精密設(shè)備搬遷調(diào)試及精度恢復

張丹陽，郭少勇

（1.天大天工（北京）投資管理有限公司，北京 100076 2.航天材料及工藝研究所，北京 100076）

精密設(shè)備搬遷調(diào)試及精度恢復

張丹陽1，郭少勇2

（1.天大天工（北京）投資管理有限公司，北京 100076 2.航天材料及工藝研究所，北京 100076）

設(shè)備搬遷是企業(yè)里經(jīng)常遇到的事情，而工業(yè)精密設(shè)備的“交鑰匙”遷移是一項專業(yè)性較強的系統(tǒng)性工程。它不能與普通、低值的機加設(shè)備搬遷、工件起重安裝、貨物搬遷運輸?shù)认嗷煜枰獙λw移設(shè)備的設(shè)計、生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)、造價、性能等事項有較清晰的了解，需要承攬單位具備對上述設(shè)備進行安裝、調(diào)試、恢復以及技術(shù)改造的能力。如果存在高精度數(shù)控系統(tǒng)設(shè)備的場地變化時，必須對數(shù)控系統(tǒng)進行有效防護與備份及調(diào)試，這是遷移承擔單位必不可少的一項主要工作。它能夠保證數(shù)控系統(tǒng)能夠正常工作，或準確把握、快速解決設(shè)備在應用中存在的故障問題，也是確保設(shè)備安全可靠運行，提高設(shè)備使用率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過介紹精密設(shè)備搬遷實例，指出精密設(shè)備在搬遷、調(diào)試及精度恢復方面應當注意的問題。

精密設(shè)備；搬遷；精度回復

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.11

0 前言

工業(yè)精密設(shè)備的“交鑰匙”遷移是一項專業(yè)性較強的獨立性工作，是機電自動化工程中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。涉及到具體的設(shè)備遷移工作要求時，不能與普通、低值的機加設(shè)備搬遷、工件起重安裝、貨物搬遷運輸?shù)认嗷煜枰獙λw移設(shè)備的設(shè)計、生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)、造價、性能等事項有較清晰的了解，需要承攬單位具備對上述設(shè)備進行安裝、調(diào)試、恢復以及技術(shù)改造的能力。例如，對各項性能參數(shù)、提高幾何精度、定位精度檢測與補償?shù)纫斜容^全面的掌握，在技術(shù)認知、技術(shù)力量儲備及專門的技術(shù)實施人員方面，也要具有較強的實力。根據(jù)多年來從事機電自動化工程實踐的經(jīng)驗，以對某企業(yè)精密設(shè)備的搬遷-包裝-運輸-安裝-調(diào)試-恢復精度一體化實施“交鑰匙”工程為例，提出具體的工程方案及報價。

1 工程項目與方案

按照設(shè)備類型分類，制定和分解精密加工中心的遷移、安裝、測試，以及精度恢復的內(nèi)容與要求。

1.1 加工中心類精密設(shè)備

1.1.1 遷移前的精度檢測工作（表1）

表1 精度檢測的項目及要求

1.1.2 移出及遷入廠區(qū)工作

精密設(shè)備對設(shè)備自身安裝精度及工作間的溫度、濕度、微粒物飽和量、電離子飽和量及空氣凈化度均有較嚴格的要求，需安裝于裝有滿足上述條件設(shè)備的實驗室內(nèi)。設(shè)備在由原安裝地遷移至新場地時，設(shè)備安裝承擔單位應具備精密設(shè)備專業(yè)安裝工藝條件及能力，對精密設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)有較全面的認知。對精密設(shè)備遷移中所進行的防護包裝、分項解體、運輸裝卸、組裝、安裝調(diào)試，以及精度恢復等關(guān)鍵環(huán)節(jié)需預先制定相對應的技術(shù)防范措施。

1.2 遷移前防護

1.2.1 機械、電氣控制系統(tǒng)、液壓氣動系統(tǒng)防護

（1）對機械系統(tǒng)中可動部分需進行軟物質(zhì)的上下合模模具保護，對于三坐標測量儀類設(shè)備（必要時可使用3D打印模具防護。輔助測量后按內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行3D復合材料（按95%比例）模具制作）需壓緊固定等工序，最大限度地保證機械系統(tǒng)內(nèi)部各可動部件的穩(wěn)定性及精度。

