Analys- och elimineringsmetoder för referenspunktsfel i CNC-maskiner
Sammanfattning: Denna artikel analyserar djupt principen för CNC-maskinens återgång till referenspunkten, och täcker slutna, halvslutna och öppna system. Genom specifika exempel diskuteras olika former av referenspunktsfel hos CNC-maskinverktyg i detalj, inklusive feldiagnos, analysmetoder och elimineringsstrategier, och förbättringsförslag presenteras för verktygsväxlingspunkten hos fleroperationsmaskinen.
I. Introduktion
Manuell referenspunktsåtergång är en förutsättning för att etablera verktygsmaskinens koordinatsystem. Den första åtgärden för de flesta CNC-verktygsmaskiner efter uppstart är att manuellt manövrera referenspunktsåtergången. Fel i referenspunktsåtergången förhindrar att programbearbetningen utförs, och felaktiga referenspunktspositioner påverkar också bearbetningsnoggrannheten och kan till och med orsaka kollisioner. Därför är det mycket viktigt att analysera och eliminera fel i referenspunktsåtergången.
II. Principer för CNC-maskiner Återgång till referenspunkten
(A) Systemklassificering
Slutet CNC-system: Utrustat med en återkopplingsenhet för att detektera den slutliga linjära förskjutningen.
Semi-slutet CNC-system: Positionsmätaren är installerad på servomotorns roterande axel eller i änden av ledarskruven, och återkopplingssignalen tas från vinkelförskjutningen.
Öppet CNC-system: Utan en återkopplingsenhet för positionsdetektering.
(B) Referenspunktsåterföringsmetoder
Rutnätsmetod för referenspunktsåtergång
Absolut gittermetod: Använd en absolut pulsgivare eller en gitterlinjal för att återgå till referenspunkten. Under felsökning av maskinverktyget bestäms referenspunkten genom parameterinställning och nollåtergång. Så länge reservbatteriet i detekteringsåterkopplingselementet är effektivt registreras referenspunktens positionsinformation varje gång maskinen startas, och det finns inget behov av att utföra referenspunktsåtergången igen.
Inkrementell rutnätsmetod: Använd en inkrementell kodare eller en gitterlinjal för att återgå till referenspunkten, och referenspunktsåtergången krävs varje gång maskinen startas. Om vi tar en viss CNC-fräsmaskin (med FANUC 0i-systemet) som exempel, är principen och processen för dess inkrementella rutnätsmetod för att återgå till nollpunkten följande:
Växla lägesomkopplaren till växeln "referenspunktsåtergång", välj axel för referenspunktsåtergång och tryck på axelns positiva jog-knapp. Axeln rör sig mot referenspunkten med snabb hastighet.
När retardationsblocket som rör sig tillsammans med arbetsbordet trycker ner retardationsbrytarens kontakt, ändras retardationssignalen från på (ON) till av (OFF). Arbetsbordets matning retarderar och fortsätter att röra sig med den låga matningshastighet som ställts in av parametrarna.
Efter att retardationsblocket släppt retardationsbrytaren och kontaktens tillstånd ändras från av till på, väntar CNC-systemet på att den första rutnätssignalen (även känd som ettvarvssignal PCZ) visas på pulsgivaren. Så snart denna signal visas stoppas arbetsbordets rörelse omedelbart. Samtidigt skickar CNC-systemet ut en signal för slutförd referenspunktsåtergång, och referenspunktslampan tänds, vilket indikerar att maskinaxeln har återvänt till referenspunkten.
Magnetisk omkopplarmetod för referenspunktsåterföring
Det öppna systemet använder vanligtvis en magnetisk induktionsbrytare för positionering av referenspunktsåtergång. Om vi tar en viss CNC-svarv som exempel, är principen och processen för dess magnetiska brytarmetod för återgång till referenspunkten följande:
De två första stegen är desamma som operationsstegen i rutnätsmetoden för referenspunktsåterföring.
