李富強，宋文濤，杜 研，楊文敬，孫鳳來，趙金省，任成功，張仁普

（中國重汽集團濟南動力有限公司濟南動力部，山東濟南 250200）

1 存在問題

重型柴油機缸體加工專機作為中國重汽集團濟南動力有限公司的關(guān)鍵設(shè)備，是一種高性能、高精度、高可靠性和高安全性全閉環(huán)控制的數(shù)控專機機床。其采用的MARPOSS 自動補償系統(tǒng)的電氣元件，已經(jīng)使用了10 多年，近幾年多次出現(xiàn)故障，經(jīng)過一系列的創(chuàng)新性維修，艱難地維持至今。

隨著長時間的使用與電器元件老化，控制系統(tǒng)部分經(jīng)常出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，維修難度極大，經(jīng)聯(lián)系廠家整機備件已于2012 年停產(chǎn)，無法購買整件系統(tǒng)，缸體加工不穩(wěn)定。如果外委升級改造，則需要上百萬元的費用，而且需要20 d 左右，將會嚴(yán)重影響發(fā)動機訂單的按期生產(chǎn)交付，給公司帶來較大的經(jīng)濟損失。

2 問題分析

刀具補償系統(tǒng)一般包括補償器、鏜桿、監(jiān)控器、拉桿、快拆連軸器、冷卻液裝置和傾斜器（圖1）。MARPOSS 自動補償系統(tǒng)作為檢測與執(zhí)行補償加工于一體的系統(tǒng)，運行結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測量與執(zhí)行補償精確度高，對缸體的加工精度質(zhì)量保障至關(guān)重要，一旦出現(xiàn)故障，對缸孔的質(zhì)量與產(chǎn)量影響較大。

對MARPOSS 的工作原理進(jìn)行分析研究，并逐一分析工控機操作、電氣控制、電機驅(qū)動、刀具補償機械部分，逐一分析造成缸體止口加工過深、缸孔偏大且造成廢品較多的原因以及由于缸體缸孔尺寸不穩(wěn)定造成珩磨機加工不穩(wěn)定的原因。

圖1 精鏜刀具補償系統(tǒng)

影響缸體加工尺寸不穩(wěn)定、尺寸超差的原因主要有3 個：①刀具補償系統(tǒng)中電氣控制板、電機驅(qū)動板使用十多年工作不穩(wěn)定，容易造成電機輸出時不穩(wěn)定，進(jìn)而造成刀具補償不穩(wěn)定；②MARPOSS 操作面板有幾個按鍵失靈，輸入?yún)?shù)后無法進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)入保存及參數(shù)更改，造成刀具補償系統(tǒng)存在偏差；③刀具補償機械部分補償器精準(zhǔn)靈敏度較差，易造成卡滯及輸出不到位。

3 解決措施

經(jīng)過查閱相關(guān)技術(shù)資料、進(jìn)行一系列的原因分析，對以上問題逐個進(jìn)行解決。

3.1 刀具補償系統(tǒng)中電氣控制系統(tǒng)的升級改造

因為TM2000 總成于2012 年已經(jīng)停產(chǎn)，沒有總成備件直接升級，只能對其中的關(guān)鍵的控制電路板、電機驅(qū)動電路板進(jìn)行零件升級改造。

首先根據(jù)重型柴油機缸體加工專機提供電路圖對控制電路板、電機驅(qū)動電路板進(jìn)行了連接以及地址的重新設(shè)置（注意地址的設(shè)置準(zhǔn)確），將通信線連接正常。

然后，依據(jù)步進(jìn)電機與840D 數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)要求，建立通信后，根據(jù)升級后控制電路的特點，依次設(shè)置了以下的參數(shù)：SETUP DATA（MOTOR SETUP、GEOMETRY、INPUT SETUP、OUTPUT SETUP、LIMIT、SERVICE）；OPERATIONs；PROGRAM MEMORY；TOOL DATA 四個主要方面的參數(shù)，并且逐個參數(shù)現(xiàn)場調(diào)試運行，直至滿足步進(jìn)電機的正常運行、原點的設(shè)置、刀具3 個位置的確定。具體調(diào)整參數(shù)順序如下。

（1）SETUP DATA。

MOTOR SETUP →N0=1500RPM →Ramp=250ms→Backlash=0

HOME →Mode=0 →nr=100rpm →Homepos=s1→Offset=-2422

GEOMETRY →K1=10mm →K2=25 →Feedback=no

INPUT SETUP →S2=S2 →Data=BCD →D6=D6→D7=D7

OUTPUT SETUP→Bargraph=200

LIMIT→Limit+500→Limit-=-2700→A＞-B＞HOME

SERVICE→Input scans=4→Motor incr=1→Step scale=615

（2）OPERATIONs。

Op 1→Tilt=-232u→Speed=600rpm→T=1→MS=0

Op 2→Tilt=-2463u→Speed=377rpm→T=2→MS=0

Op 3→Tilt=0u→Speed=600rpm→T=3→MS=0

（3）PROGRAM MEMORY。

Prg:Prg=1→in=2→ch=200

OP:Prg=15→in=1→ch=484

（4）TOOL DATA。

T:1→Comp-max=400u→Inc=1u→Sum=0u→Length=72mm→D/2-Differ=0u→Kt=0

T:2 →Comp -max=400u →Inc=1u →Sum=20u →Length=225mm→D/2-Differ=0u→Kt=0

T:3 →Comp -max=127u →Inc=1u →Sum=21u →Length=72mm→D/2-Differ=0u→Kt=0

3.2 MARPOSS 操作面板按鍵的創(chuàng)新維修

經(jīng)過十多年的使用，MARPOSS 操作面板按鍵失靈，易造成參數(shù)誤輸入。但是因為操作面板無備件，而且為印刷版的老式按鍵結(jié)構(gòu)，無法修復(fù)，最終通過研究電路圖及操作面板的結(jié)構(gòu)特點，將損壞的按鍵部分尋找至針腳部分，通過針腳部分接出排線連接按鈕，通過按鈕控制面板的操作，運行正常，操作靈活（圖2）。

圖2 MARPOSS 操作面板按鍵

3.3 刀具補償系統(tǒng)機械部分的更換與調(diào)整

SANTEC 刀具補償機械部分采用步進(jìn)電機與直線補償器之間的機械配合，推進(jìn)缸孔、止口刀具的伸縮，直線補償器、直線補償器連接器有一定間隙，造成刀具伸縮不穩(wěn)定，進(jìn)而造成加工時不穩(wěn)定。因為連接器為非標(biāo)件，重新畫出圖紙按照要求自行制作，調(diào)整補償器的間隙，大大改良了機械補償?shù)木?，滿足了加工要求。

4 升級改造后的效果

升級改造后，經(jīng)過近4 個月的正常加工與測量缸體，MARPOSS 補償系統(tǒng)運行穩(wěn)定、精確，操作面板操作靈活，參數(shù)設(shè)置準(zhǔn)確，有效地保障了缸體缸孔、止口的加工尺寸，大大降低了缸體的廢品率。這次升級改造不僅解決了老化刀具補償系統(tǒng)無法升級需要更換整個MARPOSS 刀具補償系統(tǒng)的難題，而且還給公司帶來很大的經(jīng)濟效益，因此是一次非常成功的升級改造。