Mètodes d'anàlisi i eliminació de fallades de retorn del punt de referència de màquines-eina CNC
Resum: Aquest article analitza en profunditat el principi del retorn al punt de referència de la màquina-eina CNC, cobrint sistemes de bucle tancat, semibucle tancat i bucle obert. A través d'exemples específics, es discuteixen en detall diverses formes de fallades de retorn al punt de referència de les màquines-eina CNC, incloent-hi el diagnòstic de fallades, els mètodes d'anàlisi i les estratègies d'eliminació, i es presenten suggeriments de millora per al punt de canvi d'eina de la màquina-eina del centre de mecanitzat.
I. Introducció
L'operació de retorn manual del punt de referència és el requisit previ per establir el sistema de coordenades de la màquina-eina. La primera acció de la majoria de màquines-eina CNC després de l'arrencada és operar manualment el retorn del punt de referència. Els errors de retorn del punt de referència impediran que es dugui a terme el processament del programa, i les posicions inexactes del punt de referència també afectaran la precisió del mecanitzat i fins i tot provocaran un accident de col·lisió. Per tant, és molt important analitzar i eliminar els errors de retorn del punt de referència.
II. Principis de les màquines-eina CNC Tornant al punt de referència
(A) Classificació del sistema
Sistema CNC de bucle tancat: equipat amb un dispositiu de retroalimentació per detectar el desplaçament lineal final.
Sistema CNC de bucle semitancat: el dispositiu de mesura de posició s'instal·la a l'eix giratori del servomotor o a l'extrem del cargol principal, i el senyal de retroalimentació es pren del desplaçament angular.
Sistema CNC de bucle obert: Sense dispositiu de retroalimentació de detecció de posició.
(B) Mètodes de retorn del punt de referència
Mètode de quadrícula per al retorn del punt de referència
Mètode de quadrícula absoluta: utilitzeu un encoder d'impulsos absoluts o una regla de quadrícula per tornar al punt de referència. Durant la depuració de la màquina-eina, el punt de referència es determina mitjançant la configuració de paràmetres i l'operació de retorn a zero de la màquina-eina. Sempre que la bateria de reserva de l'element de retroalimentació de detecció sigui efectiva, la informació de la posició del punt de referència es registra cada vegada que s'inicia la màquina i no cal tornar a realitzar l'operació de retorn al punt de referència.
Mètode de quadrícula incremental: utilitzeu un codificador incremental o una regla de quadrícula per tornar al punt de referència, i l'operació de retorn al punt de referència és necessària cada vegada que s'inicia la màquina. Prenent com a exemple una determinada fresadora CNC (que utilitza el sistema FANUC 0i), el principi i el procés del seu mètode de quadrícula incremental per tornar al punt zero són els següents:
Canvieu el selector de mode a la marxa de "retorn al punt de referència", seleccioneu l'eix per al retorn al punt de referència i premeu el botó de desplaçament positiu de l'eix. L'eix es mou cap al punt de referència a una velocitat de moviment ràpid.
Quan el bloc de desacceleració que es mou juntament amb la taula de treball prem el contacte de l'interruptor de desacceleració, el senyal de desacceleració canvia d'activació (ON) a desactivació (OFF). L'avanç de la taula de treball desaccelera i continua movent-se a la velocitat d'avanç lenta establerta pels paràmetres.
Després que el bloc de desacceleració alliberi l'interruptor de desacceleració i l'estat del contacte canviï de desactivat a activat, el sistema CNC espera l'aparició del primer senyal de la quadrícula (també conegut com a senyal d'una revolució PCZ) a l'encoder. Tan bon punt apareix aquest senyal, el moviment de la taula de treball s'atura immediatament. Al mateix temps, el sistema CNC envia un senyal de finalització del retorn al punt de referència i el llum del punt de referència s'encén, indicant que l'eix de la màquina-eina ha tornat correctament al punt de referència.
Mètode de commutador magnètic per al retorn del punt de referència
El sistema de bucle obert sol utilitzar un interruptor d'inducció magnètica per al posicionament del retorn del punt de referència. Prenent com a exemple un torn CNC determinat, el principi i el procés del seu mètode d'interruptor magnètic per tornar al punt de referència són els següents:
Els dos primers passos són els mateixos que els passos d'operació del mètode de quadrícula per al retorn del punt de referència.
Després que el bloc de desacceleració alliberi l'interruptor de desacceleració i l'estat del contacte canviï de desactivat a activat, el sistema CNC espera l'aparició del senyal de l'interruptor d'inducció. Tan bon punt apareix aquest senyal, el moviment de la taula de treball s'atura immediatament. Al mateix temps, el sistema CNC envia un senyal de finalització del retorn al punt de referència i el llum del punt de referència s'encén, indicant que la màquina-eina ha tornat correctament al punt de referència de l'eix.
