遲 明

（中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東青島 266111）

0 前言

德國(guó)FOOKE三工位雙龍門CNC，采用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)，設(shè)備總長(zhǎng)60 m，主要負(fù)責(zé)加工動(dòng)車組側(cè)墻、地板、頂棚等大部件的鋁合金型材成型加工。大部件的加工，裝夾和找正非常重要，它關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和效率。該設(shè)備采用雷尼紹公司生產(chǎn)的RMP60測(cè)頭，實(shí)現(xiàn)大部件在線測(cè)量、工件坐標(biāo)系的建立等工作。

設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)一直良好，但2013年8月機(jī)床與工件發(fā)生碰撞，導(dǎo)致測(cè)頭工件坐標(biāo)系數(shù)值標(biāo)定時(shí)發(fā)現(xiàn)Y軸出現(xiàn)偏差，操作人員在進(jìn)行調(diào)試過程中測(cè)頭突然無觸發(fā)信號(hào)，進(jìn)入Trigger Logic配置模式，無法復(fù)位。從RMP在線檢測(cè)原理入手，結(jié)合故障發(fā)生過程分析故障發(fā)生的原因，并現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障排除，驗(yàn)證效果良好，并提出預(yù)防措施和規(guī)范操作要求，減少或避免同類故障的發(fā)生，以保證生產(chǎn)質(zhì)量，節(jié)省維修費(fèi)用，提高生產(chǎn)效率。

1 RMP60在線檢測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 RMP60在線檢測(cè)系統(tǒng)原理

數(shù)控機(jī)床（CNC）在線檢測(cè)系統(tǒng)是現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物，在線檢測(cè)也稱實(shí)時(shí)檢測(cè)，是在加工的過程中實(shí)時(shí)對(duì)刀具、工件進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果反饋到檢測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)依據(jù)反饋結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，在線檢測(cè)技術(shù)顯著提高了生產(chǎn)效率和加工精度[1]。

RMP60在線檢測(cè)是一種基于計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制的檢測(cè)技術(shù)，其檢測(cè)過程由數(shù)控程序控制[1]，其控制原理如圖1所示。實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的在線檢測(cè)時(shí)，首先要在計(jì)算機(jī)輔助編程系統(tǒng)上自動(dòng)生成檢測(cè)主程序，將檢測(cè)主程序由通信接口傳輸給數(shù)控機(jī)床，通過指令，使測(cè)頭按程序規(guī)定路徑運(yùn)動(dòng)，當(dāng)測(cè)球接觸工件時(shí)發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，通過測(cè)頭與數(shù)控系統(tǒng)的專用接口將觸發(fā)信號(hào)傳到轉(zhuǎn)換器，并將觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換后傳給機(jī)床的控制系統(tǒng)，該點(diǎn)的坐標(biāo)被記錄下來。信號(hào)被接收后，機(jī)床停止運(yùn)動(dòng)，測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)通過通信接口傳回計(jì)算機(jī)，然后進(jìn)行下一個(gè)測(cè)量動(dòng)作。上位機(jī)通過監(jiān)測(cè)CNC系統(tǒng)返回的測(cè)量值，可對(duì)系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行計(jì)算補(bǔ)償及可視化等各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

1.2 RMP60在線檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)內(nèi)容和步驟

圖1 RMP60數(shù)控機(jī)床在線檢測(cè)系統(tǒng)工作原理

RMP60在線檢測(cè)系統(tǒng)可以通過如上程序設(shè)置完成繁雜的檢測(cè)工作，如夾具和零件的裝卡、找正、零件編程原點(diǎn)的測(cè)定、首件零件、工序間及成品檢測(cè)、工件坐標(biāo)系的建立等。利用RMP60測(cè)量典型幾何形狀時(shí)檢測(cè)路徑分為以下6個(gè)步驟。

（1）確定零件的待測(cè)形狀特征幾何要素；

（2）確定零件的待測(cè)精度特征；

（3）根據(jù)測(cè)量的形狀特征幾何要素和精度特征，確定檢測(cè)點(diǎn)數(shù)及分布；

（4）根據(jù)測(cè)點(diǎn)數(shù)及分布形式建立數(shù)學(xué)計(jì)算公式；

（5）確定檢測(cè)零件的工件坐標(biāo)系；

（6）根據(jù)檢測(cè)條件確定檢測(cè)路徑。

圖2為在線測(cè)量打點(diǎn)確定坐標(biāo)系，從而確定檢測(cè)路徑。

圖2 RMP60在線測(cè)量打點(diǎn)

2 RMP60在線檢測(cè)系統(tǒng)故障分析

對(duì)故障現(xiàn)場(chǎng)分析和工藝追溯，故障的主要原因有2個(gè)方面[2]。

（1）由于機(jī)床安裝了新的測(cè)針，在進(jìn)行測(cè)頭長(zhǎng)度標(biāo)定時(shí)，操作者將補(bǔ)償值輸錯(cuò)，導(dǎo)致測(cè)頭超出測(cè)量程序規(guī)定的范圍，發(fā)生碰撞使測(cè)針彎曲，此時(shí)必須對(duì)側(cè)頭進(jìn)行重新對(duì)中校正。