（2）對需取下刀具、測具及量具的機械部件或讀數(shù)頭，需進行軟物質(zhì)封閉及外包保護；對輪架、頭架等活動部分應使用軟物質(zhì)牽縛并密實外包保護。

（3）對工作臺應實施軟物質(zhì)合模模具（測量制作）壓緊固定工序，最大限度地保證工作臺移動定位精度、直線度及平行度。

（4）對電氣部件（含控制系統(tǒng)硬件）應進行軟物質(zhì)填充保護；對各線路（含數(shù)控系統(tǒng)線路）進行標號、捆扎及外包密實。

（5）對與設(shè)備輔助設(shè)施聯(lián)接的液壓（水路）系統(tǒng)及氣動系統(tǒng)，在解體后必須采取標號、捆扎及密實外包防護。

（6）按照正常工作程序，遷移前必須進行拍照和留檔，并在雙方間完成情況詢問、確認等工作工序。

（7）整機外包裝防護。

1.2.2 數(shù)控系統(tǒng)防護

高精度數(shù)控系統(tǒng)設(shè)備在場地變化時，必須對數(shù)控系統(tǒng)進行有效防護與備份及調(diào)試，這是遷移承擔單位必不可少的一項主要工作。它能夠保證數(shù)控系統(tǒng)能夠正常工作，或準確把握、快速解決設(shè)備在應用中存在的故障問題，也是確保設(shè)備安全可靠運行，提高設(shè)備使用率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。保證設(shè)備交付后，各項精度不低于遷移前的設(shè)備實測精度。

（1）對數(shù)控系統(tǒng)易損部件（伺服電機、光柵尺、讀數(shù)頭等）關(guān)鍵部件，必須進行軟木合模模具（測量制作）的固定防護。

（2）對系統(tǒng)中需進行溫度補償，以及系統(tǒng)中各要素數(shù)值及感應系統(tǒng)均需提前24 h進行溫度誤差測試，以現(xiàn)穩(wěn)定溫度曲線做基準，例如，現(xiàn)穩(wěn)定溫度為（20±0.5）℃，最終以甲方搬遷后廠區(qū)最終提供的恒溫廠房穩(wěn)定溫度為準。在常用行程進行模擬加工運動加熱測試部件熱膨脹系數(shù)，測試一次定位誤差數(shù)值測量（取得曲線圖）及在相應間隔采樣，并記錄和做好不同金屬材料（特別是關(guān)鍵金屬件）的熱膨脹系數(shù)的歸集。

（3）對設(shè)備工作中所需的運行數(shù)據(jù)（如螺距誤差補償數(shù)據(jù)、試車數(shù)據(jù)、反向間隙補償、坐標的軟限位數(shù)據(jù)及驅(qū)動器邏輯運行數(shù)據(jù)等）、PLC邏輯控制程序、用戶報警文本等數(shù)據(jù)，都要做好歸集工作。

（4）對編碼器、光柵等位置測量元件的輸入脈沖等數(shù)據(jù)，均要進行測試。

（5）測試數(shù)控系統(tǒng)所用電池的實際情況，必要時應及時更換。

1.3 移出地基、運輸及著地

（1）根據(jù)設(shè)備外形及地面基礎(chǔ)情況，采用定做的液壓懸浮裝置為起升動力，在各起升承重點著力點固定，并使用氣動減震裝置。其中，對絲網(wǎng)印刷機、X線無損檢測機、三坐標測量儀等類設(shè)備，需按照設(shè)備具體情況測量和制作氮氣減震架及配合使用組合液壓懸掛減震裝置，以控制和吸收設(shè)備內(nèi)部因為起伏動蕩造成的震動。

（2）制作輔助減震承重平衡底座，應將設(shè)備整體移出地基并裝進專用組合包裝箱內(nèi)（是由六面體可拆卸全封閉，壁厚＞6 mm鋁合金或不銹鋼板材及支撐梁等制作），并使用專用緊繩器及繩索將設(shè)備整體固定于包裝箱內(nèi)（應≥8向固定點），并在整個包裝箱空隙中填充輕質(zhì)顆粒物，使設(shè)備在包裝箱內(nèi)無可移動縫隙，能夠消除運輸中道路顛簸所造成的震蕩。

