ICS 25.080.01 J 50
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T 40804—2021/ISO 26303:2012
金属切削机床加工过程的短期能力评估
Short-term capability evaluation of machining processes on metal-cutting
machine tools
(ISO 26303:2012,Machine toolsShort-term capability evaluation of
machining processes on metal-cutting machine tools,IDT)
2021-10-11 发布
2022-05-01实施
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/T 40804—2021/ISO 26303:2012
目 次
前言引言 1
范围规范性引用文件 术语和定义符号
2
3 4
4.1 大写字母 4.2 小写字母 4.3 希腊字母预先说明短期能力评估程序 6.1 总则 6.2 协议 6.3 预热程序 6.4 调整 6.5 生产 6.6 测量 6.7 计算和分析 影响短期能力评估的因素 7.1 总则· 7.2 热影响 7.3 测量不确定度的影响 7.4 统计分析的影响附录A（资料性附录） 与统计评估有关的补充资料附录B（规范性附录）协议表附录C(规范性附录) 分析表附录D(资料性附录) 短期能力协议和分析实例参考文献
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.. .........
V
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32 GB/T 40804—2021/ISO 26303:2012
前言
本标准按照 GB/T 1.1一2009 给出的规则起草本标准使用翻译法等同采用ISO 26303:2012《机床金属切削机床加工过程的短期能力评估》。 与本标准中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下：
GB/T 10610一2009　产品几何技术规范（GPS）表面结构　轮廓法　评定表面结构的规则和方法(ISO 4288:1996,IDT)。
本标准做了下列编辑性修改：
修改了标准名称；一修改了图2中引用章条编号的错误; 一将 4.2中下文未引用的符号 Sg,act替换为 Sact；一将 A.3中错误使用的符号 △Xk修改为 △X。。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国金属切削机床标准化技术委员会(SAC/TC 22)归口。 本标准起草单位：武汉重型机床集团有限公司、国家机床质量监督检验中心、厦门美科安防科技股
份有限公司、重庆机床集团有限公司、吉林大学、北京工业大学、上海理工机电检测技术研究院、安庆机床有限公司、广东特华科技有限公司、广东满亚科技有限公司、江门市乙丙丁机械有限公司。
本标准主要起草人:徐皓莉、桂林、黄祖广、张维、赵明、邹小堤、李君晓、陈妍言、陈家平、喻可斌、 李国发、刘志峰、李书林、翁维桓、王云飞、洪波、张元林、宿士乔、梁荣富。
I GB/T 40804—2021/ISO 26303:2012
引言
加工过程的短期能力评估与采用GB/T 17421（所有部分)和其他机床相关标准的机床性能测试方
法相比，是一种不同的机床评价方法，主要区别在于短期能力评估通过加工一批试件并注明相关影响因素和统计条件以及根据测试获得的数据对试件质量进行分析。
本标准的制定是为了使尽可能多的对此感兴趣的有关各方能够获得这些信息。 对于大批量生产,除了机床性能测试外,还经常采用短期过程能力评估以及能力测试。事实上，机
床用户越来越多地在他们的活动中使用统计过程控制(SPC)技术,并经常要求机床制造厂/供应商也成为系统供应商，赋予他们加工过程的责任
过程管理中的统计方法包含在ISO 22514（所有部分)中。 由于缺乏公认的国家标准,对于基于通过加工特定工件进行能力测试的机床验收，每个用户所陈述
的要求和方法有很大的不同。因此,在验收测试期间长的讨论和适应过程通常是必要的,这会延迟机床交付给客户,并导致大量相关的时间和成本支出。本标准为机床验收时加工过程的短期能力测试提供了统一的程序。本标准介绍了：
某一给定过程的短期能力，包括所测试的机床、加工过程、所使用的刀具和夹具，以及工件的性能; 相关机床性能指标的估算。
