精密设备搬迁调试及精度恢复

2018-01-03张丹阳郭少勇

设备管理与维修 2017年9期

关键词：数控系统调试补偿

张丹阳，郭少勇

（1.天大天工（北京）投资管理有限公司，北京 100076 2.航天材料及工艺研究所，北京 100076）

精密设备搬迁调试及精度恢复

张丹阳1，郭少勇2

（1.天大天工（北京）投资管理有限公司，北京 100076 2.航天材料及工艺研究所，北京 100076）

设备搬迁是企业里经常遇到的事情，而工业精密设备的“交钥匙”迁移是一项专业性较强的系统性工程。它不能与普通、低值的机加设备搬迁、工件起重安装、货物搬迁运输等相混淆，需要对所迁移设备的设计、生产、结构、造价、性能等事项有较清晰的了解，需要承揽单位具备对上述设备进行安装、调试、恢复以及技术改造的能力。如果存在高精度数控系统设备的场地变化时，必须对数控系统进行有效防护与备份及调试，这是迁移承担单位必不可少的一项主要工作。它能够保证数控系统能够正常工作，或准确把握、快速解决设备在应用中存在的故障问题，也是确保设备安全可靠运行，提高设备使用率的关键环节。通过介绍精密设备搬迁实例，指出精密设备在搬迁、调试及精度恢复方面应当注意的问题。

精密设备；搬迁；精度回复

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.11

0 前言

工业精密设备的“交钥匙”迁移是一项专业性较强的独立性工作，是机电自动化工程中的一个关键环节。涉及到具体的设备迁移工作要求时，不能与普通、低值的机加设备搬迁、工件起重安装、货物搬迁运输等相混淆，它需要对所迁移设备的设计、生产、结构、造价、性能等事项有较清晰的了解，需要承揽单位具备对上述设备进行安装、调试、恢复以及技术改造的能力。例如，对各项性能参数、提高几何精度、定位精度检测与补偿等要有比较全面的掌握，在技术认知、技术力量储备及专门的技术实施人员方面，也要具有较强的实力。根据多年来从事机电自动化工程实践的经验，以对某企业精密设备的搬迁-包装-运输-安装-调试-恢复精度一体化实施“交钥匙”工程为例，提出具体的工程方案及报价。

1 工程项目与方案

按照设备类型分类，制定和分解精密加工中心的迁移、安装、测试，以及精度恢复的内容与要求。

1.1 加工中心类精密设备

1.1.1 迁移前的精度检测工作（表1）

表1 精度检测的项目及要求

1.1.2 移出及迁入厂区工作

精密设备对设备自身安装精度及工作间的温度、湿度、微粒物饱和量、电离子饱和量及空气净化度均有较严格的要求，需安装于装有满足上述条件设备的实验室内。设备在由原安装地迁移至新场地时，设备安装承担单位应具备精密设备专业安装工艺条件及能力，对精密设备的整体结构有较全面的认知。对精密设备迁移中所进行的防护包装、分项解体、运输装卸、组装、安装调试，以及精度恢复等关键环节需预先制定相对应的技术防范措施。

1.2 迁移前防护

1.2.1 机械、电气控制系统、液压气动系统防护

（1）对机械系统中可动部分需进行软物质的上下合模模具保护，对于三坐标测量仪类设备（必要时可使用3D打印模具防护。辅助测量后按内部结构进行3D复合材料（按95%比例）模具制作）需压紧固定等工序，最大限度地保证机械系统内部各可动部件的稳定性及精度。

（2）对需取下刀具、测具及量具的机械部件或读数头，需进行软物质封闭及外包保护；对轮架、头架等活动部分应使用软物质牵缚并密实外包保护。

（3）对工作台应实施软物质合模模具（测量制作）压紧固定工序，最大限度地保证工作台移动定位精度、直线度及平行度。

（4）对电气部件（含控制系统硬件）应进行软物质填充保护；对各线路（含数控系统线路）进行标号、捆扎及外包密实。

（5）对与设备辅助设施联接的液压（水路）系统及气动系统，在解体后必须采取标号、捆扎及密实外包防护。

（6）按照正常工作程序，迁移前必须进行拍照和留档，并在双方间完成情况询问、确认等工作工序。

（7）整机外包装防护。

1.2.2 数控系统防护

高精度数控系统设备在场地变化时，必须对数控系统进行有效防护与备份及调试，这是迁移承担单位必不可少的一项主要工作。它能够保证数控系统能够正常工作，或准确把握、快速解决设备在应用中存在的故障问题，也是确保设备安全可靠运行，提高设备使用率的关键环节。保证设备交付后，各项精度不低于迁移前的设备实测精度。

