缸體加工專機MARPOSS 刀具監控及補償系統的改造

李富強，宋文濤，杜 研，楊文敬，孫鳳來，趙金省，任成功，張仁普

（中國重汽集團濟南動力有限公司濟南動力部，山東濟南 250200）

1 存在問題

重型柴油機缸體加工專機作為中國重汽集團濟南動力有限公司的關鍵設備，是一種高性能、高精度、高可靠性和高安全性全閉環控制的數控專機機床。其采用的MARPOSS 自動補償系統的電氣元件，已經使用了10 多年，近幾年多次出現故障，經過一系列的創新性維修，艱難地維持至今。

隨著長時間的使用與電器元件老化，控制系統部分經常出現不穩定的情況，維修難度極大，經聯系廠家整機備件已于2012 年停產，無法購買整件系統，缸體加工不穩定。如果外委升級改造，則需要上百萬元的費用，而且需要20 d 左右，將會嚴重影響發動機訂單的按期生產交付，給公司帶來較大的經濟損失。

2 問題分析

刀具補償系統一般包括補償器、鏜桿、監控器、拉桿、快拆連軸器、冷卻液裝置和傾斜器（圖1）。MARPOSS 自動補償系統作為檢測與執行補償加工于一體的系統，運行結構復雜，測量與執行補償精確度高，對缸體的加工精度質量保障至關重要，一旦出現故障，對缸孔的質量與產量影響較大。

對MARPOSS 的工作原理進行分析研究，并逐一分析工控機操作、電氣控制、電機驅動、刀具補償機械部分，逐一分析造成缸體止口加工過深、缸孔偏大且造成廢品較多的原因以及由于缸體缸孔尺寸不穩定造成珩磨機加工不穩定的原因。

圖1 精鏜刀具補償系統

影響缸體加工尺寸不穩定、尺寸超差的原因主要有3 個：①刀具補償系統中電氣控制板、電機驅動板使用十多年工作不穩定，容易造成電機輸出時不穩定，進而造成刀具補償不穩定；②MARPOSS 操作面板有幾個按鍵失靈，輸入參數后無法進行數據導入保存及參數更改，造成刀具補償系統存在偏差；③刀具補償機械部分補償器精準靈敏度較差，易造成卡滯及輸出不到位。

3 解決措施

經過查閱相關技術資料、進行一系列的原因分析，對以上問題逐個進行解決。

3.1 刀具補償系統中電氣控制系統的升級改造

因為TM2000 總成于2012 年已經停產，沒有總成備件直接升級，只能對其中的關鍵的控制電路板、電機驅動電路板進行零件升級改造。

首先根據重型柴油機缸體加工專機提供電路圖對控制電路板、電機驅動電路板進行了連接以及地址的重新設置（注意地址的設置準確），將通信線連接正常。

然后，依據步進電機與840D 數控系統的技術要求，建立通信后，根據升級后控制電路的特點，依次設置了以下的參數：SETUP DATA（MOTOR SETUP、GEOMETRY、INPUT SETUP、OUTPUT SETUP、LIMIT、SERVICE）；OPERATIONs；PROGRAM MEMORY；TOOL DATA 四個主要方面的參數，并且逐個參數現場調試運行，直至滿足步進電機的正常運行、原點的設置、刀具3 個位置的確定。具體調整參數順序如下。

（1）SETUP DATA。

MOTOR SETUP →N0=1500RPM →Ramp=250ms→Backlash=0

HOME →Mode=0 →nr=100rpm →Homepos=s1→Offset=-2422

GEOMETRY →K1=10mm →K2=25 →Feedback=no

INPUT SETUP →S2=S2 →Data=BCD →D6=D6→D7=D7

OUTPUT SETUP→Bargraph=200

LIMIT→Limit+500→Limit-=-2700→A＞-B＞HOME

SERVICE→Input scans=4→Motor incr=1→Step scale=615

（2）OPERATIONs。

Op 1→Tilt=-232u→Speed=600rpm→T=1→MS=0

Op 2→Tilt=-2463u→Speed=377rpm→T=2→MS=0

Op 3→Tilt=0u→Speed=600rpm→T=3→MS=0

（3）PROGRAM MEMORY。

Prg:Prg=1→in=2→ch=200

OP:Prg=15→in=1→ch=484

（4）TOOL DATA。

T:1→Comp-max=400u→Inc=1u→Sum=0u→Length=72mm→D/2-Differ=0u→Kt=0

T:2 →Comp -max=400u →Inc=1u →Sum=20u →Length=225mm→D/2-Differ=0u→Kt=0

T:3 →Comp -max=127u →Inc=1u →Sum=21u →Length=72mm→D/2-Differ=0u→Kt=0

3.2 MARPOSS 操作面板按鍵的創新維修

經過十多年的使用，MARPOSS 操作面板按鍵失靈，易造成參數誤輸入。但是因為操作面板無備件，而且為印刷版的老式按鍵結構，無法修復，最終通過研究電路圖及操作面板的結構特點，將損壞的按鍵部分尋找至針腳部分，通過針腳部分接出排線連接按鈕，通過按鈕控制面板的操作，運行正常，操作靈活（圖2）。

圖2 MARPOSS 操作面板按鍵

3.3 刀具補償系統機械部分的更換與調整

SANTEC 刀具補償機械部分采用步進電機與直線補償器之間的機械配合，推進缸孔、止口刀具的伸縮，直線補償器、直線補償器連接器有一定間隙，造成刀具伸縮不穩定，進而造成加工時不穩定。因為連接器為非標件，重新畫出圖紙按照要求自行制作，調整補償器的間隙，大大改良了機械補償的精度，滿足了加工要求。

4 升級改造后的效果

升級改造后，經過近4 個月的正常加工與測量缸體，MARPOSS 補償系統運行穩定、精確，操作面板操作靈活，參數設置準確，有效地保障了缸體缸孔、止口的加工尺寸，大大降低了缸體的廢品率。這次升級改造不僅解決了老化刀具補償系統無法升級需要更換整個MARPOSS 刀具補償系統的難題，而且還給公司帶來很大的經濟效益，因此是一次非常成功的升級改造。