本标准遵守并符合 ISO 22514（所有部分)的规定。ISO 22514-3 中规定的术语“过程性能”对应于本标准中的术语“短期能力”。“短期能力”这个术语已经在机床行业广泛使用多年,因此,本标准仍然继续使用这个术语。
结合统计评估,许多影响因素显著地限制了机床变化所涵盖的公差区间的比例。因此,机床能力指数应与测试条件和要求的公差范围一起指定。
1 GB/T 40804—2021/ISO 26303:2012
金属切削机床加工过程的短期能力评估
1范围
本标准规定了金属切削机床验收时通过加工规定试件测定机床加工过程的短期能力（即间接测试）
的方法,并对试验条件、采用的测量系统和对机床的相关要求给出了建议。
本标准与描述过程管理统计方法的 ISO 22514（所有部分)是一致的,并涉及这些方法在机床和试
件批量加工中的具体应用。本标准既不包括通常在测试精度之前进行的功能测试，也不包括对机床安全条件的测试。
附录A提供了与统计评估有关的补充信息，短期能力测试的协议表和分析表见附录B和附录C，
附录D则是举实例说明。
注1：直接测试的目的在于研究单台机床的性能,如几何或定位精度。短期能力评估是为了证明一台机床有能力完
成一个特定的加工任务，因此，短期能力测试只关注已加工的产品。这意味着直接测试方法更适合于确定机床的误差源并据此对生产中广泛使用的机床进行结构性改进；短期能力测试不太适合于检测机床的误差源。 因此，金属切削机床通过加工过程短期能力评估来验收更适合以加工特定工件为主的专用机床，如生产线的工作站,每个工件加工时间小于10 min,这样每班至少加工出 50个试件，小于此数将会使统计的不确定性大大增加。短期能力评估也可以在通用机床上进行,如满足上述统计要求的用于大批量生产的加工中心。
注2：“短期能力”是在机床行业已广泛使用的术语，与ISO22514-3:2008规定的术语“过程性能”对应。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件
ISO 4288产品几何技术规范（GPS）表面结构:轮廓法　评定表面结构的规则和方法［Geomet- rical Product Specifications （GPS)Surface texture: Profile method-Rules and procedures for the assessment of surface texture]
ISO 22514-3:2008过程管理中的统计方法能力和性能　第 3 部分:基于离散零件测量数据的加工性能研究(Statistical methods in process management一Capability and performance一Part 3:Ma- chine performance studies for measured data on discrete parts)
ISO/TR 22514-4:2007　过程管理中的统计方法　能力和性能　第 4 部分:过程能力评估和性能测量(Statistical methods in process management-Capability and performance-Part 4:Process capa- bility estimates and performance measures)
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
短期能力short-term capability 制造单元在规定的置信水平和公差范围内，生产出特定零件的能力，此概念主要应用于批量生产。 注1：制造单元可以是一台单独的机床、多主轴机床的一个主轴、生产线上的一个工作站等。 注2：过程能力在ISO/TR 22514-4:2007中2.2.1的定义是:对一个处于统计控制状态或稳态的过程输出产品的特
性的统计评估，用来描述过程能够实现满足要求特性产品的能力。
1 GB/T 40804—2021/ISO 26303:2012
注 3：在本标准中,短期能力指数C。和Csk评定是假设考虑的特性值处于正态分布。如该假设不满足，用短期极差
值Rv.s和Rv.sk评定代替短期能力指数。
注4：本标准符合ISO 22514（所有部分)的规定。但是,ISO 22514-3中规定的术语“过程性能”对应于本标准中的术
语“短期能力”。术语“短期能力”在机床行业已经广泛使用,因此,本标准维持这一术语。
3.2
