数控机床在线检测系统故障分析与处理

2017-04-20迟明

设备管理与维修 2017年11期

迟明

（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛 266111）

0 前言

德国FOOKE三工位双龙门CNC，采用西门子840D数控系统，设备总长60 m，主要负责加工动车组侧墙、地板、顶棚等大部件的铝合金型材成型加工。大部件的加工，装夹和找正非常重要，它关系到产品的质量和效率。该设备采用雷尼绍公司生产的RMP60测头，实现大部件在线测量、工件坐标系的建立等工作。

设备系统运转状态一直良好，但2013年8月机床与工件发生碰撞，导致测头工件坐标系数值标定时发现Y轴出现偏差，操作人员在进行调试过程中测头突然无触发信号，进入Trigger Logic配置模式，无法复位。从RMP在线检测原理入手，结合故障发生过程分析故障发生的原因，并现场进行故障排除，验证效果良好，并提出预防措施和规范操作要求，减少或避免同类故障的发生，以保证生产质量，节省维修费用，提高生产效率。

1 RMP60在线检测系统简介

1.1 RMP60在线检测系统原理

数控机床（CNC）在线检测系统是现代制造技术发展的必然产物，在线检测也称实时检测，是在加工的过程中实时对刀具、工件进行检测，并将检测结果反馈到检测系统，系统依据反馈结果进行实时处理，在线检测技术显著提高了生产效率和加工精度[1]。

RMP60在线检测是一种基于计算机自动化控制的检测技术，其检测过程由数控程序控制[1]，其控制原理如图1所示。实现数控机床的在线检测时，首先要在计算机辅助编程系统上自动生成检测主程序，将检测主程序由通信接口传输给数控机床，通过指令，使测头按程序规定路径运动，当测球接触工件时发出触发信号，通过测头与数控系统的专用接口将触发信号传到转换器，并将触发信号转换后传给机床的控制系统，该点的坐标被记录下来。信号被接收后，机床停止运动，测量点的坐标通过通信接口传回计算机，然后进行下一个测量动作。上位机通过监测CNC系统返回的测量值，可对系统测量结果进行计算补偿及可视化等各项数据。

1.2 RMP60在线检测系统检测内容和步骤

图1 RMP60数控机床在线检测系统工作原理

RMP60在线检测系统可以通过如上程序设置完成繁杂的检测工作，如夹具和零件的装卡、找正、零件编程原点的测定、首件零件、工序间及成品检测、工件坐标系的建立等。利用RMP60测量典型几何形状时检测路径分为以下6个步骤。

（1）确定零件的待测形状特征几何要素；

（2）确定零件的待测精度特征；

（3）根据测量的形状特征几何要素和精度特征，确定检测点数及分布；

（4）根据测点数及分布形式建立数学计算公式；

（5）确定检测零件的工件坐标系；

（6）根据检测条件确定检测路径。

图2为在线测量打点确定坐标系，从而确定检测路径。

图2 RMP60在线测量打点

2 RMP60在线检测系统故障分析

对故障现场分析和工艺追溯，故障的主要原因有2个方面[2]。

（1）由于机床安装了新的测针，在进行测头长度标定时，操作者将补偿值输错，导致测头超出测量程序规定的范围，发生碰撞使测针弯曲，此时必须对侧头进行重新对中校正。

（2）操作者在检查测头和更换测针时将电池取出过，同时安装测针时用手接触或扳动了测针，才导致故障出现。

3 故障处理

3.1 测针对中及触发力的调整

将测头与刀柄的紧定螺栓松开，将千分表指在测针球体上，调整测头对角四周的螺栓，旋转侧头千分表指针要求在±0.01摆动。在调整过程中，必须小心不要使测头对于刀柄旋转，因为大范围旋转会导致线轴连接器损坏。测头的弹簧力保证测针位于唯一的位置，测针每一次偏转后都返回到该位置，要调节触发力，可逆时针旋转调节螺钉以减小触发力（更灵敏）或顺时针旋转增大触发力（不太灵敏）。调整完毕后将测头顶紧在刀柄上，如图3所示。