ENSHU卧式加工中心工件测量系统故障排除*

温承钦 张 睿

(重庆公共运输职业学院，重庆 402247)

笔者集团公司某工厂发动机缸体和缸盖等加工设备以ENSHU卧式加工中心为主，为改善工艺，提高质量、精度和生产效率，降低生产成本，降低废品率，增加利润，对工厂内的一部分ENSHU卧式加工中心匹配安装了MARPOSS工件测量系统。尤其是2车间全部应用MARPOSS产品。然而2015年7月至2016年3月，MARPOSS工件测量系统硬件探针测头等故障46次，这些故障造成设备停机时间长达194 h，平均故障修复时间4.2 h，严重影响现场设备的开动率和经济效益。对这些停机进行简单统计分类，其中直接硬件问题引起停机：由于发射器等硬件不良引起停机26次，共136 h，占探针测头总停机时间的72%；分别为发射器不良引起停机16次，测头不良引起停机7次，探针松动停机3次。与加工工艺其他相关因素引起停机：由于机床本身变化(如A、B轴间隙不良)导致探针测量报警停机7次，共40 h，占探针测头总停机时间的20%。由于故障的停机给工厂带来巨大的损失，本文就出现的故障及可能存在的故障进行分析探讨，采取有效措施，减少了故障及停机时间。

1 MARPOSS工件测量系统硬件组成与原理

工厂内的MARPOSS探针，主要有L形探针和直线型探针，下面以直线型探针为例阐述探针组成及测量原理。 在典型的应用中，直线型探针主要由发射器(WRP)、测头(T25/TT25)、加长杆、测杆、接收器(WRI)、红外遥控器等组成，如图1、2。

工作原理：探针测量杆接触工件触发T25/TT25(微动开关)产生变化的信号，通过发射器WRP传送给接收器，接收器再传送给机床NC控制器[1]计算出工件坐标与尺寸。具体执行：当探针测量杆接触到工件时，探针会有信号变化，接收器接收到变化的信号后，将信号直接传递给NC(SKIP信号，属于高速信号HDI，探针接收器线直接接到NC的JA40上)，属于G31的外部触发信号；G31是跳转指令，通常只用于测量功能，需要外部输入信号，输入信号的地址是X4.7；跳转信号接通时的坐标值被存储在用户宏程序#5061～#5064 (分别对应X、Y、Z、第4轴)中；NC利用探针触发时存储记录的坐标值[2]，完成工件相关尺寸的计算。

WRI与CNC之间信号交互：CNC为WRI提供电源、启动信号并接收WRI发出的错误信号、电量预警信号及测量过程中产生的SKIP信号，如图3。

2 运行中出现的典型故障及问题解决

2.1 直接硬件故障引起停机

2.1.1 发射器故障原因及解决方案

发射器故障现象、原因及采取措施见表1。

2.1.2 测头故障原因及解决方案

T25/TT25测头故障原因：由于使用频繁导致电阻值增加，测量不灵敏。措施：测量其阻值，进行预判，正常阻值范围为2～6 Ω[3]。

PLUG测头故障原因：传感器灵敏度下降，导致测量不准确。电池盒盖太松，致使电池接触不良，测头连接超时。措施：在电池安装处增加海绵，减小电池晃动量。

2.1.3 探针松动原因及解决方案

故障原因：探针各连接处安装力矩不明确、不规范。措施：明确安装力矩要求，使用扭矩扳手复紧；容易松动处用螺纹胶进行紧固[4]。

表1

2.2 与加工工艺相关因素引起停机

主要集中在BBLKOP60AB、BHDOP110B。原因：由于在加工工艺尺寸里，对如何应用探针测量的认识不足，误认为探针硬件有问题，进而更换各硬件(如发射器、T25、接收器、电缆等)，造成多次长时间停机。其根本原因是B轴A轴涡轮蜗杆间隙过大[5]，误认为探针测量不准确。措施：增加探针防错报警，即探针测MASTER值与最初设定值比较，超过工差设备报警；增加B轴旋转程序，加工前，B轴先旋转15°，再转回到0°；增加A轴旋转程序，加工前，A轴先旋转超过5°，再转回到5°；探针重复测量精度验证及伺服误差跟踪。

3 维修人员维修过程中存在的问题及对策

3.1 问题

(1)探针状态判断困难。

(2)探针更换过程顺序需要进一步细化。

(3)打跳动、垂直度、刀补具体要求不明确。

(4)电池消耗过快。

(5)发射器进液。

(6)玻璃破碎。

3.2 对策

(1)遵循由简单到复杂排故原则，对探针状态是否良好进行判断：探针外观检查：各连接有无松动、发射器是否进液、玻璃护罩是否完好、发射器接收器的LED指示灯状态、利用M46 M47指令判断发射器与接收器通讯是否正常；清理探针、POT、主轴端面、MASTER，重新G279校零，重新测量；工件重复性测量验证：同一工件反复上料、夹具夹紧松开，测量10遍，观察测量极差；T25/TT25测量电阻值[6]，正常范围为2～12 Ω。

(2)探针维修过程细化

更换发射器WRP：解除配对→拆装(更换密封)→配对→更新序列号→调跳动、垂直度、打刀补→校零→密封胶密封→空运转→加工验证[7]。

例：更换WRP，组装完直接去打跳动、垂直度、刀补，若无法进行配对，再次更换WRP，这样就增加了维修时间[8]。

更换T25、TT25、加长杆、探针：拆装(更换密封)→调跳动、垂直度、打刀补→校零→密封胶密封→空运转→加工验证

(3)打跳动、垂直度、刀补具体要求

探针的跳动、垂直度、刀补值对探针的测量精度有很大影响。当更换探针发射器、T25/TT25、加长杆、测量杆时，需要重新打跳动、垂直度、刀补值。

打刀补、垂直度、跳动顺序：先调整跳动，再打垂直度，最后去刀具打刀补值。具体要求如表2。

直线型探针L型探针打刀补位置测量杆红宝石顶端测量杆红宝石中心位置垂直度要求N/A<0.05 mm打跳动位置测量杆红宝石T25/TT25金属外壳跳动要求<0.05 mm<0.05 mm发射器顶丝顶丝分两类,易混。斜顶丝4个:紧固顶紧;直顶丝4个:调整跳动顶丝分两类,易混。斜顶丝4个:紧固顶紧;直顶丝4个:调整跳动

(4)电池消耗快：PTII选取5台设备，统一更换电池，后续跟踪记录3次。

(5)发射器进液：在发射器外面涂密封胶；更换电池时，吹干电池盖残液；探针密封性检测。

(6)发射器玻璃碎：更改测头在刀库内位置；在发射器外面增加尼龙护罩。

4 结语

通过工厂内的MARPOSS工件测量系统硬件组成原理进行研究，针对其出现过的问题进行统计分析、识别，结合工厂实践及自身水平采取相应措施，使故障得到有效控制，工厂内几百套MARPOSS工件测量系统硬件部分平均故障修复时间MTTR下降到小于3.5 h，故障停机时间同比下降27 h，备件费用同比下降40%。

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