III. Diagnòstic i anàlisi de fallades de màquines-eina CNC que tornen al punt de referència
Quan es produeix una fallada en el retorn del punt de referència d'una màquina-eina CNC, s'ha de dur a terme una inspecció completa segons el principi, de simple a complex.
(A) Avaries sense alarma
Desviació d'una distància de quadrícula fixa
Fenomen de fallada: Quan s'inicia la màquina-eina i es retorna manualment el punt de referència per primera vegada, es desvia del punt de referència en una o diverses distàncies de la quadrícula, i les distàncies de desviació posteriors es fixen cada vegada.
Anàlisi de causes: Normalment, la posició del bloc de desacceleració és incorrecta, la longitud del bloc de desacceleració és massa curta o la posició del detector de proximitat utilitzat com a punt de referència és incorrecta. Aquest tipus d'error generalment es produeix després que la màquina-eina s'hagi instal·lat i depurat per primera vegada o després d'una revisió important.
Solució: Es pot ajustar la posició del bloc de desacceleració o del commutador de proximitat, i també es poden ajustar la velocitat d'avanç ràpid i la constant de temps d'avanç ràpid per al retorn al punt de referència.
Desviació d'una posició aleatòria o un petit desplaçament
Fenomen de fallada: Desviació de qualsevol posició del punt de referència, el valor de desviació és aleatori o petit i la distància de desviació no és igual cada vegada que es realitza l'operació de retorn al punt de referència.
Anàlisi de causes:
Interferències externes, com ara una mala connexió a terra de la capa de blindatge del cable i la línia de senyal de l'encoder d'impulsos massa a prop del cable d'alta tensió.
La tensió d'alimentació que utilitza l'encoder d'impulsos o la regla de quadrícula és massa baixa (inferior a 4,75 V) o hi ha un error.
La placa de control de la unitat de control de velocitat és defectuosa.
L'acoblament entre l'eix d'alimentació i el servomotor és fluix.
El connector del cable té un contacte deficient o el cable està danyat.
Solució: Cal prendre les mesures corresponents segons diferents motius, com ara millorar la connexió a terra, comprovar la font d'alimentació, substituir la placa de control, estrènyer l'acoblament i comprovar el cable.
(B) Avaries amb alarma
Alarma de sobre recorregut causada per la manca d'acció de desacceleració
Fenomen de fallada: Quan la màquina-eina torna al punt de referència, no hi ha cap acció de desacceleració i continua movent-se fins que toca l'interruptor de límit i s'atura a causa d'un sobredesplaçament. El llum verd de retorn al punt de referència no s'encén i el sistema CNC mostra l'estat "NO PREPARAT".
Anàlisi de causes: l'interruptor de desacceleració per al retorn al punt de referència falla, el contacte de l'interruptor no es pot reiniciar després de prémer-lo o el bloc de desacceleració està fluix i desplaçat, cosa que fa que l'impuls del punt zero no funcioni quan la màquina-eina torna al punt de referència i el senyal de desacceleració no es pugui introduir al sistema CNC.
Solució: Utilitzeu el botó de funció "alliberament de desplaçament" per alliberar el desplaçament de coordenades de la màquina-eina, torneu a moure la màquina-eina dins del rang de desplaçament i, a continuació, comproveu si l'interruptor de desacceleració per al retorn al punt de referència està fluix i si la línia de senyal de desacceleració de l'interruptor de desplaçament corresponent té un curtcircuit o un circuit obert.
Alarma causada per no trobar el punt de referència després de la desacceleració
Fenomen de fallada: Hi ha una desacceleració durant el procés de retorn del punt de referència, però s'atura fins que toca l'interruptor de límit i s'activa l'alarma, i no es troba el punt de referència i l'operació de retorn del punt de referència falla.
Anàlisi de causes:
El codificador (o regle de la reixa) no envia el senyal de bandera zero que indica que el punt de referència s'ha retornat durant l'operació de retorn del punt de referència.
La posició de la marca zero del retorn del punt de referència falla.
El senyal de bandera zero del retorn del punt de referència es perd durant la transmissió o el processament.
Hi ha una fallada de maquinari al sistema de mesura i no es reconeix el senyal de marcatge zero del retorn del punt de referència.
Solució: utilitzeu el mètode de seguiment del senyal i utilitzeu un oscil·loscopi per comprovar el senyal de marcatge zero del retorn del punt de referència de l'encoder per jutjar la causa de l'error i dur a terme el processament corresponent.
Alarma causada per una posició inexacta del punt de referència
Fenomen de fallada: Hi ha una desacceleració durant el procés de retorn del punt de referència i apareix el senyal de bandera zero del retorn del punt de referència, i també hi ha un procés de frenada a zero, però la posició del punt de referència és inexacta i l'operació de retorn del punt de referència falla.