（1）对数控系统易损部件（伺服电机、光栅尺、读数头等）关键部件，必须进行软木合模模具（测量制作）的固定防护。

（2）对系统中需进行温度补偿，以及系统中各要素数值及感应系统均需提前24 h进行温度误差测试，以现稳定温度曲线做基准，例如，现稳定温度为（20±0.5）℃，最终以甲方搬迁后厂区最终提供的恒温厂房稳定温度为准。在常用行程进行模拟加工运动加热测试部件热膨胀系数，测试一次定位误差数值测量（取得曲线图）及在相应间隔采样，并记录和做好不同金属材料（特别是关键金属件）的热膨胀系数的归集。

（3）对设备工作中所需的运行数据（如螺距误差补偿数据、试车数据、反向间隙补偿、坐标的软限位数据及驱动器逻辑运行数据等）、PLC逻辑控制程序、用户报警文本等数据，都要做好归集工作。

（4）对编码器、光栅等位置测量元件的输入脉冲等数据，均要进行测试。

（5）测试数控系统所用电池的实际情况，必要时应及时更换。

1.3 移出地基、运输及着地

（1）根据设备外形及地面基础情况，采用定做的液压悬浮装置为起升动力，在各起升承重点着力点固定，并使用气动减震装置。其中，对丝网印刷机、X线无损检测机、三坐标测量仪等类设备，需按照设备具体情况测量和制作氮气减震架及配合使用组合液压悬挂减震装置，以控制和吸收设备内部因为起伏动荡造成的震动。

（2）制作辅助减震承重平衡底座，应将设备整体移出地基并装进专用组合包装箱内（是由六面体可拆卸全封闭，壁厚＞6 mm铝合金或不锈钢板材及支撑梁等制作），并使用专用紧绳器及绳索将设备整体固定于包装箱内（应≥8向固定点），并在整个包装箱空隙中填充轻质颗粒物，使设备在包装箱内无可移动缝隙，能够消除运输中道路颠簸所造成的震荡。

（3）使用滑轨及高轮平车装载后，由人工将设备箱移出厂房。方法是，使用专用紧绳器及绳索将包装箱整体固定后使用慢速起升装置吊装于运输车辆（改装车辆承载平板为＞10 mm防护垫板）上，并在包装箱和车厢两侧加以绳索固定及填充，采取尽可能地避免任何震动、倾斜、磕碰的各项措施后，以低匀速行驶将设备运至甲方厂区着地。

1.4 水电气液安装及基础水平调试

设备运至甲方厂区后，按照程序要求解除设备的相关防护，再倒序使用上述方法并按照设备说明书安装项目要求，进行设备各项配套设施的安装及基础水平调试（误差≤±0.02 mm）等，保证设备基础水平不得低于说明书内的此项要求。

2 设备性能的恢复

2.1 机械、电气、液压、气动系统的恢复

在设备基础调试完成后，需对机械、液压、水路、气动等各要素进行系统性的工作恢复。主要包括2项内容。

（1）在深入了解设备的结构及性能的基础上，采用解除部件外包装并进行微细化、复合表面清洁处理后，按倒序安装取下的刀具、测具及量具的机械部件或读数头，并恢复其性能。

（2）检测、检查和安装液、水、气系统以及冷却润滑系统，使其与新厂房内的相应辅助设施能够对接上并能恢复工作。对新厂房的电力供应系统在进行设备落位实测（如配电柜距离及设备功率）后，可针对性地进行电力线路、防护的安装，以及相关线路的铺设。

2.2 数控系统的恢复

（1）解除外包装后按照说明书对数控系统硬件及线路保养要求，需进行精细的除尘清洗，清洗后要进行充分干燥的处理等工序。

（2）对温补系统需进行温度补偿处理。将在厂区设备间测量的温度偏差补偿值（对比原厂房各值），传输至系统NC插补单元参与补偿运算，来修正各坐标轴以便作间隙移动补偿。因两个厂区设备间的温差及温度影响的滞后性，通过调整PLC程序采取定时间隔采样温度的方法，周期性地修改NC中相关补偿参数，并利用参考点作为零基准测量位移计算温度偏差补偿，以温度变化产生的位置偏差来实现数控系统对位置精度的恢复与提高，重新调整并恢复温度补偿系统功能中，通过热敏趋势变化来自动补偿图库的识别刷新，以及自动识别启动参数补偿并调试至设备要求的状态。

（3）对数控系统再进行一次三级保养。