精密設(shè)備搬遷調(diào)試及精度恢復(fù)

張丹陽(yáng)，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(fù)

張丹陽(yáng)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(xiàng)專業(yè)性較強(qiáng)的系統(tǒng)性工程。它不能與普通、低值的機(jī)加設(shè)備搬遷、工件起重安裝、貨物搬遷運(yùn)輸?shù)认嗷煜?，需要?duì)所遷移設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)、造價(jià)、性能等事項(xiàng)有較清晰的了解，需要承攬單位具備對(duì)上述設(shè)備進(jìn)行安裝、調(diào)試、恢復(fù)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(chǎng)地變化時(shí)，必須對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行有效防護(hù)與備份及調(diào)試，這是遷移承擔(dān)單位必不可少的一項(xiàng)主要工作。它能夠保證數(shù)控系統(tǒng)能夠正常工作，或準(zhǔn)確把握、快速解決設(shè)備在應(yīng)用中存在的故障問(wèn)題，也是確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行，提高設(shè)備使用率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)介紹精密設(shè)備搬遷實(shí)例，指出精密設(shè)備在搬遷、調(diào)試及精度恢復(fù)方面應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題。

精密設(shè)備；搬遷；精度回復(fù)

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(xiàng)專業(yè)性較強(qiáng)的獨(dú)立性工作，是機(jī)電自動(dòng)化工程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。涉及到具體的設(shè)備遷移工作要求時(shí)，不能與普通、低值的機(jī)加設(shè)備搬遷、工件起重安裝、貨物搬遷運(yùn)輸?shù)认嗷煜?，它需要?duì)所遷移設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)、造價(jià)、性能等事項(xiàng)有較清晰的了解，需要承攬單位具備對(duì)上述設(shè)備進(jìn)行安裝、調(diào)試、恢復(fù)以及技術(shù)改造的能力。例如，對(duì)各項(xiàng)性能參數(shù)、提高幾何精度、定位精度檢測(cè)與補(bǔ)償?shù)纫斜容^全面的掌握，在技術(shù)認(rèn)知、技術(shù)力量?jī)?chǔ)備及專門的技術(shù)實(shí)施人員方面，也要具有較強(qiáng)的實(shí)力。根據(jù)多年來(lái)從事機(jī)電自動(dòng)化工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，以對(duì)某企業(yè)精密設(shè)備的搬遷-包裝-運(yùn)輸-安裝-調(diào)試-恢復(fù)精度一體化實(shí)施“交鑰匙”工程為例，提出具體的工程方案及報(bào)價(jià)。

1 工程項(xiàng)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(cè)試，以及精度恢復(fù)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(cè)工作（表1）

表1 精度檢測(cè)的項(xiàng)目及要求

1.1.2 移出及遷入廠區(qū)工作

精密設(shè)備對(duì)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(yán)格的要求，需安裝于裝有滿足上述條件設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。設(shè)備在由原安裝地遷移至新場(chǎng)地時(shí)，設(shè)備安裝承擔(dān)單位應(yīng)具備精密設(shè)備專業(yè)安裝工藝條件及能力，對(duì)精密設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)有較全面的認(rèn)知。對(duì)精密設(shè)備遷移中所進(jìn)行的防護(hù)包裝、分項(xiàng)解體、運(yùn)輸裝卸、組裝、安裝調(diào)試，以及精度恢復(fù)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)需預(yù)先制定相對(duì)應(yīng)的技術(shù)防范措施。

1.2 遷移前防護(hù)

1.2.1 機(jī)械、電氣控制系統(tǒng)、液壓氣動(dòng)系統(tǒng)防護(hù)

（1）對(duì)機(jī)械系統(tǒng)中可動(dòng)部分需進(jìn)行軟物質(zhì)的上下合模模具保護(hù)，對(duì)于三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x類設(shè)備（必要時(shí)可使用3D打印模具防護(hù)。輔助測(cè)量后按內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行3D復(fù)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(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部各可動(dòng)部件的穩(wěn)定性及精度。

（2）對(duì)需取下刀具、測(cè)具及量具的機(jī)械部件或讀數(shù)頭，需進(jìn)行軟物質(zhì)封閉及外包保護(hù)；對(duì)輪架、頭架等活動(dòng)部分應(yīng)使用軟物質(zhì)牽縛并密實(shí)外包保護(hù)。

