次组成。水平1包括的优化可以非侵入地开展，如使用传统的机械校准技术调整机床几何
12、，以及数控控制器设置的调整和一般服务行动的调整。是否应该同意，随后用2级优化这将是不够的？这将包括一个对使用的机器的部分重建和工艺要求，作为规范准则。这种纠正措施可包括关键机械部件的维修和/或重整去或重新设计。3级的优化选项，还通常提供精度高应用或在时间和成本的禁止的情况下。这将涉及硬件和软件的使用，利用体积补偿系统（VCS） ，以弥补本机的几何和定位误差，消除高达70 的其他水平的改正无效后的错误。4级仅用于时当它可以纠正所有以前的水平不能满足机床的精度和可靠性规范的要求。在这种情况下，决定将重建，重新设计或更换机器。这里的从以前在MPEOM过程阶段的信息将被视为正确的重新设计新的机械或验证
13、的规范和验收的一部分，改造和重建的机器。2.5后优化审查.在优化过程中，已收集到的机器，机械，电器和计量条件的新数据。沿着这与从最初的审计收集到的任何数据将代表机器能力“标杆”的条件。这些数据被审查和预防性维护时间表经各有关方面商定达成一致，同样是基于部分和性能要求。这将涉及到一个围棋的实施， NO-GO /维持方案。2.6围棋， NO-GO系统一个“走，不走”系统设置为机器操作员和维修人员使用，以确保机器上不产生不合格零部件和定期的故障点的监测的崩溃。该系统是基于基准收集的数据和先前确定的过程中的有关KPVs 。从机器收集的数据，并可以包括但不限于圆球杆仪，振动分析，油状态监测，人工制品探测
14、。这些测试都进行了非侵入性的实施而且是在界定的时间表运行的，在那里公差带被设置为标记，并需要干预时预测未来。3 结论虽然机床是复杂的系统，精度和可靠性方面的问题可以通过分解解决他们的主要特点而解决。采用“精益”制造哲学，它有可能涉及到整个制造工厂所有的部门对机床的性能，准确性和可用性的关键性能变量作出有针对性的决策。本文提出了这样一个战略，并已成功广泛地应用于手动和数控机床。本文所呈现的 MPEOM系统为根据生产要求严格而定义，建立和维护所需机器的特点提供了一个渠道。它是一个最佳的实践，但与不断检查过程中，使高效新技术的采用成为可能。在这个阶段，只有静态刚体错误得到解决。未来有机会分析相关的非
15、刚性体热位移，载荷，挠度等。目前在横跨整个工业频谱内也没有明确对ISO机床工具能力的指导路线。这种持续的研究工作将有助于纠正这一不足。参考文献1 吉本斯，PM（2006），“使用精益六西格玛方法提高整体设备效率” 。国际六西格玛与竞争优势. 2第2号2石川，K.（1990）;（译者：歼轰洛夫特斯）;“质量控制”3 中岛，S.（1988），全员生产维修（ TPM ），生产力，波特兰，或岛，S. （1989） ， TPM发展计划：实施全面生产维护，生产力出版社有限公司，剑桥，马萨诸塞.4 斯泰蒙迪斯（2004），六西格玛基本原理：一个完整的指南，系统，方法和工具，纽约生产力出版社.5 桑德斯，M.
16、（2007）， “白皮书 - 制造工艺的改进” ，英国雷尼绍公司.6 珀斯勒特维特， S.R.福特， DG ，激光计量和机械性能四，页379-388 ， 1999年“ 5轴体积补偿实用系统”.7 国际标准组织 230-1:1996 ，机床的测试代码 - 第1部分：经营无负载下机床的几何精度或精加工条件.8 国际标准组织230-2:2006 ，机床的测试代码 - 第2部分：定位精度和重复性的测定数控轴.9 国际标准组织，机床的测试代码230-4:2005 - 第4部分：数控机床的循环测试.10 国际标准组织， 230-7:2006 - 第7部分：几何精度的旋转轴机床的测试代码.11通过ISO 9001:2008质量管理体系 - 要求.12ISO / DIS 26303-1 ，机床 - 可靠性，可用性和性能 - 第1部分：金属切削机床加工过程的评价能力.