Efter att retardationsblocket släppt retardationsbrytaren och kontaktens tillstånd ändras från av till på, väntar CNC-systemet på att induktionsbrytarsignalen visas. Så snart denna signal visas stoppas arbetsbordets rörelse omedelbart. Samtidigt skickar CNC-systemet ut en signal för slutförd referenspunktsåtergång, och referenspunktslampan tänds, vilket indikerar att maskinverktyget har återvänt till axelns referenspunkt.
III. Feldiagnos och analys av CNC-maskiner vid återgång till referenspunkten
När ett fel uppstår i referenspunktsåtergången på en CNC-maskin bör en omfattande inspektion utföras enligt principen från enkel till komplex.
(A) Fel utan larm
Avvikelse från ett fast rutnätsavstånd
Felfenomen: När maskinverktyget startas och referenspunkten manuellt återställs för första gången avviker den från referenspunkten med ett eller flera rutnätsavstånd, och de efterföljande avvikelseavstånden är fasta varje gång.
Orsaksanalys: Vanligtvis är retardationsblockets position felaktig, retardationsblockets längd för kort eller så är närhetsbrytarens position som referenspunkt felaktig. Denna typ av fel uppstår vanligtvis efter att verktygsmaskinen har installerats och felsökts för första gången eller efter en större översyn.
Lösning: Retardationsblockets eller närhetsbrytarens position kan justeras, och snabbmatningshastigheten och snabbmatningstidskonstanten för referenspunktsåtergång kan också justeras.
Avvikelse från en slumpmässig position eller en liten förskjutning
Felfenomen: Avvikelse från referenspunktens position, avvikelsevärdet är slumpmässigt eller litet, och avvikelseavståndet är inte lika varje gång referenspunktsåtergången utförs.
Orsaksanalys:
Externa störningar, såsom dålig jordning av kabelns skärmskikt och att pulsgivarens signalledning är för nära högspänningskabeln.
Strömförsörjningsspänningen som används av pulsgivaren eller gitterlinjalen är för låg (lägre än 4,75 V) eller så är det ett fel.
Styrkortet till hastighetsreglerenheten är defekt.
Kopplingen mellan matningsaxeln och servomotorn är lös.
Kabelkontakten har dålig kontakt eller så är kabeln skadad.
Lösning: Motsvarande åtgärder bör vidtas av olika skäl, såsom att förbättra jordningen, kontrollera strömförsörjningen, byta ut styrkortet, dra åt kopplingen och kontrollera kabeln.
(B) Fel med larm
Överkörningslarm orsakat av ingen retardationsåtgärd
Felfenomen: När maskinverktyget återgår till referenspunkten sker ingen retardation och den fortsätter att röra sig tills den vidrör gränsbrytaren och stannar på grund av för långt rörelseomfång. Den gröna lampan för referenspunktsåtergång tänds inte och CNC-systemet visar tillståndet "INTE KLAR".
Orsaksanalys: Retardationsbrytaren för referenspunktsåtergången går sönder, brytarkontakten kan inte återställas efter att den tryckts ner, eller så är retardationsblocket löst och förskjutet, vilket resulterar i att nollpunktspulsen inte fungerar när maskinverktyget återgår till referenspunkten, och retardationssignalen kan inte matas in i CNC-systemet.
Lösning: Använd funktionsknappen "frigöring av överrörelse" för att frigöra maskinens koordinatöverrörelse, flytta tillbaka maskinen inom rörelseområdet och kontrollera sedan om retardationsbrytaren för referenspunktsåtergång är lös och om motsvarande retardationssignalledning för rörelsebrytaren har en kortslutning eller ett avbrott.
Larm orsakat av att referenspunkten inte hittades efter retardation
Felfenomen: Det sker en retardation under referenspunktsåtergången, men den stannar tills den vidrör gränsbrytaren och larmar, och referenspunkten hittas inte, och referenspunktsåtergången misslyckas.