（3）使用滑軌及高輪平車裝載后，由人工將設(shè)備箱移出廠房。方法是，使用專用緊繩器及繩索將包裝箱整體固定后使用慢速起升裝置吊裝于運輸車輛（改裝車輛承載平板為＞10 mm防護墊板）上，并在包裝箱和車廂兩側(cè)加以繩索固定及填充，采取盡可能地避免任何震動、傾斜、磕碰的各項措施后，以低勻速行駛將設(shè)備運至甲方廠區(qū)著地。

1.4 水電氣液安裝及基礎(chǔ)水平調(diào)試

設(shè)備運至甲方廠區(qū)后，按照程序要求解除設(shè)備的相關(guān)防護，再倒序使用上述方法并按照設(shè)備說明書安裝項目要求，進行設(shè)備各項配套設(shè)施的安裝及基礎(chǔ)水平調(diào)試（誤差≤±0.02 mm）等，保證設(shè)備基礎(chǔ)水平不得低于說明書內(nèi)的此項要求。

2 設(shè)備性能的恢復

2.1 機械、電氣、液壓、氣動系統(tǒng)的恢復

在設(shè)備基礎(chǔ)調(diào)試完成后，需對機械、液壓、水路、氣動等各要素進行系統(tǒng)性的工作恢復。主要包括2項內(nèi)容。

（1）在深入了解設(shè)備的結(jié)構(gòu)及性能的基礎(chǔ)上，采用解除部件外包裝并進行微細化、復合表面清潔處理后，按倒序安裝取下的刀具、測具及量具的機械部件或讀數(shù)頭，并恢復其性能。

（2）檢測、檢查和安裝液、水、氣系統(tǒng)以及冷卻潤滑系統(tǒng)，使其與新廠房內(nèi)的相應輔助設(shè)施能夠?qū)由喜⒛芑謴凸ぷ鳌π聫S房的電力供應系統(tǒng)在進行設(shè)備落位實測（如配電柜距離及設(shè)備功率）后，可針對性地進行電力線路、防護的安裝，以及相關(guān)線路的鋪設(shè)。

2.2 數(shù)控系統(tǒng)的恢復

（1）解除外包裝后按照說明書對數(shù)控系統(tǒng)硬件及線路保養(yǎng)要求，需進行精細的除塵清洗，清洗后要進行充分干燥的處理等工序。

（2）對溫補系統(tǒng)需進行溫度補償處理。將在廠區(qū)設(shè)備間測量的溫度偏差補償值（對比原廠房各值），傳輸至系統(tǒng)NC插補單元參與補償運算，來修正各坐標軸以便作間隙移動補償。因兩個廠區(qū)設(shè)備間的溫差及溫度影響的滯后性，通過調(diào)整PLC程序采取定時間隔采樣溫度的方法，周期性地修改NC中相關(guān)補償參數(shù)，并利用參考點作為零基準測量位移計算溫度偏差補償，以溫度變化產(chǎn)生的位置偏差來實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)對位置精度的恢復與提高，重新調(diào)整并恢復溫度補償系統(tǒng)功能中，通過熱敏趨勢變化來自動補償圖庫的識別刷新，以及自動識別啟動參數(shù)補償并調(diào)試至設(shè)備要求的狀態(tài)。

（3）對數(shù)控系統(tǒng)再進行一次三級保養(yǎng)。

2.3 設(shè)備進出兩地實驗室的場地條件

（1）對上述設(shè)備因受兩地實驗室的門高及門寬間距，以及建筑物樓層、墻體等輔助影響，不能直接移入及移出時，可根據(jù)具體設(shè)備的要求對實驗室門、建筑物樓層、墻體進行解體或拆除，并相應安排進行高空吊裝作業(yè)以滿足其進出條件，待設(shè)備進出完成后再進行安裝或恢復。

（2）設(shè)備遷移后精度檢測，項目同上。

3 移交

移交就預示著精密設(shè)備的搬遷、調(diào)試及精度恢復等工作，已經(jīng)基本完成。在甲乙雙方均確認的情況下，出具全部設(shè)備的檢測結(jié)果及甲方人員的驗收報告，并交付使用單位，該項目的“交鑰匙”工作已經(jīng)完成。

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〔編輯 王永洲〕