Методи аналізу та усунення несправностей повернення до опорних точок верстатів з ЧПК
Анотація: У цій статті глибоко аналізується принцип повернення верстата з ЧПК до точки відліку, охоплюючи системи із замкнутим, напівзамкненим та розімкнутим циклами. На конкретних прикладах детально обговорюються різні форми несправностей повернення до точки відліку верстатів з ЧПК, включаючи діагностику несправностей, методи аналізу та стратегії усунення, а також пропонуються пропозиції щодо покращення точки зміни інструменту обробного центру.
I. Вступ
Ручне повернення до точки відліку є необхідною умовою для встановлення системи координат верстата. Першою дією більшості верстатів з ЧПК після запуску є ручне повернення до точки відліку. Помилки повернення до точки відліку перешкоджають обробці програми, а неточні положення точок відліку також впливають на точність обробки та навіть призводять до зіткнень. Тому дуже важливо аналізувати та усувати помилки повернення до точки відліку.
II. Принципи верстатів з ЧПК. Повернення до точки відліку.
(A) Класифікація системи
Система ЧПК із замкнутим циклом: оснащена пристроєм зворотного зв'язку для визначення кінцевого лінійного переміщення.
Напівзамкнута система ЧПК: пристрій вимірювання положення встановлений на обертовому валу серводвигуна або на кінці ходового гвинта, а сигнал зворотного зв'язку береться з кутового зміщення.
Система ЧПК з розімкнутим циклом: без пристрою зворотного зв'язку для визначення положення.
(B) Методи повернення до опорної точки
Метод сітки для повернення опорної точки
Метод абсолютної сітки: для повернення до точки відліку використовуйте абсолютний імпульсний енкодер або сітку-лінійку. Під час налагодження верстата точка відліку визначається шляхом налаштування параметрів та операції повернення верстата в нульове положення. Поки резервний акумулятор елемента зворотного зв'язку детектування працює, інформація про положення точки відліку записується щоразу, коли верстат запускається, і немає потреби повторно виконувати операцію повернення до точки відліку.
Метод інкрементальної сітки: Використовуйте інкрементальний енкодер або сіткову лінійку для повернення до опорної точки, і операція повернення до опорної точки потрібна щоразу, коли машина запускається. Візьмемо як приклад певний фрезерний верстат з ЧПК (використовуючи систему FANUC 0i), принцип і процес його методу інкрементальної сітки для повернення до нульової точки такі:
Перемкніть перемикач режимів у положення «повернення до точки відліку», виберіть вісь для повернення до точки відліку та натисніть кнопку позитивного поштовху осі. Вісь рухатиметься до точки відліку з високою швидкістю.
Коли блок уповільнення, що рухається разом із робочим столом, натискає на контакт перемикача уповільнення, сигнал уповільнення змінюється з увімкненого (ON) на вимкнений (OFF). Подача робочого столу сповільнюється та продовжує рухатися з повільною швидкістю подачі, встановленою параметрами.
Після того, як блок уповільнення відпускає перемикач уповільнення та стан контакту змінюється з вимкненого на ввімкнений, система ЧПУ очікує появи першого сигналу сітки (також відомого як сигнал одиниці обертів PCZ) на енкодере. Щойно цей сигнал з'являється, рух робочого столу негайно зупиняється. Одночасно система ЧПУ надсилає сигнал завершення повернення до опорної точки, і лампа опорної точки загоряється, що вказує на успішне повернення осі верстата до опорної точки.
Метод магнітного перемикача для повернення до точки відліку
У розімкнутій системі зазвичай використовується магнітний індукційний перемикач для повернення до опорної точки. Візьмемо як приклад певний токарний верстат з ЧПК, принцип та процес його методу магнітного перемикача для повернення до опорної точки такі:
Перші два кроки такі ж, як і кроки операції методу сітки для повернення опорної точки.
Після того, як блок уповільнення відпустить перемикач уповільнення та стан контакту зміниться з вимкненого на ввімкнений, система ЧПУ очікує появи сигналу індукційного перемикача. Щойно цей сигнал з'явиться, рух робочого столу негайно зупиниться. Одночасно система ЧПУ надсилає сигнал завершення повернення до опорної точки, і лампа опорної точки засвітиться, що вказує на успішне повернення верстата до опорної точки осі.
III. Діагностика несправностей та аналіз верстатів з ЧПК з поверненням до точки відліку
У разі виникнення несправності під час повернення до опорної точки верстата з ЧПК слід проводити комплексну перевірку за принципом «від простого до складного».