Orsaksanalys:
Kodaren (eller gitterlinjalen) skickar inte ut nollflaggsignalen som indikerar att referenspunkten har returnerats under referenspunktsåterställningen.
Nollmarkeringspositionen för referenspunktsreturen misslyckas.
Nollflaggsignalen för referenspunktsreturen går förlorad under överföring eller bearbetning.
Det har uppstått ett hårdvarufel i mätsystemet och nollflaggan för referenspunktsreturen känns inte igen.
Lösning: Använd signalspårningsmetoden och använd ett oscilloskop för att kontrollera nollsignalen för pulsgivarens referenspunktsåtergång för att bedöma orsaken till felet och utföra motsvarande bearbetning.
Larm orsakat av felaktig referenspunktsposition
Felfenomen: Det sker en retardation under referenspunktsåtergången, och nollflaggsignalen för referenspunktsåtergången visas, och det sker också en bromsning till noll, men referenspunktens position är felaktig, och referenspunktsåtergången misslyckas.
Orsaksanalys:
Nollsignalen för referenspunktsreturen har missats, och mätsystemet kan hitta denna signal och stoppa endast efter att pulsgivaren roterar ytterligare ett varv, så att arbetsbordet stannar vid en position på ett valt avstånd från referenspunkten.
Retardationsblocket är för nära referenspunktens position, och koordinataxeln stannar när den inte har rört sig till det angivna avståndet och nuddar gränsbrytaren.
På grund av faktorer som signalstörningar, löst block och för låg spänning i nollsignalen för referenspunktsreturen, är positionen där arbetsbordet stannar felaktig och har ingen regelbundenhet.
Lösning: Processen utförs av olika skäl, såsom att justera retardationsblockets position, eliminera signalstörningar, dra åt blocket och kontrollera signalspänningen.
Larm orsakat av att enheten inte återgår till referenspunkten på grund av parameterändringar
Felfenomen: När maskinverktyget återgår till referenspunkten skickar den ut larmet "ej återgången till referenspunkten", och maskinverktyget utför inte åtgärden för att återgå till referenspunkten.
Orsaksanalys: Det kan orsakas av att de inställda parametrarna ändras, såsom att kommandoförstoringsförhållandet (CMR), detektionsförstoringsförhållandet (DMR), den snabba matningshastigheten för referenspunktsåtergång, retardationshastigheten nära origo är inställd på noll, eller att omkopplaren för snabb förstoring och matningsförstoringsknappen på maskinverktygets manöverpanel är inställda på 0 %.
Lösning: Kontrollera och korrigera relevanta parametrar.
IV. Slutsats
Referenspunktsfel i CNC-maskiner uppstår huvudsakligen i två situationer: fel i referenspunktsfel med larm och referenspunktsavdrift utan larm. Vid fel med larm kommer CNC-systemet inte att utföra bearbetningsprogrammet, vilket kan undvika produktion av ett stort antal avfallsprodukter; medan referenspunktsavdriftsfel utan larm är lätt att ignorera, vilket kan leda till avfallsprodukter från bearbetade delar eller till och med ett stort antal avfallsprodukter.
För fleroperationsmaskiner, eftersom många maskiner använder koordinataxelns referenspunkt som verktygsväxlingspunkt, är det lätt att uppstå fel vid referenspunktsåtergång under långvarig drift, särskilt fel vid drift av referenspunkten utan larm. Därför rekommenderas det att ställa in en andra referenspunkt och använda instruktionen G30 X0 Y0 Z0 med en position på ett visst avstånd från referenspunkten. Även om detta medför vissa svårigheter vid utformningen av verktygsmagasinet och manipulatorn, kan det avsevärt minska felfrekvensen vid referenspunktsåtergång och felfrekvensen vid automatiskt verktygsväxling för verktygsmaskinen, och endast en referenspunktsåtergång krävs när verktygsmaskinen startas.
