Czy znasz metody analizy błędów i rozwiązywania problemów dotyczące powrotu do punktu odniesienia obrabiarki CNC?

Metody analizy i eliminacji błędów powrotu do punktu odniesienia w obrabiarkach CNC
Streszczenie: W artykule dogłębnie analizuje się zasadę powrotu obrabiarki CNC do punktu odniesienia, obejmując systemy z zamkniętą, półzamkniętą i otwartą pętlą. Na konkretnych przykładach szczegółowo omówiono różne formy błędów powrotu do punktu odniesienia obrabiarek CNC, w tym diagnostykę błędów, metody analizy i strategie eliminacji, a także przedstawiono sugestie dotyczące usprawnień w punkcie wymiany narzędzia w centrum obróbczym.
I. Wprowadzenie
Ręczna operacja powrotu do punktu odniesienia jest warunkiem wstępnym do ustalenia układu współrzędnych obrabiarki. Pierwszą czynnością większości obrabiarek CNC po uruchomieniu jest ręczna operacja powrotu do punktu odniesienia. Błędy powrotu do punktu odniesienia uniemożliwiają wykonanie programu, a niedokładne położenie punktów odniesienia może również wpłynąć na dokładność obróbki, a nawet spowodować kolizję. Dlatego niezwykle ważne jest przeanalizowanie i wyeliminowanie błędów powrotu do punktu odniesienia.
II. Zasady działania obrabiarek CNC Powrót do punktu odniesienia
(A) Klasyfikacja systemowa
System CNC z zamkniętą pętlą: wyposażony w urządzenie sprzężenia zwrotnego do wykrywania końcowego przemieszczenia liniowego.
System CNC z pętlą półzamkniętą: Urządzenie do pomiaru położenia zamontowane jest na obracającym się wale serwosilnika lub na końcu śruby pociągowej, a sygnał sprzężenia zwrotnego pobierany jest z przemieszczenia kątowego.
System CNC z otwartą pętlą: bez urządzenia sprzężenia zwrotnego wykrywającego położenie.
(B) Metody powrotu do punktu odniesienia
Metoda siatki do powrotu do punktu odniesienia
Metoda siatki absolutnej: Użyj enkodera impulsów absolutnych lub linijki gratingowej, aby powrócić do punktu odniesienia. Podczas debugowania obrabiarki punkt odniesienia jest określany poprzez ustawienie parametrów i operację powrotu do zera obrabiarki. Dopóki bateria podtrzymująca elementu sprzężenia zwrotnego detekcji jest sprawna, informacja o położeniu punktu odniesienia jest rejestrowana przy każdym uruchomieniu maszyny i nie ma potrzeby ponownego wykonywania operacji powrotu do punktu odniesienia.
Metoda siatki inkrementalnej: Użyj enkodera inkrementalnego lub linijki gratingowej, aby powrócić do punktu odniesienia. Operacja powrotu do punktu odniesienia jest wymagana przy każdym uruchomieniu maszyny. Biorąc za przykład pewną frezarkę CNC (z systemem FANUC 0i), zasada i proces jej metody siatki inkrementalnej, służącej do powrotu do punktu zerowego, są następujące:
Przełącz przełącznik trybu na tryb „powrotu do punktu odniesienia”, wybierz oś, do której chcesz powrócić, i naciśnij przycisk dodatniego posuwu osi. Oś porusza się w kierunku punktu odniesienia z dużą prędkością.
Gdy blok zwalniający poruszający się wraz ze stołem roboczym naciska styk wyłącznika zwalniającego, sygnał zwalniający zmienia się z włączonego (ON) na wyłączony (OFF). Posuw stołu roboczego zwalnia i kontynuuje ruch z niską prędkością posuwu ustawioną w parametrach.
Po zwolnieniu przez blok zwalniający przełącznika zwalniania i zmianie stanu styku z wyłączonego na włączony, system CNC oczekuje na pojawienie się pierwszego sygnału siatki (znanego również jako sygnał obrotu PCZ) na enkoderze. Natychmiast po pojawieniu się tego sygnału ruch stołu roboczego zostaje natychmiast zatrzymany. Jednocześnie system CNC wysyła sygnał zakończenia powrotu do punktu odniesienia, a lampka punktu odniesienia zapala się, sygnalizując pomyślny powrót osi obrabiarki do punktu odniesienia.
Metoda przełączania magnetycznego do powrotu do punktu odniesienia
System z otwartą pętlą zazwyczaj wykorzystuje magnetyczny przełącznik indukcyjny do pozycjonowania powrotu do punktu odniesienia. Biorąc za przykład konkretną tokarkę CNC, zasada i proces jej metody powrotu do punktu odniesienia z wykorzystaniem przełącznika magnetycznego są następujące:
Pierwsze dwa kroki są takie same jak kroki operacji metody siatkowej dla powrotu do punktu odniesienia.
