夏超国 赵明炯

（湖北工业职业技术学院机电工程系，湖北 十堰442000）

0 引言

康明斯NTA855缸盖生产线是从日本三菱公司引进的4台M－1050卧式加工中心，目前该中心主要是对缸盖的全工序进行加工。其控制采用的是FANUC 16i－MB数控系统，伺服轴包括工作台左右移动轴（X轴）、主轴箱方向上下移动轴（Y轴）、立柱前后方向的Z轴以及工作台旋转夹紧的B轴，采用分布式I／O。每台设备的刀具容量为40把，在设备上配备了读取刀柄上BULLUFF ID芯片内刀具相应信息的软硬件刀具管理系统，可将读取的信息录入加工中心刀具管理系统进行刀具管理。

1 雷尼绍测头对缸盖的在线诊断

为满足用户对加工精度和效率越来越高的要求，很多数控机床上配备雷尼绍（RENISHA W）公司的测头。雷尼绍的机床测头按功能可分为工件检测测头和刀具检测测头；按信号传输方式可分为硬线连接式、感应式、光学式和无线电式4种。在缸盖加工中心OP70上配备有2个雷尼绍光学式测头，主要是对工件进行在线检测，一个是用来检测工件底面的厚度，在刀库中定义的刀号为T8，另一个是用来检测工件导管孔的位置度，在刀库中定义的刀号为T9。

设备在终验收试切时，当RENISHA W测头T8对工件底面检测时，系统发出了3077（LI MIT OVER［－］）底面尺寸偏小的报警信息，设备便运行到安全的第二参考点位置停住。根据3077报警信息的提示，对工件底面厚度进行检测，发现工件底面厚度超差0.2 mm。正是由于RENISHA W测头的在线诊断，才防止了一批废品的产生，保证了缸盖后工序的精加工精度。以下对RENISHA W测头的工作过程及其对故障的在线诊断作具体说明。

当设备运行时RENISHA W测头T9在缸盖的2个排气孔和2个进气孔上选取4点（X轴上取2个点，Y轴上取2个点），调用测量子程序O8817，对一缸和六缸导管孔的位置进行测量，共要测量8个导管孔，将测量的结果取平均值，与理论值进行比较优化，以某一个孔为基准，然后算出另外4个缸的进排气导管孔的位置，保证导管孔的位置度在3.33～3.73 mm范围内。当检测到工件孔的位置度超差时，调用专门的子程序N99进行故障诊断，提示报警信息。这时设备回到安全的第二参考点位置停住，不再进行下一工序的加工。若工件尺寸合格继续下一道工序的加工。

RENISHA W测头T8是在工件的底面上选取2点，对工件平面厚度进行测量，调用测量和比较子程序O9106和O9206将测量的结果取平均值与理论值进行比较，根据测量结果偏差来判定工件底面尺寸是否超差，当工件底面厚度超差时，调用二段专门的程序N077和N088进行故障诊断，提示工件底面尺寸偏小和偏大。这时设备回到安全的第二参考点位置停住，不再进行下一工序的加工。这样通过雷尼绍测头对零件导管孔和底面的在线检测，有效地避免了零件加工出废品。

以下将对检测缸盖底面厚度的雷尼绍测头T8的程序作简单说明：

N21 T8

／G90 G59 G0B180.M10 M11

IF［＃1007EQ1.］GOTO28（NO.SENSOR）

M43（SENSOR.ON）

M90

G90G59 G0 X52.5 Y－86.5Z－475（POINT－1）

Z－604.8

M98P9106（TOUCHI.SUB）

＃553＝＃118

G4

G90G59 G0 X802.5 Y－86.5Z－604.8（POINT－2）

M98P9106（TOUCHI.SUB）

＃554＝＃118

M98P9206

N28 M22

M44（SENSOR.OFF）

G0Z－475

M91

G91G30P2 G0 Y0.Z0.M19 M366

O9206（T9－TOUCHI SENSON SUB）

＃119＝［＃553＋＃554］

＃560＝＃119／2（－835.0）

＃560＝＃560＋＃562

＃561＝＃560－＃559

M98 P9216（DATA MEMORY＊＃553，＃554，＃560）

IF［＃1015EQ1.］GOTO 033（NO WORK）

IF［＃561 LT－0.2］GOTO 077

IF［＃561 GT－0.2］GOTO 088

（…..ERROR…..）

N77

G91 G30 P2 G0 Z0

＃3000＝77（LI MIT OVER［－］）

M02；

N88

G91 G30 P2 G0 Z0

＃3000＝88（LI MIT OVER［＋］）

M02；

2 刀库机械手程序的完善

在缸盖加工中心设备终验收的过程中，OP30在自动加工时，T15号刀具在返回时被放在了T32号刀杯中（T15号刀具在返回时正常应该被放在T15号刀杯中），此时PMC程序没有出现报警信息，这是该加工中心刀库程序一个不完善的地方。当T32号刀具返回时，机械手仍将T32刀具放回了已经有了T15号刀具的T32号刀杯中，导致T32号刀具跟T32号刀杯中的T15号刀具相撞。刀库也没有检测出T32号刀杯中已经有了T15号刀具，设备没有发出报警信息，这是该加工中心刀库程序另一不完善的地方。随后查看了其他3台加工中心的PMC程序，发现编制的PMC程序是相似的，也存在以上的问题。针对这2个不完善之处，对4台加工中心的PMC程序做了如下几个方面的完善：

在ATC动作时，从NC中读取刀具信息。在读取主轴、待刀位、旧刀具信息的程序中增加了ATC循环的信号R303.0，在ATC循环时通过R303.0信号的断开，禁止读取刀具信息，防止ATC动作时刀库出现误动作，程序如图1所示。

图1 刀具校正程序

其中 R0897.7、R0897.6、R0897.5、R0897.4分别为刀库中主轴刀具和待刀位刀具信号，R0897.2 R、0897.1、R0897.0为旧刀具、待刀位刀具、主轴上刀具信号。

除了原程序中检测刀杯内有无刀具的开关信号外，首先是保证主轴上刀具要返回的刀位为空刀位，同时还在程序中增加了要返回的主轴上刀具刀号异常检测信号。R855.0为刀库上旧刀具刀号信息，R856.7为要返回主轴上的刀号异常检测信号，R855.0的信号串联在R856.7的程序中，将刀库中旧刀具信息及主轴上刀具信息均跟C0002中信息进行比较，一旦R856.7发出了刀具刀号异常信号，确认要返回刀库位置的刀具返回时异常，R856.7的信号串联在A15.6中，A15.6线圈吸合向系统发出报警信号（A15.6为刀具返回异常报警信号）。

通过对4台加工中心机械手以上PMC程序的完善，经过反复的实践检验，从2006年2月至今，机械手再也没有出现此类故障，证明以上PMC程序的完善是成功的。

3 结语

缸盖加工中心应用FANUC 16i－MB为控制系统，整个缸盖加工工序在这4台加工中心上全部完成，在大马力机加工设备中零件加工质量是最稳定可靠的。刀具管理系统的成功应用实现了刀具信息的系统管理，使数控机床的刀具管理上了一个新台阶，对今后的设备维护及设计具有广泛而深远的意义。

［1］FANUC Series 16i－MODEL B参数说明书

［2］龚仲华.数控机床故障诊断与维修500例.北京：机械工业出版社，2004