Sammanfattning: Denna artikel analyserar djupt principen för CNC-maskinens återgång till referenspunkten, och täcker slutna, halvslutna och öppna system. Genom specifika exempel diskuteras olika former av referenspunktsfel hos CNC-maskinverktyg i detalj, inklusive feldiagnos, analysmetoder och elimineringsstrategier, och förbättringsförslag presenteras för verktygsväxlingspunkten hos fleroperationsmaskinen.
I. Introduktion
Manuell referenspunktsåtergång är en förutsättning för att etablera verktygsmaskinens koordinatsystem. Den första åtgärden för de flesta CNC-verktygsmaskiner efter uppstart är att manuellt manövrera referenspunktsåtergången. Fel i referenspunktsåtergången förhindrar att programbearbetningen utförs, och felaktiga referenspunktspositioner påverkar också bearbetningsnoggrannheten och kan till och med orsaka kollisioner. Därför är det mycket viktigt att analysera och eliminera fel i referenspunktsåtergången.
II. Principer för CNC-maskiner Återgång till referenspunkten
(A) Systemklassificering
Slutet CNC-system: Utrustat med en återkopplingsenhet för att detektera den slutliga linjära förskjutningen.
Semi-slutet CNC-system: Positionsmätaren är installerad på servomotorns roterande axel eller i änden av ledarskruven, och återkopplingssignalen tas från vinkelförskjutningen.
Öppet CNC-system: Utan en återkopplingsenhet för positionsdetektering.
(B) Referenspunktsåterföringsmetoder
Rutnätsmetod för referenspunktsåtergång
Absolut gittermetod: Använd en absolut pulsgivare eller en gitterlinjal för att återgå till referenspunkten. Under felsökning av maskinverktyget bestäms referenspunkten genom parameterinställning och nollåtergång. Så länge reservbatteriet i detekteringsåterkopplingselementet är effektivt registreras referenspunktens positionsinformation varje gång maskinen startas, och det finns inget behov av att utföra referenspunktsåtergången igen.
Inkrementell rutnätsmetod: Använd en inkrementell kodare eller en gitterlinjal för att återgå till referenspunkten, och referenspunktsåtergången krävs varje gång maskinen startas. Om vi tar en viss CNC-fräsmaskin (med FANUC 0i-systemet) som exempel, är principen och processen för dess inkrementella rutnätsmetod för att återgå till nollpunkten följande:
Växla lägesomkopplaren till växeln "referenspunktsåtergång", välj axel för referenspunktsåtergång och tryck på axelns positiva jog-knapp. Axeln rör sig mot referenspunkten med snabb hastighet.
När retardationsblocket som rör sig tillsammans med arbetsbordet trycker ner retardationsbrytarens kontakt, ändras retardationssignalen från på (ON) till av (OFF). Arbetsbordets matning retarderar och fortsätter att röra sig med den låga matningshastighet som ställts in av parametrarna.
Efter att retardationsblocket släppt retardationsbrytaren och kontaktens tillstånd ändras från av till på, väntar CNC-systemet på att den första rutnätssignalen (även känd som ettvarvssignal PCZ) visas på pulsgivaren. Så snart denna signal visas stoppas arbetsbordets rörelse omedelbart. Samtidigt skickar CNC-systemet ut en signal för slutförd referenspunktsåtergång, och referenspunktslampan tänds, vilket indikerar att maskinaxeln har återvänt till referenspunkten.
Magnetisk omkopplarmetod för referenspunktsåterföring
Det öppna systemet använder vanligtvis en magnetisk induktionsbrytare för positionering av referenspunktsåtergång. Om vi tar en viss CNC-svarv som exempel, är principen och processen för dess magnetiska brytarmetod för återgång till referenspunkten följande:
De två första stegen är desamma som operationsstegen i rutnätsmetoden för referenspunktsåterföring.
