溫承欽 張 睿

(重慶公共運輸職業(yè)學(xué)院，重慶 402247)

筆者集團(tuán)公司某工廠發(fā)動機(jī)缸體和缸蓋等加工設(shè)備以ENSHU臥式加工中心為主，為改善工藝，提高質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，降低廢品率，增加利潤，對工廠內(nèi)的一部分ENSHU臥式加工中心匹配安裝了MARPOSS工件測量系統(tǒng)。尤其是2車間全部應(yīng)用MARPOSS產(chǎn)品。然而2015年7月至2016年3月，MARPOSS工件測量系統(tǒng)硬件探針測頭等故障46次，這些故障造成設(shè)備停機(jī)時間長達(dá)194 h，平均故障修復(fù)時間4.2 h，嚴(yán)重影響現(xiàn)場設(shè)備的開動率和經(jīng)濟(jì)效益。對這些停機(jī)進(jìn)行簡單統(tǒng)計分類，其中直接硬件問題引起停機(jī)：由于發(fā)射器等硬件不良引起停機(jī)26次，共136 h，占探針測頭總停機(jī)時間的72%；分別為發(fā)射器不良引起停機(jī)16次，測頭不良引起停機(jī)7次，探針?biāo)蓜油C(jī)3次。與加工工藝其他相關(guān)因素引起停機(jī)：由于機(jī)床本身變化(如A、B軸間隙不良)導(dǎo)致探針測量報警停機(jī)7次，共40 h，占探針測頭總停機(jī)時間的20%。由于故障的停機(jī)給工廠帶來巨大的損失，本文就出現(xiàn)的故障及可能存在的故障進(jìn)行分析探討，采取有效措施，減少了故障及停機(jī)時間。

1 MARPOSS工件測量系統(tǒng)硬件組成與原理

工廠內(nèi)的MARPOSS探針，主要有L形探針和直線型探針，下面以直線型探針為例闡述探針組成及測量原理。 在典型的應(yīng)用中，直線型探針主要由發(fā)射器(WRP)、測頭(T25/TT25)、加長桿、測桿、接收器(WRI)、紅外遙控器等組成，如圖1、2。

工作原理：探針測量桿接觸工件觸發(fā)T25/TT25(微動開關(guān))產(chǎn)生變化的信號，通過發(fā)射器WRP傳送給接收器，接收器再傳送給機(jī)床NC控制器[1]計算出工件坐標(biāo)與尺寸。具體執(zhí)行：當(dāng)探針測量桿接觸到工件時，探針會有信號變化，接收器接收到變化的信號后，將信號直接傳遞給NC(SKIP信號，屬于高速信號HDI，探針接收器線直接接到NC的JA40上)，屬于G31的外部觸發(fā)信號；G31是跳轉(zhuǎn)指令，通常只用于測量功能，需要外部輸入信號，輸入信號的地址是X4.7；跳轉(zhuǎn)信號接通時的坐標(biāo)值被存儲在用戶宏程序#5061～#5064 (分別對應(yīng)X、Y、Z、第4軸)中；NC利用探針觸發(fā)時存儲記錄的坐標(biāo)值[2]，完成工件相關(guān)尺寸的計算。

WRI與CNC之間信號交互：CNC為WRI提供電源、啟動信號并接收WRI發(fā)出的錯誤信號、電量預(yù)警信號及測量過程中產(chǎn)生的SKIP信號，如圖3。

2 運行中出現(xiàn)的典型故障及問題解決

2.1 直接硬件故障引起停機(jī)

2.1.1 發(fā)射器故障原因及解決方案

發(fā)射器故障現(xiàn)象、原因及采取措施見表1。

2.1.2 測頭故障原因及解決方案

T25/TT25測頭故障原因：由于使用頻繁導(dǎo)致電阻值增加，測量不靈敏。措施：測量其阻值，進(jìn)行預(yù)判，正常阻值范圍為2～6 Ω[3]。

PLUG測頭故障原因：傳感器靈敏度下降，導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確。電池盒蓋太松，致使電池接觸不良，測頭連接超時。措施：在電池安裝處增加海綿，減小電池晃動量。

2.1.3 探針?biāo)蓜釉蚣敖鉀Q方案

故障原因：探針各連接處安裝力矩不明確、不規(guī)范。措施：明確安裝力矩要求，使用扭矩扳手復(fù)緊；容易松動處用螺紋膠進(jìn)行緊固[4]。

表1

2.2 與加工工藝相關(guān)因素引起停機(jī)

主要集中在BBLKOP60AB、BHDOP110B。原因：由于在加工工藝尺寸里，對如何應(yīng)用探針測量的認(rèn)識不足，誤認(rèn)為探針硬件有問題，進(jìn)而更換各硬件(如發(fā)射器、T25、接收器、電纜等)，造成多次長時間停機(jī)。其根本原因是B軸A軸渦輪蝸桿間隙過大[5]，誤認(rèn)為探針測量不準(zhǔn)確。措施：增加探針防錯報警，即探針測MASTER值與最初設(shè)定值比較，超過工差設(shè)備報警；增加B軸旋轉(zhuǎn)程序，加工前，B軸先旋轉(zhuǎn)15°，再轉(zhuǎn)回到0°；增加A軸旋轉(zhuǎn)程序，加工前，A軸先旋轉(zhuǎn)超過5°，再轉(zhuǎn)回到5°；探針重復(fù)測量精度驗證及伺服誤差跟蹤。

