防錯技術在機加工缸蓋加工中心的應用

梁忠耀?竭盡超

摘 要：缸蓋是發動機的3C件之一，同時也是是發動機燃燒室的組成部分。缸蓋尺寸對發動機性能有重大影響，故缸蓋在加工過程的防錯功能尤為重要。本文主要分析探討防錯技術在機加工缸蓋加工中心的應用。

關鍵詞：缸蓋 加工中心 防錯

1 概述

缸蓋作為發動機總成中的關鍵部件之一，其加工精度將直接影響到發動機的質量與使用性能。目前國內大多數具備缸蓋生產加工能力的發動機工廠都是柔性生產線，生產的缸蓋產品不止一種。因此，缸蓋在加工中心如何防止缸蓋錯漏加工尤為重要。

本文通過介紹幾種已經在成熟缸蓋加工中心運用的防錯技術，說明如何避免缸蓋錯漏加工的問題。

2 目前缸蓋錯漏加工現狀

2.1 缸蓋型號錯誤

柔性生產線生產不同型號的缸蓋，選定缸蓋型號加工時，如果混入另一個型號的缸蓋。輕則導致缸蓋和加工刀具報廢，重則加工中心主軸和絲杠也可能因撞擊導致報廢。

2.2 缸蓋方向錯誤

加工中心對缸蓋方向和位置有明確要求，缸蓋在進入加工中心時如果方向錯誤，易造成加工位置錯誤造成報廢。嚴重的會造成撞刀，使得缸蓋和刀具都報廢。

2.3 加工刀具錯誤

柔性缸蓋加工中心機床里一般為了滿足多型號缸蓋生產，會裝有各種型號的刀具，一旦用錯刀具，易造成加工的缸蓋和刀具報廢。

2.4 刀具問題導致錯漏加工

市面上大部分缸蓋都是鋁合金，其硬度相對加工刀具來說都偏軟。但是在日常加工時還是會出現加工刀具崩刀導致缸蓋加工尺寸超差。自動化程度高的生產線，如沒有有效的檢測刀具崩刀的功能，極易出現批量加工不合格，造成嚴重損失。

2.5 缸蓋重復加工

已完成的缸蓋被重復加工，導致尺寸超差。

3 缸蓋防錯應用

3.1 缸蓋類型防錯

3.1.1 傳感器防錯

根據缸蓋外觀類型差異，通過接近傳感器感應，區分缸蓋類型。傳感器信號反饋缸蓋類型和加工中心選擇的類型不一致的，加工中心報警類型不匹配，無法加工。

根據兩者缸蓋紅圈差異，可以用接近傳感器感應紅圈位置（如上圖2）。傳感器1亮則表示是非增壓缸蓋，傳感器2亮則表示是增壓缸蓋。以此和加工中心選擇的類型進行匹配，一致的加工中心正常加工，不一致則報警，達到類型識別的目的。

傳感器防錯成本低，但只適合于外觀有明顯差異的缸蓋防錯。

3.1.2 二維碼防錯

設置好二維碼的編碼規則，如生產日期，缸蓋類型，生產線，生產班次等。給缸蓋打上二維碼，進入加工中心加工前，通過二維碼識別判斷缸蓋類型和加工中心選取的缸蓋類型是否一致（如上圖3）。

二維碼防錯，適合所有類型的缸蓋防錯，但需要打碼和讀碼設備，成本相對傳感器較高。而且需要在打碼設備增加機械防錯功能，避免不同類型的缸蓋打成一樣的二維碼，導致二維碼防錯失效。但配合數據庫，可以對缸蓋進行加工追溯，一旦缸蓋加工有問題，可以通過二維碼查詢缸蓋進入加工中心的時間。

3.1.3 相機防錯

針對缸蓋外觀相近，但類型不一樣的缸蓋，難以通過傳感器進行防錯。可以通過相機拍照，針對差異點識別缸蓋類型進行防錯。例如下圖4，B系列缸蓋排氣口為圓形，N系列缸蓋排氣口為橢圓。目視檢查或者傳感器難以進行防錯。通過相機拍照則可以很好的進行缸蓋類型防錯。

相機防錯，適合外觀差異小的缸蓋防錯，需要相機和存儲設備，拍照對比缸蓋外觀判斷缸蓋類型。成本比傳感器防錯和二維碼防錯要高，但識別效果較好，并且還能識別缸蓋表面缺陷。

3.2 導向工裝防錯

機床工裝夾具可以根據缸蓋外觀，設計仿形工裝或者導向工裝，使得缸蓋只能由某個特定方向進入機床工裝夾具，以此來進行防錯，避免錯誤方向的缸蓋進入加工中心（如下圖5，圖6，圖7）。

導向工裝防錯，能保證缸蓋按特定方向進入加工中心，配合位置傳感器，可以100%避免缸蓋方向錯誤導致加工中心撞刀等問題。

3.3 刀具防錯

刀具使用錯誤、刀具斷刀等都會影響機床加工質量。可以通過傳感器，感應刀具是否斷刀確保刀具完好。通過刀具芯片讀取，判斷刀具型號是否正確。現場加工中心換刀門旁，可以粘貼刀具對比圖，方便員工換刀對應，避免換錯刀。

斷刀檢測原理：刀具長度通過芯片讀入機床系統。刀具每次加工完后，傳感器對刀具長度進行檢測并和機床系統讀取的刀具長度對比，如長度誤差達到0.1mm，則機床報警停止加工。該防錯方法適用于鉆頭，絲錐等刀具（如下圖8）。

刀具型號檢測防錯：刀具型號通過芯片讀入機床系統，通過和程序設定的刀具型號對比，一致則可正常加工，不一致則機床報警（如下圖9）。

刀具對比圖防錯：在機床換刀門上粘貼正確刀具目視圖。員工換刀前可以和目視圖進行對比，避免換上錯誤的刀具（如下圖10）。

刀具目視圖防錯，成本低，制作簡單，可以有效提醒員工換刀時正確刀具的外觀。刀具芯片讀取可以確保刀具型號和加工中心程序刀具型號一致性，避免用錯刀具導致加工超差。斷刀檢測功能，能有效檢測刀具加工是否出現崩刀，避免刀具崩刀造成大批量工件加工報廢。

3.4 防重復加工防錯

通過進入傳感器和在位傳感器配合感應，加工中心加工完缸蓋后。需要將缸蓋取出，重新推入缸蓋，進入傳感器和在位傳感器都感應有缸蓋進出后，缸蓋加工中心才能加工，避免重復加工導致缸蓋尺寸超差（如下圖11）。

通過進入和在位傳感器來判斷缸蓋是否重復加工，成本低，效果好。

4 防錯運用效果

以上介紹防錯技術均已運用在上汽通用五菱汽車股份有限公司河西發動機工廠，其運用后防錯效果如下圖12。

5 結語

防錯技術的運用對提高缸蓋的加工質量意義重大。同時合理的運用防錯技術才能讓缸蓋加工質量滿足精益生產三大原則：不制造缺陷、不接受缺陷、不傳遞缺陷。并且中國制造2025實現制造業數字化、網絡化和智能化發展，防錯技術也是其不可缺少的重要一環。

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