Efter att retardationsblocket släppt retardationsbrytaren och kontaktens tillstånd ändras från av till på, väntar CNC-systemet på att induktionsbrytarsignalen visas. Så snart denna signal visas stoppas arbetsbordets rörelse omedelbart. Samtidigt skickar CNC-systemet ut en signal för slutförd referenspunktsåtergång, och referenspunktslampan tänds, vilket indikerar att maskinverktyget har återvänt till axelns referenspunkt.
III. Feldiagnos och analys av CNC-maskiner vid återgång till referenspunkten
När ett fel uppstår i referenspunktsåtergången på en CNC-maskin bör en omfattande inspektion utföras enligt principen från enkel till komplex.
(A) Fel utan larm
Avvikelse från ett fast rutnätsavstånd
Felfenomen: När maskinverktyget startas och referenspunkten manuellt återställs för första gången avviker den från referenspunkten med ett eller flera rutnätsavstånd, och de efterföljande avvikelseavstånden är fasta varje gång.
Orsaksanalys: Vanligtvis är retardationsblockets position felaktig, retardationsblockets längd för kort eller så är närhetsbrytarens position som referenspunkt felaktig. Denna typ av fel uppstår vanligtvis efter att verktygsmaskinen har installerats och felsökts för första gången eller efter en större översyn.
Lösning: Retardationsblockets eller närhetsbrytarens position kan justeras, och snabbmatningshastigheten och snabbmatningstidskonstanten för referenspunktsåtergång kan också justeras.
Avvikelse från en slumpmässig position eller en liten förskjutning
Felfenomen: Avvikelse från referenspunktens position, avvikelsevärdet är slumpmässigt eller litet, och avvikelseavståndet är inte lika varje gång referenspunktsåtergången utförs.
Orsaksanalys:
Externa störningar, såsom dålig jordning av kabelns skärmskikt och att pulsgivarens signalledning är för nära högspänningskabeln.
Strömförsörjningsspänningen som används av pulsgivaren eller gitterlinjalen är för låg (lägre än 4,75 V) eller så är det ett fel.
Styrkortet till hastighetsreglerenheten är defekt.
Kopplingen mellan matningsaxeln och servomotorn är lös.
Kabelkontakten har dålig kontakt eller så är kabeln skadad.
Lösning: Motsvarande åtgärder bör vidtas av olika skäl, såsom att förbättra jordningen, kontrollera strömförsörjningen, byta ut styrkortet, dra åt kopplingen och kontrollera kabeln.
(B) Fel med larm
Överkörningslarm orsakat av ingen retardationsåtgärd
Felfenomen: När maskinverktyget återgår till referenspunkten sker ingen retardation och den fortsätter att röra sig tills den vidrör gränsbrytaren och stannar på grund av för långt rörelseomfång. Den gröna lampan för referenspunktsåtergång tänds inte och CNC-systemet visar tillståndet "INTE KLAR".
Orsaksanalys: Retardationsbrytaren för referenspunktsåtergången går sönder, brytarkontakten kan inte återställas efter att den tryckts ner, eller så är retardationsblocket löst och förskjutet, vilket resulterar i att nollpunktspulsen inte fungerar när maskinverktyget återgår till referenspunkten, och retardationssignalen kan inte matas in i CNC-systemet.
Lösning: Använd funktionsknappen "frigöring av överrörelse" för att frigöra maskinens koordinatöverrörelse, flytta tillbaka maskinen inom rörelseområdet och kontrollera sedan om retardationsbrytaren för referenspunktsåtergång är lös och om motsvarande retardationssignalledning för rörelsebrytaren har en kortslutning eller ett avbrott.
Larm orsakat av att referenspunkten inte hittades efter retardation
Felfenomen: Det sker en retardation under referenspunktsåtergången, men den stannar tills den vidrör gränsbrytaren och larmar, och referenspunkten hittas inte, och referenspunktsåtergången misslyckas.