(A) Несправності без тривоги
Відхилення від фіксованої відстані сітки
Явище несправності: Коли верстат запускається і точка відліку повертається вручну вперше, вона відхиляється від точки відліку на одну або кілька відстаней сітки, і наступні відстані відхилення щоразу фіксуються.
Аналіз причини: Зазвичай положення блоку уповільнення неправильне, довжина блоку уповільнення занадто коротка або положення датчика наближення, що використовується для опорної точки, неправильне. Такий тип несправності зазвичай виникає після першого встановлення та налагодження верстата або після капітального ремонту.
Рішення: Положення блоку уповільнення або датчика наближення можна регулювати, а також можна регулювати швидкість швидкої подачі та постійну часу швидкої подачі для повернення до опорної точки.
Відхилення від випадкового положення або невелике зміщення
Явище несправності: Відхилення від будь-якого положення опорної точки, значення відхилення є випадковим або малим, а відстань відхилення не дорівнює щоразу, коли виконується операція повернення до опорної точки.
Аналіз причин:
Зовнішні перешкоди, такі як погане заземлення екрануючого шару кабелю, а також занадто близьке розташування сигнальної лінії імпульсного енкодера до високовольтного кабелю.
Напруга живлення, що використовується імпульсним енкодером або лінійкою решітки, занадто низька (нижче 4,75 В) або є несправність.
Плата керування блоком регулювання швидкості несправна.
Зчеплення між віссю подачі та серводвигуном ослаблене.
Роз'єм кабелю має поганий контакт або кабель пошкоджений.
Рішення: З різних причин слід вжити відповідних заходів, таких як покращення заземлення, перевірка джерела живлення, заміна плати керування, затягування муфти та перевірка кабелю.
(B) Несправності з тривогою
Сигналізація про перевищення ходу, спричинена відсутністю дії щодо уповільнення
Виникнення несправності: Коли верстат повертається до опорної точки, уповільнення не відбувається, і він продовжує рухатися, доки не торкнеться кінцевого вимикача та не зупиниться через перевищення ходу. Зелений індикатор повернення до опорної точки не загоряється, а система ЧПУ показує стан «НЕ ГОТОВИЙ».
Аналіз причини: Вийшов з ладу перемикач уповільнення для повернення до опорної точки, контакт перемикача не може бути скинутий після натискання, або блок уповільнення ослаблений та зміщений, в результаті чого імпульс нульової точки не працює, коли верстат повертається до опорної точки, і сигнал уповільнення не може бути введений до системи ЧПК.
Рішення: Використовуйте функціональну кнопку «розблокування переміщення», щоб розблокувати переміщення верстата за координатами, перемістіть верстат назад у діапазон переміщення, а потім перевірте, чи не ослаблений перемикач уповільнення для повернення до точки відліку, і чи відповідна лінія сигналу уповільнення перемикача ходу не має короткого замикання або розриву.
Сигналізація, спричинена неможливістю знайти опорну точку після уповільнення
Явище несправності: під час процесу повернення до точки відліку відбувається уповільнення, але воно зупиняється, доки не торкнеться кінцевого вимикача та не спрацює сигнал тривоги, а точка відліку не знайдена, і операція повернення до точки відліку завершується невдачею.
Аналіз причин:
Енкодер (або ґратчаста лінійка) не надсилає сигнал нульового прапорця, що вказує на повернення опорної точки під час операції повернення до опорної точки.
Повернення нульової позначки опорної точки не вдається.
Сигнал нульового прапорця повернення опорної точки втрачається під час передачі або обробки.
У вимірювальній системі стався апаратний збій, і сигнал нульового прапорця повернення опорної точки не розпізнається.
Рішення: Використовуйте метод відстеження сигналу та за допомогою осцилографа перевірте сигнал нульового прапорця повернення опорної точки енкодера, щоб визначити причину несправності та виконати відповідну обробку.
Сигналізація, спричинена неточним положенням опорної точки
Явище несправності: під час процесу повернення до точки відліку відбувається уповільнення, з'являється сигнал прапорця нуля повернення до точки відліку, а також відбувається процес гальмування до нуля, але положення точки відліку неточне, і операція повернення до точки відліку не вдається.
Аналіз причин:
Сигнал нульового прапорця повернення до опорної точки пропущено, і вимірювальна система може знайти цей сигнал і зупинитися лише після того, як імпульсний енкодер зробить ще один оберт, так що робочий стіл зупиниться в положенні на вибраній відстані від опорної точки.