Po zwolnieniu wyłącznika zwalniającego przez blok zwalniający i zmianie stanu styku z wyłączonego na włączony, system CNC oczekuje na pojawienie się sygnału przełącznika indukcyjnego. Natychmiast po pojawieniu się tego sygnału ruch stołu roboczego zostaje natychmiast zatrzymany. Jednocześnie system CNC wysyła sygnał zakończenia powrotu do punktu odniesienia, a lampka punktu odniesienia zapala się, sygnalizując pomyślny powrót obrabiarki do punktu odniesienia osi.
III. Diagnostyka i analiza usterek obrabiarek CNC powracających do punktu odniesienia
W przypadku wystąpienia usterki powrotu do punktu odniesienia obrabiarki CNC należy przeprowadzić kompleksową kontrolę, postępując według zasady od prostych do złożonych.
(A) Usterki bez alarmu
Odchylenie od ustalonej odległości siatki
Zjawisko błędu: Po uruchomieniu obrabiarki i pierwszym ręcznym powrocie do punktu odniesienia, występuje odchylenie od punktu odniesienia o jedną lub kilka odległości siatki, a kolejne odległości odchylenia są za każdym razem stałe.
Analiza przyczyn: Zazwyczaj położenie bloku zwalniającego jest nieprawidłowe, długość bloku zwalniającego jest zbyt krótka lub położenie czujnika zbliżeniowego używanego jako punkt odniesienia jest nieprawidłowe. Tego rodzaju usterka występuje zazwyczaj po pierwszej instalacji i debugowaniu obrabiarki lub po generalnym remoncie.
Rozwiązanie: Można regulować położenie bloku zwalniającego lub wyłącznika zbliżeniowego, a także regulować prędkość szybkiego posuwu i stałą czasową szybkiego posuwu w celu powrotu do punktu odniesienia.
Odchylenie od losowej pozycji lub niewielkie przesunięcie
Zjawisko błędu: Odchylenie od dowolnej pozycji punktu odniesienia. Wartość odchylenia jest losowa lub niewielka, a odległość odchylenia nie jest równa za każdym razem, gdy wykonywana jest operacja powrotu do punktu odniesienia.
Analiza przyczyn:
Zakłócenia zewnętrzne, takie jak słabe uziemienie warstwy ekranującej kabel lub zbyt bliska odległość linii sygnałowej enkodera impulsów od kabla wysokiego napięcia.
Napięcie zasilania używane przez enkoder impulsów lub linijkę kratową jest zbyt niskie (niższe niż 4,75 V) lub wystąpiła usterka.
Płyta sterująca jednostki sterującej prędkością jest uszkodzona.
Luźne połączenie między osią posuwu a silnikiem serwo.
Złącze kabla ma słaby styk lub kabel jest uszkodzony.
Rozwiązanie: W zależności od przyczyn należy podjąć odpowiednie środki zaradcze, takie jak: poprawa uziemienia, sprawdzenie zasilania, wymiana płyty sterującej, dokręcenie złącza i sprawdzenie kabla.
(B) Usterki z alarmem
Alarm przekroczenia prędkości spowodowany brakiem działania zwalniającego
Zjawisko błędu: Po powrocie obrabiarki do punktu odniesienia nie następuje hamowanie i obrabiarka kontynuuje ruch, aż do momentu dotknięcia wyłącznika krańcowego i zatrzymania z powodu przekroczenia dopuszczalnego zakresu ruchu. Zielona lampka powrotu do punktu odniesienia nie świeci się, a system CNC wyświetla stan „NIE GOTOWY”.
Analiza przyczyn: Przełącznik zwalniający powrotu do punktu odniesienia uległ awarii, styku przełącznika nie można zresetować po naciśnięciu lub blok zwalniający jest poluzowany i przesunięty, co powoduje, że impuls punktu zerowego nie działa, gdy obrabiarka powraca do punktu odniesienia, a sygnału zwalniającego nie można wprowadzić do systemu CNC.
Rozwiązanie: Użyj przycisku funkcji „zwolnień przekroczenia zakresu ruchu”, aby zwolnić przekroczenie zakresu ruchu współrzędnych obrabiarki, cofnij obrabiarkę do zakresu ruchu, a następnie sprawdź, czy przełącznik zwalniania powrotu do punktu odniesienia jest poluzowany i czy odpowiednia linia sygnału zwalniania przełącznika ruchu nie ma zwarcia lub przerwy.
Alarm spowodowany brakiem odnalezienia punktu odniesienia po zwolnieniu
Zjawisko błędu: Podczas procesu powrotu do punktu odniesienia następuje spowolnienie, ale proces zatrzymuje się do momentu dotknięcia wyłącznika krańcowego i włączenia się alarmu. Punkt odniesienia nie zostaje znaleziony, a operacja powrotu do punktu odniesienia kończy się niepowodzeniem.