3 維修人員維修過程中存在的問題及對策

3.1 問題

(1)探針狀態(tài)判斷困難。

(2)探針更換過程順序需要進(jìn)一步細(xì)化。

(3)打跳動、垂直度、刀補(bǔ)具體要求不明確。

(4)電池消耗過快。

(5)發(fā)射器進(jìn)液。

(6)玻璃破碎。

3.2 對策

(1)遵循由簡單到復(fù)雜排故原則，對探針狀態(tài)是否良好進(jìn)行判斷：探針外觀檢查：各連接有無松動、發(fā)射器是否進(jìn)液、玻璃護(hù)罩是否完好、發(fā)射器接收器的LED指示燈狀態(tài)、利用M46 M47指令判斷發(fā)射器與接收器通訊是否正常；清理探針、POT、主軸端面、MASTER，重新G279校零，重新測量；工件重復(fù)性測量驗證：同一工件反復(fù)上料、夾具夾緊松開，測量10遍，觀察測量極差；T25/TT25測量電阻值[6]，正常范圍為2～12 Ω。

(2)探針維修過程細(xì)化

更換發(fā)射器WRP：解除配對→拆裝(更換密封)→配對→更新序列號→調(diào)跳動、垂直度、打刀補(bǔ)→校零→密封膠密封→空運轉(zhuǎn)→加工驗證[7]。

例：更換WRP，組裝完直接去打跳動、垂直度、刀補(bǔ)，若無法進(jìn)行配對，再次更換WRP，這樣就增加了維修時間[8]。

更換T25、TT25、加長桿、探針：拆裝(更換密封)→調(diào)跳動、垂直度、打刀補(bǔ)→校零→密封膠密封→空運轉(zhuǎn)→加工驗證

(3)打跳動、垂直度、刀補(bǔ)具體要求

探針的跳動、垂直度、刀補(bǔ)值對探針的測量精度有很大影響。當(dāng)更換探針發(fā)射器、T25/TT25、加長桿、測量桿時，需要重新打跳動、垂直度、刀補(bǔ)值。

打刀補(bǔ)、垂直度、跳動順序：先調(diào)整跳動，再打垂直度，最后去刀具打刀補(bǔ)值。具體要求如表2。

直線型探針L型探針打刀補(bǔ)位置測量桿紅寶石頂端測量桿紅寶石中心位置垂直度要求N/A<0.05 mm打跳動位置測量桿紅寶石T25/TT25金屬外殼跳動要求<0.05 mm<0.05 mm發(fā)射器頂絲頂絲分兩類,易混。斜頂絲4個:緊固頂緊;直頂絲4個:調(diào)整跳動頂絲分兩類,易混。斜頂絲4個:緊固頂緊;直頂絲4個:調(diào)整跳動

(4)電池消耗快：PTII選取5臺設(shè)備，統(tǒng)一更換電池，后續(xù)跟蹤記錄3次。

(5)發(fā)射器進(jìn)液：在發(fā)射器外面涂密封膠；更換電池時，吹干電池蓋殘液；探針密封性檢測。

(6)發(fā)射器玻璃碎：更改測頭在刀庫內(nèi)位置；在發(fā)射器外面增加尼龍護(hù)罩。

4 結(jié)語

通過工廠內(nèi)的MARPOSS工件測量系統(tǒng)硬件組成原理進(jìn)行研究，針對其出現(xiàn)過的問題進(jìn)行統(tǒng)計分析、識別，結(jié)合工廠實踐及自身水平采取相應(yīng)措施，使故障得到有效控制，工廠內(nèi)幾百套MARPOSS工件測量系統(tǒng)硬件部分平均故障修復(fù)時間MTTR下降到小于3.5 h，故障停機(jī)時間同比下降27 h，備件費用同比下降40%。

[1]張靖靖,王福元.整體葉輪數(shù)控電解加工在線測量系統(tǒng)設(shè)計[J]. 制造業(yè)自動化,2017,39(2):52-56.

[2]梁海澄.基于無線技術(shù)的數(shù)控機(jī)床在機(jī)測量系統(tǒng)探究[J]. 科技展望， 2015(23)：113.

[3]王子龍,盧紅,吳強(qiáng),等.一種非接觸式的精密主軸回轉(zhuǎn)誤差測量系統(tǒng)[J]. 湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2014(5):26-29,42.

[4]張凱.加工中心工件測量系統(tǒng)在FANUC中的應(yīng)用[J]. 機(jī)械工人：冷加工,2012(15):78-79.

[5]馬躍,曲淑娜,周源.精密加工中心主軸熱誤差測量技術(shù)的研究[J]. 組合機(jī)床與自動化加工技術(shù),2011(9):47-50.

[6]孫宏強(qiáng),楊梅,岳彥芳.基于加工中心的在機(jī)測量系統(tǒng)[J]. 制造技術(shù)與機(jī)床,2010(2):117-119.

[7]盧國綱.廣泛用于機(jī)床行業(yè)的SONY位移測量系統(tǒng)[J]. 機(jī)械工人：冷加工,2008(6):18-19.

[8]王彪,史文彬.加工中心在線測量的系統(tǒng)連接[J]. 組合機(jī)床與自動化加工技術(shù),2007(4):45-47,51.