Блок уповільнення знаходиться занадто близько до положення опорної точки, і вісь координат зупиняється, коли вона не переміститься на задану відстань і торкнеться кінцевого вимикача.
Через такі фактори, як перешкоди сигналу, нещільний блок та занадто низька напруга сигналу нульового прапорця повернення опорної точки, положення зупинки робочого столу є неточним та не має регулярності.
Рішення: Виконайте процес відповідно до різних причин, таких як регулювання положення блоку уповільнення, усунення перешкод сигналу, затягування блоку та перевірка напруги сигналу.
Сигналізація, спричинена неповерненням до опорної точки через зміни параметрів
Явище несправності: Коли верстат повертається до точки відліку, він надсилає сигнал тривоги «не повернуто до точки відліку», і верстат не виконує дію повернення до точки відліку.
Аналіз причини: Це може бути спричинено зміною встановлених параметрів, таких як коефіцієнт збільшення команди (CMR), коефіцієнт збільшення виявлення (DMR), швидкість швидкої подачі для повернення до опорної точки, швидкість уповільнення поблизу початку координат встановлені на нуль, або перемикач швидкого збільшення та перемикач збільшення подачі на панелі керування верстата встановлені на 0%.
Рішення: Перевірте та виправте відповідні параметри.
IV. Висновок
Помилки повернення до точки відліку верстатів з ЧПК зазвичай включають дві ситуації: збій повернення до точки відліку з тривогою та дрейф точки відліку без тривоги. У разі помилок з тривогою система ЧПК не виконає програму обробки, що може запобігти утворенню великої кількості відходів; тоді як помилку дрейфу точки відліку без тривоги легко ігнорувати, що може призвести до утворення відходів оброблених деталей або навіть великої кількості відходів.
Для обробних центрів, оскільки багато верстатів використовують опорну точку координатної осі як точку зміни інструменту, помилки повернення до опорної точки легко виникають під час тривалої роботи, особливо помилки дрейфу опорної точки без сигналізації. Тому рекомендується встановити другу опорну точку та використовувати інструкцію G30 X0 Y0 Z0 з положенням на певній відстані від опорної точки. Хоча це створює деякі труднощі з проектуванням інструментального магазину та маніпулятора, це може значно зменшити частоту відмов повернення до опорної точки та частоту відмов автоматичної зміни інструменту верстата, і під час запуску верстата потрібне лише одне повернення до опорної точки.
Анотація: У цій статті глибоко аналізується принцип повернення верстата з ЧПК до точки відліку, охоплюючи системи із замкнутим, напівзамкненим та розімкнутим циклами. На конкретних прикладах детально обговорюються різні форми несправностей повернення до точки відліку верстатів з ЧПК, включаючи діагностику несправностей, методи аналізу та стратегії усунення, а також пропонуються пропозиції щодо покращення точки зміни інструменту обробного центру.
I. Вступ
Ручне повернення до точки відліку є необхідною умовою для встановлення системи координат верстата. Першою дією більшості верстатів з ЧПК після запуску є ручне повернення до точки відліку. Помилки повернення до точки відліку перешкоджають обробці програми, а неточні положення точок відліку також впливають на точність обробки та навіть призводять до зіткнень. Тому дуже важливо аналізувати та усувати помилки повернення до точки відліку.
II. Принципи верстатів з ЧПК. Повернення до точки відліку.
(A) Класифікація системи
Система ЧПК із замкнутим циклом: оснащена пристроєм зворотного зв'язку для визначення кінцевого лінійного переміщення.
Напівзамкнута система ЧПК: пристрій вимірювання положення встановлений на обертовому валу серводвигуна або на кінці ходового гвинта, а сигнал зворотного зв'язку береться з кутового зміщення.
Система ЧПК з розімкнутим циклом: без пристрою зворотного зв'язку для визначення положення.
(B) Методи повернення до опорної точки
Метод сітки для повернення опорної точки
Метод абсолютної сітки: для повернення до точки відліку використовуйте абсолютний імпульсний енкодер або сітку-лінійку. Під час налагодження верстата точка відліку визначається шляхом налаштування параметрів та операції повернення верстата в нульове положення. Поки резервний акумулятор елемента зворотного зв'язку детектування працює, інформація про положення точки відліку записується щоразу, коли верстат запускається, і немає потреби повторно виконувати операцію повернення до точки відліку.