短期能力指数short-term capability index C. 测量值的规定公差与量化测量值分布的标准偏差的比值。 注：测量值也称为特性值。
3.3
有偏移的短期能力指数critical short-term capability index C sk 在考虑平均值位置条件下,测量值规定公差与量化测量值分布的标准偏差的比值。 注1：如测量值的平均值处于公差带的中心处,这称为中心分布,如平均值未处于公差带的中心,这称为偏移分布
中心分布与偏移分布之间的关系,见 A.1。 注 2：测量值也称为特性值。
3.4
短期极差值 I short-term range value Rv,s 测量值的极差与其规定公差的比值。
3.5
有偏移的短期极差值critical short-term range value Rv,sk 在考虑平均值的位置条件下,测量值的范围与其规定的公差的比值。
3.6
控制图control chart 通常将样本统计量值系列按时间顺序或样本编号顺序绘制的并标出上下控制限的波形图。 ［ISO 5667-14:1998,定义 3.10]
3.7
单值控制图individual control chart 用样本中的单个观测值评估和监察过程水平的计量控制图。 [GB/T 3358.2—2009,定义 2.3.15]
3.8
控制限 control limit 控制图中用以判定过程稳定性的直线。 [GB/T 3358.2—2009,定义 2.4.2]
3.9
下规范限 lower specification limit 规格界限,用来定义质量特性可能具有并仍然被认为是合格的最低值。 [ISO 22514-1:2009,定义 2.1.13
3.10
上规范限 upper specification limit 规格界限,用来定义质量特性可能具有并仍然被认为是合格的最高值。 ［ISO 22514-1:2009,定义 2.1.12] 2 GB/T 40804—2021/ISO 26303:2012
4符号
4.1 大写字母
c Ck C. C s.nom Csk C sk,nom Cact K; U UcL.si UcL.sj U s. R Rv.s Rv,s,nom Rv.sk Rv,sk,nom 有偏移的名义短期极差值 T
能力指数有偏移的能力指数短期能力指数（对应于 ISO 22514-3:2008中的过程性能指数 Pm）名义短期能力指数有偏移的短期能力指数有偏移的名义短期能力指数实际能力指数第i等级(直方图) (测量或能力指数的)不确定度标准偏差s；的上控制限平均值，的上控制限上规范限极差短期极差值名义短期极差值有偏移的短期极差值
公差能力评估最小可用公差标准偏差s；的控制下限平均值；的控制下限下规范限
T min L cL.si LcL.sj L sL
4.2 小写字母
平均值的偏移进给速度测量的编号测量组的编号组内测量的编号控制图中零件组的编号评估零件的数量制造零件的数量等级号(直方图) 必要零件数量的最小值测量设备的分辨力标准偏差估计值样本(组)的平均标准偏差估计值偏移分布的样本标准偏差估计值
e f i j k m n n mp nk n min r s S s'
3 GB/T 40804—2021/ISO 26303:2012
测量(计量)系统的标准偏差估计值实际过程标准偏差估计值第i个样本(组)的标准偏差估计值制造时间总制造时间总体平均值（50次测量）偏移分布的总体平均值组平均值α;的平均值第i个测量值第i个测量值(偏移修正后) 第k类的等级上限(直方图) 第个样本(组)的平均值最大值最小值
$g S act s; t m t tot x 3' α α; Ci,T Cu.k a; C max C min
4.3 希腊字母
X tot, T X tot, W aX td X td,w X td,perm aXa aX a.exp △du △di △d. △Xk △Xk.k △X. △X. △XI △Vamb △Vamb,max 最大环境温度梯度
总偏移(对所有值) 每个工件的总偏移热漂移导致的偏移每个工件热漂移导致的偏移每个工件允许的热漂移导致的偏移刀具磨损导致的偏移由于刀具磨损导致的预期偏移最大值和公差上限之间的距离最小值和公差下限之间的距离极限值与公差限值的临界距离等级带宽(直方图) 等级界限(直方图) 平均值到公差限值的临界距离平均值到公差上限的距离平均值到公差下限的距离环境温度梯度
总体平均值温度测试开始时的环境温度最高温度最低温度总体标准偏差总体标准偏差估计值热时间常数偏移分布的偏移率
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