Orsaksanalys:
Kodaren (eller gitterlinjalen) skickar inte ut nollflaggsignalen som indikerar att referenspunkten har returnerats under referenspunktsåterställningen.
Nollmarkeringspositionen för referenspunktsreturen misslyckas.
Nollflaggsignalen för referenspunktsreturen går förlorad under överföring eller bearbetning.
Det har uppstått ett hårdvarufel i mätsystemet och nollflaggan för referenspunktsreturen känns inte igen.
Lösning: Använd signalspårningsmetoden och använd ett oscilloskop för att kontrollera nollsignalen för pulsgivarens referenspunktsåtergång för att bedöma orsaken till felet och utföra motsvarande bearbetning.
Larm orsakat av felaktig referenspunktsposition
Felfenomen: Det sker en retardation under referenspunktsåtergången, och nollflaggsignalen för referenspunktsåtergången visas, och det sker också en bromsning till noll, men referenspunktens position är felaktig, och referenspunktsåtergången misslyckas.
Orsaksanalys:
Nollsignalen för referenspunktsreturen har missats, och mätsystemet kan hitta denna signal och stoppa endast efter att pulsgivaren roterar ytterligare ett varv, så att arbetsbordet stannar vid en position på ett valt avstånd från referenspunkten.
Retardationsblocket är för nära referenspunktens position, och koordinataxeln stannar när den inte har rört sig till det angivna avståndet och nuddar gränsbrytaren.
På grund av faktorer som signalstörningar, löst block och för låg spänning i nollsignalen för referenspunktsreturen, är positionen där arbetsbordet stannar felaktig och har ingen regelbundenhet.
Lösning: Processen utförs av olika skäl, såsom att justera retardationsblockets position, eliminera signalstörningar, dra åt blocket och kontrollera signalspänningen.
Larm orsakat av att enheten inte återgår till referenspunkten på grund av parameterändringar
Felfenomen: När maskinverktyget återgår till referenspunkten skickar den ut larmet "ej återgången till referenspunkten", och maskinverktyget utför inte åtgärden för att återgå till referenspunkten.
Orsaksanalys: Det kan orsakas av att de inställda parametrarna ändras, såsom att kommandoförstoringsförhållandet (CMR), detektionsförstoringsförhållandet (DMR), den snabba matningshastigheten för referenspunktsåtergång, retardationshastigheten nära origo är inställd på noll, eller att omkopplaren för snabb förstoring och matningsförstoringsknappen på maskinverktygets manöverpanel är inställda på 0 %.
Lösning: Kontrollera och korrigera relevanta parametrar.
IV. Slutsats
Referenspunktsfel i CNC-maskiner uppstår huvudsakligen i två situationer: fel i referenspunktsfel med larm och referenspunktsavdrift utan larm. Vid fel med larm kommer CNC-systemet inte att utföra bearbetningsprogrammet, vilket kan undvika produktion av ett stort antal avfallsprodukter; medan referenspunktsavdriftsfel utan larm är lätt att ignorera, vilket kan leda till avfallsprodukter från bearbetade delar eller till och med ett stort antal avfallsprodukter.
För fleroperationsmaskiner, eftersom många maskiner använder koordinataxelns referenspunkt som verktygsväxlingspunkt, är det lätt att uppstå fel vid referenspunktsåtergång under långvarig drift, särskilt fel vid drift av referenspunkten utan larm. Därför rekommenderas det att ställa in en andra referenspunkt och använda instruktionen G30 X0 Y0 Z0 med en position på ett visst avstånd från referenspunkten. Även om detta medför vissa svårigheter vid utformningen av verktygsmagasinet och manipulatorn, kan det avsevärt minska felfrekvensen vid referenspunktsåtergång och felfrekvensen vid automatiskt verktygsväxling för verktygsmaskinen, och endast en referenspunktsåtergång krävs när verktygsmaskinen startas.