Analiza przyczyn:
Podczas operacji powrotu do punktu odniesienia koder (lub linijka kratowa) nie wysyła sygnału flagi zera wskazującego, że punkt odniesienia został zwrócony.
Pozycja zerowa punktu odniesienia nie powiodła się.
Sygnał flagi zerowej powrotu punktu odniesienia jest tracony podczas transmisji lub przetwarzania.
Wystąpiła awaria sprzętowa w systemie pomiarowym, wskutek czego sygnał flagi zerowej powrotu do punktu odniesienia nie został rozpoznany.
Rozwiązanie: Zastosuj metodę śledzenia sygnału i za pomocą oscyloskopu sprawdź sygnał flagi zerowej powrotu punktu odniesienia enkodera, aby ocenić przyczynę błędu i przeprowadzić odpowiednie przetwarzanie.
Alarm spowodowany niedokładnym położeniem punktu odniesienia
Zjawisko błędu: Podczas procesu powrotu do punktu odniesienia następuje hamowanie, pojawia się sygnał flagi zerowej powrotu do punktu odniesienia, następuje również proces hamowania do zera, ale położenie punktu odniesienia jest niedokładne, a operacja powrotu do punktu odniesienia kończy się niepowodzeniem.
Analiza przyczyn:
Sygnał flagi zerowej powrotu do punktu odniesienia został pominięty, a układ pomiarowy może odnaleźć ten sygnał i zatrzymać się dopiero po wykonaniu przez enkoder impulsów kolejnego obrotu, tak aby stół roboczy zatrzymał się w położeniu znajdującym się w wybranej odległości od punktu odniesienia.
Blok zwalniający znajduje się zbyt blisko punktu odniesienia, a oś współrzędnych zatrzymuje się, gdy nie przesunie się na określoną odległość i dotknie wyłącznika krańcowego.
Z powodu takich czynników, jak zakłócenia sygnału, luźne bloki i zbyt niskie napięcie sygnału flagi zerowej powrotu punktu odniesienia, pozycja, w której zatrzymuje się stół roboczy, jest niedokładna i nie ma regularności.
Rozwiązanie: Przetwarzaj zgodnie z różnymi przyczynami, takimi jak dostosowanie położenia bloku zwalniającego, eliminacja zakłóceń sygnału, dokręcanie bloku i sprawdzanie napięcia sygnału.
Alarm spowodowany brakiem powrotu do punktu odniesienia z powodu zmian parametrów
Zjawisko błędu: Gdy obrabiarka powraca do punktu odniesienia, wysyła alarm „nie powróciliśmy do punktu odniesienia” i obrabiarka nie wykonuje akcji powrotu do punktu odniesienia.
Analiza przyczyn: Może to być spowodowane zmianą ustawionych parametrów, takich jak współczynnik powiększenia polecenia (CMR), współczynnik powiększenia wykrywania (DMR), prędkość szybkiego posuwu dla powrotu do punktu odniesienia, prędkość zwalniania w pobliżu punktu początkowego ustawione na zero lub przełącznik szybkiego powiększenia i przełącznik powiększenia posuwu na panelu operacyjnym obrabiarki ustawione na 0%.
Rozwiązanie: Sprawdź i popraw odpowiednie parametry.
IV. Wnioski
Błędy powrotu punktu odniesienia w obrabiarkach CNC obejmują głównie dwie sytuacje: błąd powrotu punktu odniesienia z alarmem oraz dryft punktu odniesienia bez alarmu. W przypadku błędów z alarmem system CNC nie wykona programu obróbki, co może zapobiec produkcji dużej liczby produktów odpadowych; natomiast błąd dryftu punktu odniesienia bez alarmu można łatwo zignorować, co może prowadzić do strat w przetwarzanych elementach, a nawet do dużej liczby produktów odpadowych.
W przypadku centrów obróbkowych, ponieważ wiele maszyn wykorzystuje punkt odniesienia osi współrzędnych jako punkt wymiany narzędzia, błędy powrotu do punktu odniesienia są łatwe do wystąpienia podczas długotrwałej pracy, zwłaszcza błędy dryftu punktu odniesienia, które nie powodują alarmu. Dlatego zaleca się ustawienie drugiego punktu odniesienia i użycie instrukcji G30 X0 Y0 Z0 z pozycją w określonej odległości od punktu odniesienia. Chociaż stwarza to pewne trudności w konstrukcji magazynu narzędzi i manipulatora, może znacznie zmniejszyć wskaźnik awaryjności powrotu do punktu odniesienia i automatycznej wymiany narzędzia w obrabiarce, a po uruchomieniu obrabiarki wymagany jest tylko jeden powrót do punktu odniesienia.