Метод інкрементальної сітки: Використовуйте інкрементальний енкодер або сіткову лінійку для повернення до опорної точки, і операція повернення до опорної точки потрібна щоразу, коли машина запускається. Візьмемо як приклад певний фрезерний верстат з ЧПК (використовуючи систему FANUC 0i), принцип і процес його методу інкрементальної сітки для повернення до нульової точки такі:
Перемкніть перемикач режимів у положення «повернення до точки відліку», виберіть вісь для повернення до точки відліку та натисніть кнопку позитивного поштовху осі. Вісь рухатиметься до точки відліку з високою швидкістю.
Коли блок уповільнення, що рухається разом із робочим столом, натискає на контакт перемикача уповільнення, сигнал уповільнення змінюється з увімкненого (ON) на вимкнений (OFF). Подача робочого столу сповільнюється та продовжує рухатися з повільною швидкістю подачі, встановленою параметрами.
Після того, як блок уповільнення відпускає перемикач уповільнення та стан контакту змінюється з вимкненого на ввімкнений, система ЧПУ очікує появи першого сигналу сітки (також відомого як сигнал одиниці обертів PCZ) на енкодере. Щойно цей сигнал з'являється, рух робочого столу негайно зупиняється. Одночасно система ЧПУ надсилає сигнал завершення повернення до опорної точки, і лампа опорної точки загоряється, що вказує на успішне повернення осі верстата до опорної точки.
Метод магнітного перемикача для повернення до точки відліку
У розімкнутій системі зазвичай використовується магнітний індукційний перемикач для повернення до опорної точки. Візьмемо як приклад певний токарний верстат з ЧПК, принцип та процес його методу магнітного перемикача для повернення до опорної точки такі:
Перші два кроки такі ж, як і кроки операції методу сітки для повернення опорної точки.
Після того, як блок уповільнення відпустить перемикач уповільнення та стан контакту зміниться з вимкненого на ввімкнений, система ЧПУ очікує появи сигналу індукційного перемикача. Щойно цей сигнал з'явиться, рух робочого столу негайно зупиниться. Одночасно система ЧПУ надсилає сигнал завершення повернення до опорної точки, і лампа опорної точки засвітиться, що вказує на успішне повернення верстата до опорної точки осі.
III. Діагностика несправностей та аналіз верстатів з ЧПК з поверненням до точки відліку
У разі виникнення несправності під час повернення до опорної точки верстата з ЧПК слід проводити комплексну перевірку за принципом «від простого до складного».
(A) Несправності без тривоги
Відхилення від фіксованої відстані сітки
Явище несправності: Коли верстат запускається і точка відліку повертається вручну вперше, вона відхиляється від точки відліку на одну або кілька відстаней сітки, і наступні відстані відхилення щоразу фіксуються.
Аналіз причини: Зазвичай положення блоку уповільнення неправильне, довжина блоку уповільнення занадто коротка або положення датчика наближення, що використовується для опорної точки, неправильне. Такий тип несправності зазвичай виникає після першого встановлення та налагодження верстата або після капітального ремонту.
Рішення: Положення блоку уповільнення або датчика наближення можна регулювати, а також можна регулювати швидкість швидкої подачі та постійну часу швидкої подачі для повернення до опорної точки.
Відхилення від випадкового положення або невелике зміщення
Явище несправності: Відхилення від будь-якого положення опорної точки, значення відхилення є випадковим або малим, а відстань відхилення не дорівнює щоразу, коли виконується операція повернення до опорної точки.
Аналіз причин:
Зовнішні перешкоди, такі як погане заземлення екрануючого шару кабелю, а також занадто близьке розташування сигнальної лінії імпульсного енкодера до високовольтного кабелю.
Напруга живлення, що використовується імпульсним енкодером або лінійкою решітки, занадто низька (нижче 4,75 В) або є несправність.
Плата керування блоком регулювання швидкості несправна.
Зчеплення між віссю подачі та серводвигуном ослаблене.
Роз'єм кабелю має поганий контакт або кабель пошкоджений.
Рішення: З різних причин слід вжити відповідних заходів, таких як покращення заземлення, перевірка джерела живлення, заміна плати керування, затягування муфти та перевірка кабелю.
(B) Несправності з тривогою
Сигналізація про перевищення ходу, спричинена відсутністю дії щодо уповільнення
Виникнення несправності: Коли верстат повертається до опорної точки, уповільнення не відбувається, і він продовжує рухатися, доки не торкнеться кінцевого вимикача та не зупиниться через перевищення ходу. Зелений індикатор повернення до опорної точки не загоряється, а система ЧПУ показує стан «НЕ ГОТОВИЙ».
