夏超國(guó) 趙明炯

（湖北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，湖北 十堰442000）

0 引言

康明斯NTA855缸蓋生產(chǎn)線(xiàn)是從日本三菱公司引進(jìn)的4臺(tái)M－1050臥式加工中心，目前該中心主要是對(duì)缸蓋的全工序進(jìn)行加工。其控制采用的是FANUC 16i－MB數(shù)控系統(tǒng)，伺服軸包括工作臺(tái)左右移動(dòng)軸（X軸）、主軸箱方向上下移動(dòng)軸（Y軸）、立柱前后方向的Z軸以及工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)夾緊的B軸，采用分布式I／O。每臺(tái)設(shè)備的刀具容量為40把，在設(shè)備上配備了讀取刀柄上BULLUFF ID芯片內(nèi)刀具相應(yīng)信息的軟硬件刀具管理系統(tǒng)，可將讀取的信息錄入加工中心刀具管理系統(tǒng)進(jìn)行刀具管理。

1 雷尼紹測(cè)頭對(duì)缸蓋的在線(xiàn)診斷

為滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)加工精度和效率越來(lái)越高的要求，很多數(shù)控機(jī)床上配備雷尼紹（RENISHA W）公司的測(cè)頭。雷尼紹的機(jī)床測(cè)頭按功能可分為工件檢測(cè)測(cè)頭和刀具檢測(cè)測(cè)頭；按信號(hào)傳輸方式可分為硬線(xiàn)連接式、感應(yīng)式、光學(xué)式和無(wú)線(xiàn)電式4種。在缸蓋加工中心OP70上配備有2個(gè)雷尼紹光學(xué)式測(cè)頭，主要是對(duì)工件進(jìn)行在線(xiàn)檢測(cè)，一個(gè)是用來(lái)檢測(cè)工件底面的厚度，在刀庫(kù)中定義的刀號(hào)為T(mén)8，另一個(gè)是用來(lái)檢測(cè)工件導(dǎo)管孔的位置度，在刀庫(kù)中定義的刀號(hào)為T(mén)9。

設(shè)備在終驗(yàn)收試切時(shí)，當(dāng)RENISHA W測(cè)頭T8對(duì)工件底面檢測(cè)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出了3077（LI MIT OVER［－］）底面尺寸偏小的報(bào)警信息，設(shè)備便運(yùn)行到安全的第二參考點(diǎn)位置停住。根據(jù)3077報(bào)警信息的提示，對(duì)工件底面厚度進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)工件底面厚度超差0.2 mm。正是由于RENISHA W測(cè)頭的在線(xiàn)診斷，才防止了一批廢品的產(chǎn)生，保證了缸蓋后工序的精加工精度。以下對(duì)RENISHA W測(cè)頭的工作過(guò)程及其對(duì)故障的在線(xiàn)診斷作具體說(shuō)明。

當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)RENISHA W測(cè)頭T9在缸蓋的2個(gè)排氣孔和2個(gè)進(jìn)氣孔上選取4點(diǎn)（X軸上取2個(gè)點(diǎn)，Y軸上取2個(gè)點(diǎn)），調(diào)用測(cè)量子程序O8817，對(duì)一缸和六缸導(dǎo)管孔的位置進(jìn)行測(cè)量，共要測(cè)量8個(gè)導(dǎo)管孔，將測(cè)量的結(jié)果取平均值，與理論值進(jìn)行比較優(yōu)化，以某一個(gè)孔為基準(zhǔn)，然后算出另外4個(gè)缸的進(jìn)排氣導(dǎo)管孔的位置，保證導(dǎo)管孔的位置度在3.33～3.73 mm范圍內(nèi)。當(dāng)檢測(cè)到工件孔的位置度超差時(shí)，調(diào)用專(zhuān)門(mén)的子程序N99進(jìn)行故障診斷，提示報(bào)警信息。這時(shí)設(shè)備回到安全的第二參考點(diǎn)位置停住，不再進(jìn)行下一工序的加工。若工件尺寸合格繼續(xù)下一道工序的加工。

RENISHA W測(cè)頭T8是在工件的底面上選取2點(diǎn)，對(duì)工件平面厚度進(jìn)行測(cè)量，調(diào)用測(cè)量和比較子程序O9106和O9206將測(cè)量的結(jié)果取平均值與理論值進(jìn)行比較，根據(jù)測(cè)量結(jié)果偏差來(lái)判定工件底面尺寸是否超差，當(dāng)工件底面厚度超差時(shí)，調(diào)用二段專(zhuān)門(mén)的程序N077和N088進(jìn)行故障診斷，提示工件底面尺寸偏小和偏大。這時(shí)設(shè)備回到安全的第二參考點(diǎn)位置停住，不再進(jìn)行下一工序的加工。這樣通過(guò)雷尼紹測(cè)頭對(duì)零件導(dǎo)管孔和底面的在線(xiàn)檢測(cè)，有效地避免了零件加工出廢品。