（3）對(duì)工作臺(tái)應(yīng)實(shí)施軟物質(zhì)合模模具（測(cè)量制作）壓緊固定工序，最大限度地保證工作臺(tái)移動(dòng)定位精度、直線度及平行度。

（4）對(duì)電氣部件（含控制系統(tǒng)硬件）應(yīng)進(jìn)行軟物質(zhì)填充保護(hù)；對(duì)各線路（含數(shù)控系統(tǒng)線路）進(jìn)行標(biāo)號(hào)、捆扎及外包密實(shí)。

（5）對(duì)與設(shè)備輔助設(shè)施聯(lián)接的液壓（水路）系統(tǒng)及氣動(dòng)系統(tǒng)，在解體后必須采取標(biāo)號(hào)、捆扎及密實(shí)外包防護(hù)。

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

（7）整機(jī)外包裝防護(hù)。

1.2.2 數(shù)控系統(tǒng)防護(hù)

高精度數(shù)控系統(tǒng)設(shè)備在場(chǎng)地變化時(shí)，必須對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行有效防護(hù)與備份及調(diào)試，這是遷移承擔(dān)單位必不可少的一項(xiàng)主要工作。它能夠保證數(shù)控系統(tǒng)能夠正常工作，或準(zhǔn)確把握、快速解決設(shè)備在應(yīng)用中存在的故障問(wèn)題，也是確保設(shè)備安全可靠運(yùn)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(xiàng)精度不低于遷移前的設(shè)備實(shí)測(cè)精度。

（1）對(duì)數(shù)控系統(tǒng)易損部件（伺服電機(jī)、光柵尺、讀數(shù)頭等）關(guān)鍵部件，必須進(jìn)行軟木合模模具（測(cè)量制作）的固定防護(hù)。

（2）對(duì)系統(tǒng)中需進(jìn)行溫度補(bǔ)償，以及系統(tǒng)中各要素?cái)?shù)值及感應(yīng)系統(tǒng)均需提前24 h進(jìn)行溫度誤差測(cè)試，以現(xiàn)穩(wěn)定溫度曲線做基準(zhǔn)，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(zhǔn)。在常用行程進(jìn)行模擬加工運(yùn)動(dòng)加熱測(cè)試部件熱膨脹系數(shù)，測(cè)試一次定位誤差數(shù)值測(cè)量（取得曲線圖）及在相應(yīng)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(duì)設(shè)備工作中所需的運(yùn)行數(shù)據(jù)（如螺距誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)、試車數(shù)據(jù)、反向間隙補(bǔ)償、坐標(biāo)的軟限位數(shù)據(jù)及驅(qū)動(dòng)器邏輯運(yùn)行數(shù)據(jù)等）、PLC邏輯控制程序、用戶報(bào)警文本等數(shù)據(jù)，都要做好歸集工作。

（4）對(duì)編碼器、光柵等位置測(cè)量元件的輸入脈沖等數(shù)據(jù)，均要進(jìn)行測(cè)試。

（5）測(cè)試數(shù)控系統(tǒng)所用電池的實(shí)際情況，必要時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。

1.3 移出地基、運(yùn)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(dòng)力，在各起升承重點(diǎn)著力點(diǎn)固定，并使用氣動(dòng)減震裝置。其中，對(duì)絲網(wǎng)印刷機(jī)、X線無(wú)損檢測(cè)機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x等類設(shè)備，需按照設(shè)備具體情況測(cè)量和制作氮?dú)鉁p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?yàn)槠鸱鼊?dòng)蕩造成的震動(dòng)。

（2）制作輔助減震承重平衡底座，應(yīng)將設(shè)備整體移出地基并裝進(jìn)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(yīng)≥8向固定點(diǎn)），并在整個(gè)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(wú)可移動(dòng)縫隙，能夠消除運(yùn)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(yùn)輸車輛（改裝車輛承載平板為＞10 mm防護(hù)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(dòng)、傾斜、磕碰的各項(xiàng)措施后，以低勻速行駛將設(shè)備運(yùn)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(yùn)至甲方廠區(qū)后，按照程序要求解除設(shè)備的相關(guān)防護(hù)，再倒序使用上述方法并按照設(shè)備說(shuō)明書(shū)安裝項(xiàng)目要求，進(jìn)行設(shè)備各項(xiàng)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(shuō)明書(shū)內(nèi)的此項(xiàng)要求。