Аналіз причини: Вийшов з ладу перемикач уповільнення для повернення до опорної точки, контакт перемикача не може бути скинутий після натискання, або блок уповільнення ослаблений та зміщений, в результаті чого імпульс нульової точки не працює, коли верстат повертається до опорної точки, і сигнал уповільнення не може бути введений до системи ЧПК.
Рішення: Використовуйте функціональну кнопку «розблокування переміщення», щоб розблокувати переміщення верстата за координатами, перемістіть верстат назад у діапазон переміщення, а потім перевірте, чи не ослаблений перемикач уповільнення для повернення до точки відліку, і чи відповідна лінія сигналу уповільнення перемикача ходу не має короткого замикання або розриву.
Сигналізація, спричинена неможливістю знайти опорну точку після уповільнення
Явище несправності: під час процесу повернення до точки відліку відбувається уповільнення, але воно зупиняється, доки не торкнеться кінцевого вимикача та не спрацює сигнал тривоги, а точка відліку не знайдена, і операція повернення до точки відліку завершується невдачею.
Аналіз причин:
Енкодер (або ґратчаста лінійка) не надсилає сигнал нульового прапорця, що вказує на повернення опорної точки під час операції повернення до опорної точки.
Повернення нульової позначки опорної точки не вдається.
Сигнал нульового прапорця повернення опорної точки втрачається під час передачі або обробки.
У вимірювальній системі стався апаратний збій, і сигнал нульового прапорця повернення опорної точки не розпізнається.
Рішення: Використовуйте метод відстеження сигналу та за допомогою осцилографа перевірте сигнал нульового прапорця повернення опорної точки енкодера, щоб визначити причину несправності та виконати відповідну обробку.
Сигналізація, спричинена неточним положенням опорної точки
Явище несправності: під час процесу повернення до точки відліку відбувається уповільнення, з'являється сигнал прапорця нуля повернення до точки відліку, а також відбувається процес гальмування до нуля, але положення точки відліку неточне, і операція повернення до точки відліку не вдається.
Аналіз причин:
Сигнал нульового прапорця повернення до опорної точки пропущено, і вимірювальна система може знайти цей сигнал і зупинитися лише після того, як імпульсний енкодер зробить ще один оберт, так що робочий стіл зупиниться в положенні на вибраній відстані від опорної точки.
Блок уповільнення знаходиться занадто близько до положення опорної точки, і вісь координат зупиняється, коли вона не переміститься на задану відстань і торкнеться кінцевого вимикача.
Через такі фактори, як перешкоди сигналу, нещільний блок та занадто низька напруга сигналу нульового прапорця повернення опорної точки, положення зупинки робочого столу є неточним та не має регулярності.
Рішення: Виконайте процес відповідно до різних причин, таких як регулювання положення блоку уповільнення, усунення перешкод сигналу, затягування блоку та перевірка напруги сигналу.
Сигналізація, спричинена неповерненням до опорної точки через зміни параметрів
Явище несправності: Коли верстат повертається до точки відліку, він надсилає сигнал тривоги «не повернуто до точки відліку», і верстат не виконує дію повернення до точки відліку.
Аналіз причини: Це може бути спричинено зміною встановлених параметрів, таких як коефіцієнт збільшення команди (CMR), коефіцієнт збільшення виявлення (DMR), швидкість швидкої подачі для повернення до опорної точки, швидкість уповільнення поблизу початку координат встановлені на нуль, або перемикач швидкого збільшення та перемикач збільшення подачі на панелі керування верстата встановлені на 0%.
Рішення: Перевірте та виправте відповідні параметри.
IV. Висновок
Помилки повернення до точки відліку верстатів з ЧПК зазвичай включають дві ситуації: збій повернення до точки відліку з тривогою та дрейф точки відліку без тривоги. У разі помилок з тривогою система ЧПК не виконає програму обробки, що може запобігти утворенню великої кількості відходів; тоді як помилку дрейфу точки відліку без тривоги легко ігнорувати, що може призвести до утворення відходів оброблених деталей або навіть великої кількості відходів.
Для обробних центрів, оскільки багато верстатів використовують опорну точку координатної осі як точку зміни інструменту, помилки повернення до опорної точки легко виникають під час тривалої роботи, особливо помилки дрейфу опорної точки без сигналізації. Тому рекомендується встановити другу опорну точку та використовувати інструкцію G30 X0 Y0 Z0 з положенням на певній відстані від опорної точки. Хоча це створює деякі труднощі з проектуванням інструментального магазину та маніпулятора, це може значно зменшити частоту відмов повернення до опорної точки та частоту відмов автоматичної зміни інструменту верстата, і під час запуску верстата потрібне лише одне повернення до опорної точки.