以下將對(duì)檢測(cè)缸蓋底面厚度的雷尼紹測(cè)頭T8的程序作簡(jiǎn)單說(shuō)明：

N21 T8

／G90 G59 G0B180.M10 M11

IF［＃1007EQ1.］GOTO28（NO.SENSOR）

M43（SENSOR.ON）

M90

G90G59 G0 X52.5 Y－86.5Z－475（POINT－1）

Z－604.8

M98P9106（TOUCHI.SUB）

＃553＝＃118

G4

G90G59 G0 X802.5 Y－86.5Z－604.8（POINT－2）

M98P9106（TOUCHI.SUB）

＃554＝＃118

M98P9206

N28 M22

M44（SENSOR.OFF）

G0Z－475

M91

G91G30P2 G0 Y0.Z0.M19 M366

O9206（T9－TOUCHI SENSON SUB）

＃119＝［＃553＋＃554］

＃560＝＃119／2（－835.0）

＃560＝＃560＋＃562

＃561＝＃560－＃559

M98 P9216（DATA MEMORY＊＃553，＃554，＃560）

IF［＃1015EQ1.］GOTO 033（NO WORK）

IF［＃561 LT－0.2］GOTO 077

IF［＃561 GT－0.2］GOTO 088

（…..ERROR…..）

N77

G91 G30 P2 G0 Z0

＃3000＝77（LI MIT OVER［－］）

M02；

N88

G91 G30 P2 G0 Z0

＃3000＝88（LI MIT OVER［＋］）

M02；

2 刀庫(kù)機(jī)械手程序的完善

在缸蓋加工中心設(shè)備終驗(yàn)收的過(guò)程中，OP30在自動(dòng)加工時(shí)，T15號(hào)刀具在返回時(shí)被放在了T32號(hào)刀杯中（T15號(hào)刀具在返回時(shí)正常應(yīng)該被放在T15號(hào)刀杯中），此時(shí)PMC程序沒(méi)有出現(xiàn)報(bào)警信息，這是該加工中心刀庫(kù)程序一個(gè)不完善的地方。當(dāng)T32號(hào)刀具返回時(shí)，機(jī)械手仍將T32刀具放回了已經(jīng)有了T15號(hào)刀具的T32號(hào)刀杯中，導(dǎo)致T32號(hào)刀具跟T32號(hào)刀杯中的T15號(hào)刀具相撞。刀庫(kù)也沒(méi)有檢測(cè)出T32號(hào)刀杯中已經(jīng)有了T15號(hào)刀具，設(shè)備沒(méi)有發(fā)出報(bào)警信息，這是該加工中心刀庫(kù)程序另一不完善的地方。隨后查看了其他3臺(tái)加工中心的PMC程序，發(fā)現(xiàn)編制的PMC程序是相似的，也存在以上的問(wèn)題。針對(duì)這2個(gè)不完善之處，對(duì)4臺(tái)加工中心的PMC程序做了如下幾個(gè)方面的完善：

在ATC動(dòng)作時(shí)，從NC中讀取刀具信息。在讀取主軸、待刀位、舊刀具信息的程序中增加了ATC循環(huán)的信號(hào)R303.0，在ATC循環(huán)時(shí)通過(guò)R303.0信號(hào)的斷開(kāi)，禁止讀取刀具信息，防止ATC動(dòng)作時(shí)刀庫(kù)出現(xiàn)誤動(dòng)作，程序如圖1所示。

圖1 刀具校正程序

其中 R0897.7、R0897.6、R0897.5、R0897.4分別為刀庫(kù)中主軸刀具和待刀位刀具信號(hào)，R0897.2 R、0897.1、R0897.0為舊刀具、待刀位刀具、主軸上刀具信號(hào)。

除了原程序中檢測(cè)刀杯內(nèi)有無(wú)刀具的開(kāi)關(guān)信號(hào)外，首先是保證主軸上刀具要返回的刀位為空刀位，同時(shí)還在程序中增加了要返回的主軸上刀具刀號(hào)異常檢測(cè)信號(hào)。R855.0為刀庫(kù)上舊刀具刀號(hào)信息，R856.7為要返回主軸上的刀號(hào)異常檢測(cè)信號(hào)，R855.0的信號(hào)串聯(lián)在R856.7的程序中，將刀庫(kù)中舊刀具信息及主軸上刀具信息均跟C0002中信息進(jìn)行比較，一旦R856.7發(fā)出了刀具刀號(hào)異常信號(hào)，確認(rèn)要返回刀庫(kù)位置的刀具返回時(shí)異常，R856.7的信號(hào)串聯(lián)在A15.6中，A15.6線(xiàn)圈吸合向系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)（A15.6為刀具返回異常報(bào)警信號(hào)）。

通過(guò)對(duì)4臺(tái)加工中心機(jī)械手以上PMC程序的完善，經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)踐檢驗(yàn)，從2006年2月至今，機(jī)械手再也沒(méi)有出現(xiàn)此類(lèi)故障，證明以上PMC程序的完善是成功的。

3 結(jié)語(yǔ)

缸蓋加工中心應(yīng)用FANUC 16i－MB為控制系統(tǒng)，整個(gè)缸蓋加工工序在這4臺(tái)加工中心上全部完成，在大馬力機(jī)加工設(shè)備中零件加工質(zhì)量是最穩(wěn)定可靠的。刀具管理系統(tǒng)的成功應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了刀具信息的系統(tǒng)管理，使數(shù)控機(jī)床的刀具管理上了一個(gè)新臺(tái)階，對(duì)今后的設(shè)備維護(hù)及設(shè)計(jì)具有廣泛而深遠(yuǎn)的意義。

［1］FANUC Series 16i－MODEL B參數(shù)說(shuō)明書(shū)

［2］龔仲華.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修500例.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004