（2）操作者在檢查測(cè)頭和更換測(cè)針時(shí)將電池取出過，同時(shí)安裝測(cè)針時(shí)用手接觸或扳動(dòng)了測(cè)針，才導(dǎo)致故障出現(xiàn)。

3 故障處理

3.1 測(cè)針對(duì)中及觸發(fā)力的調(diào)整

將測(cè)頭與刀柄的緊定螺栓松開，將千分表指在測(cè)針球體上，調(diào)整測(cè)頭對(duì)角四周的螺栓，旋轉(zhuǎn)側(cè)頭千分表指針要求在±0.01擺動(dòng)。在調(diào)整過程中，必須小心不要使測(cè)頭對(duì)于刀柄旋轉(zhuǎn)，因?yàn)榇蠓秶D(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致線軸連接器損壞。測(cè)頭的彈簧力保證測(cè)針位于唯一的位置，測(cè)針每一次偏轉(zhuǎn)后都返回到該位置，要調(diào)節(jié)觸發(fā)力，可逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘以減小觸發(fā)力（更靈敏）或順時(shí)針旋轉(zhuǎn)增大觸發(fā)力（不太靈敏）。調(diào)整完畢后將測(cè)頭頂緊在刀柄上，如圖3所示。

圖3 測(cè)頭對(duì)中調(diào)整及圖示

3.2 更改側(cè)頭設(shè)置

將測(cè)頭電池取出，5 s后將電池裝上。檢查完LED指示燈后，立即壓住測(cè)針，使其保持偏轉(zhuǎn)狀態(tài)直至5只指示燈都閃爍為紅色。松開測(cè)針后再壓住測(cè)針直至LED燈閃爍兩短一長(zhǎng)信號(hào)后，再松開測(cè)針此時(shí)測(cè)頭處于配置模式，Trigger Logic被激活。側(cè)頭會(huì)根據(jù)原先設(shè)備測(cè)頭設(shè)置的配對(duì)模式自動(dòng)配對(duì)成功建立起通信。

3.3 標(biāo)定測(cè)頭

在機(jī)床第一次使用測(cè)頭系統(tǒng)時(shí)或測(cè)針變形、測(cè)頭發(fā)生碰撞時(shí)都要進(jìn)行側(cè)頭標(biāo)定。通過已鏜好的標(biāo)準(zhǔn)的50 mm的孔，對(duì)測(cè)頭進(jìn)行標(biāo)定，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)存儲(chǔ)測(cè)球?qū)χ鬏S中心線的偏移值，測(cè)量系統(tǒng)會(huì)將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)補(bǔ)償?shù)矫看螠y(cè)量中循環(huán)使用，這樣就能獲得相對(duì)主軸中心的實(shí)際位置。

3.4 測(cè)頭日常維護(hù)注意事項(xiàng)

（1）安裝電池時(shí)，必須將舊電池拆下5 s后再裝上新電池，這樣才能復(fù)位測(cè)頭的記憶。否則容易出現(xiàn)測(cè)頭無法通電（指示燈不亮）。

（2）不要將新舊電池或不同類型的電池混用，如果測(cè)頭安裝了沒有電的電池，LED燈會(huì)長(zhǎng)亮。

（3）在更換電池時(shí)，禁止扳動(dòng)測(cè)頭的測(cè)針或接觸測(cè)針安裝面，如果不小心扳動(dòng)測(cè)針，會(huì)導(dǎo)致測(cè)頭進(jìn)入其他設(shè)置模式，造成無法通信。

4 驗(yàn)證結(jié)果

測(cè)頭標(biāo)定完畢后，按照工藝要求對(duì)工件進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，測(cè)量運(yùn)行恢復(fù)正常。根據(jù)測(cè)量結(jié)果修正坐標(biāo)偏置對(duì)工件進(jìn)行加工，通過對(duì)工件的測(cè)量，測(cè)量加工的工件與實(shí)際位置尺寸完全相符。

5 結(jié)束語

在目前采用高精密設(shè)備生產(chǎn)的時(shí)代，設(shè)備操作人員的操作方法和習(xí)慣，對(duì)設(shè)備的狀態(tài)和故障的發(fā)生起著決定性的作用。正確、良好操作習(xí)慣不僅可以延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，而且可以大大降低設(shè)備的故障率減小維修費(fèi)用的支出。因此，必須將操作者良好的操作方法和習(xí)慣作為設(shè)備管理工作的一個(gè)重要方面來抓好。

［1］眭潤(rùn)舟.數(shù)控編程與加工技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

［2］武友德.數(shù)控設(shè)備故障診斷與維修技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.