2 設(shè)備性能的恢復(fù)

2.1 機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)的恢復(fù)

在設(shè)備基礎(chǔ)調(diào)試完成后，需對(duì)機(jī)械、液壓、水路、氣動(dòng)等各要素進(jìn)行系統(tǒng)性的工作恢復(fù)。主要包括2項(xiàng)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(jìn)行微細(xì)化、復(fù)合表面清潔處理后，按倒序安裝取下的刀具、測(cè)具及量具的機(jī)械部件或讀數(shù)頭，并恢復(fù)其性能。

（2）檢測(cè)、檢查和安裝液、水、氣系統(tǒng)以及冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)，使其與新廠房?jī)?nèi)的相應(yīng)輔助設(shè)施能夠?qū)由喜⒛芑謴?fù)工作。對(duì)新廠房的電力供應(yīng)系統(tǒng)在進(jìn)行設(shè)備落位實(shí)測(cè)（如配電柜距離及設(shè)備功率）后，可針對(duì)性地進(jìn)行電力線路、防護(hù)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(fù)

（1）解除外包裝后按照說(shuō)明書(shū)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)硬件及線路保養(yǎng)要求，需進(jìn)行精細(xì)的除塵清洗，清洗后要進(jìn)行充分干燥的處理等工序。

（2）對(duì)溫補(bǔ)系統(tǒng)需進(jìn)行溫度補(bǔ)償處理。將在廠區(qū)設(shè)備間測(cè)量的溫度偏差補(bǔ)償值（對(duì)比原廠房各值），傳輸至系統(tǒng)NC插補(bǔ)單元參與補(bǔ)償運(yùn)算，來(lái)修正各坐標(biāo)軸以便作間隙移動(dòng)補(bǔ)償。因兩個(gè)廠區(qū)設(shè)備間的溫差及溫度影響的滯后性，通過(guò)調(diào)整PLC程序采取定時(shí)間隔采樣溫度的方法，周期性地修改NC中相關(guān)補(bǔ)償參數(shù)，并利用參考點(diǎn)作為零基準(zhǔn)測(cè)量位移計(jì)算溫度偏差補(bǔ)償，以溫度變化產(chǎn)生的位置偏差來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)對(duì)位置精度的恢復(fù)與提高，重新調(diào)整并恢復(fù)溫度補(bǔ)償系統(tǒng)功能中，通過(guò)熱敏趨勢(shì)變化來(lái)自動(dòng)補(bǔ)償圖庫(kù)的識(shí)別刷新，以及自動(dòng)識(shí)別啟動(dòng)參數(shù)補(bǔ)償并調(diào)試至設(shè)備要求的狀態(tài)。

（3）對(duì)數(shù)控系統(tǒng)再進(jìn)行一次三級(jí)保養(yǎng)。

2.3 設(shè)備進(jìn)出兩地實(shí)驗(yàn)室的場(chǎng)地條件

（1）對(duì)上述設(shè)備因受兩地實(shí)驗(yàn)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(shí)，可根據(jù)具體設(shè)備的要求對(duì)實(shí)驗(yàn)室門、建筑物樓層、墻體進(jìn)行解體或拆除，并相應(yīng)安排進(jìn)行高空吊裝作業(yè)以滿足其進(jìn)出條件，待設(shè)備進(jìn)出完成后再進(jìn)行安裝或恢復(fù)。

（2）設(shè)備遷移后精度檢測(cè)，項(xiàng)目同上。

3 移交

移交就預(yù)示著精密設(shè)備的搬遷、調(diào)試及精度恢復(fù)等工作，已經(jīng)基本完成。在甲乙雙方均確認(rèn)的情況下，出具全部設(shè)備的檢測(cè)結(jié)果及甲方人員的驗(yàn)收?qǐng)?bào)告，并交付使用單位，該項(xiàng)目的“交鑰匙”工作已經(jīng)完成。

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〔編輯 王永洲〕