Anàlisi de causes:
S'ha perdut el senyal de bandera zero del retorn del punt de referència i el sistema de mesura només pot trobar aquest senyal i aturar-se després que l'encoder d'impulsos giri una volta més, de manera que la taula de treball s'atura en una posició a una distància seleccionada del punt de referència.
El bloc de desacceleració és massa a prop de la posició del punt de referència i l'eix de coordenades s'atura quan no s'ha mogut a la distància especificada i toca l'interruptor de límit.
A causa de factors com ara la interferència del senyal, el bloqueig fluix i un voltatge massa baix del senyal de bandera zero del retorn del punt de referència, la posició on s'atura la taula de treball és inexacta i no té regularitat.
Solució: Processeu segons diferents motius, com ara ajustar la posició del bloc de desacceleració, eliminar les interferències del senyal, estrènyer el bloc i comprovar el voltatge del senyal.
Alarma causada per no retornar al punt de referència a causa de canvis de paràmetres
Fenomen de fallada: Quan la màquina-eina torna al punt de referència, envia una alarma de "no s'ha tornat al punt de referència" i la màquina-eina no executa l'acció de retorn al punt de referència.
Anàlisi de la causa: Pot ser causat per un canvi dels paràmetres establerts, com ara la relació d'ampliació de comanda (CMR), la relació d'ampliació de detecció (DMR), la velocitat d'avanç ràpid per al retorn del punt de referència, la velocitat de desacceleració prop de l'origen establerta a zero o l'interruptor d'ampliació ràpida i l'interruptor d'ampliació d'avanç del panell d'operació de la màquina-eina establerts al 0%.
Solució: Comproveu i corregiu els paràmetres rellevants.
IV. Conclusió
Els errors de retorn del punt de referència de les màquines-eina CNC inclouen principalment dues situacions: error de retorn del punt de referència amb alarma i desviació del punt de referència sense alarma. En el cas dels errors amb alarma, el sistema CNC no executarà el programa de mecanitzat, cosa que pot evitar la producció d'un gran nombre de residus; mentre que l'error de desviació del punt de referència sense alarma és fàcil d'ignorar, cosa que pot provocar residus de peces processades o fins i tot un gran nombre de residus.
Per a les màquines de centre de mecanitzat, com que moltes màquines utilitzen el punt de referència de l'eix de coordenades com a punt de canvi d'eina, és fàcil que es produeixin errors de retorn del punt de referència durant el funcionament a llarg termini, especialment els errors de deriva del punt de referència que no són d'alarma. Per tant, es recomana establir un segon punt de referència i utilitzar la instrucció G30 X0 Y0 Z0 amb una posició a una certa distància del punt de referència. Tot i que això comporta algunes dificultats al disseny del carregador d'eines i del manipulador, pot reduir considerablement la taxa de fallades de retorn del punt de referència i la taxa de fallades de canvi automàtic d'eina de la màquina-eina, i només es requereix un retorn del punt de referència quan s'inicia la màquina-eina.
Resum: Aquest article analitza en profunditat el principi del retorn al punt de referència de la màquina-eina CNC, cobrint sistemes de bucle tancat, semibucle tancat i bucle obert. A través d'exemples específics, es discuteixen en detall diverses formes de fallades de retorn al punt de referència de les màquines-eina CNC, incloent-hi el diagnòstic de fallades, els mètodes d'anàlisi i les estratègies d'eliminació, i es presenten suggeriments de millora per al punt de canvi d'eina de la màquina-eina del centre de mecanitzat.
I. Introducció
L'operació de retorn manual del punt de referència és el requisit previ per establir el sistema de coordenades de la màquina-eina. La primera acció de la majoria de màquines-eina CNC després de l'arrencada és operar manualment el retorn del punt de referència. Els errors de retorn del punt de referència impediran que es dugui a terme el processament del programa, i les posicions inexactes del punt de referència també afectaran la precisió del mecanitzat i fins i tot provocaran un accident de col·lisió. Per tant, és molt important analitzar i eliminar els errors de retorn del punt de referència.
II. Principis de les màquines-eina CNC Tornant al punt de referència
(A) Classificació del sistema
Sistema CNC de bucle tancat: equipat amb un dispositiu de retroalimentació per detectar el desplaçament lineal final.
Sistema CNC de bucle semitancat: el dispositiu de mesura de posició s'instal·la a l'eix giratori del servomotor o a l'extrem del cargol principal, i el senyal de retroalimentació es pren del desplaçament angular.
Sistema CNC de bucle obert: Sense dispositiu de retroalimentació de detecció de posició.
(B) Mètodes de retorn del punt de referència
Mètode de quadrícula per al retorn del punt de referència
Mètode de quadrícula absoluta: utilitzeu un encoder d'impulsos absoluts o una regla de quadrícula per tornar al punt de referència. Durant la depuració de la màquina-eina, el punt de referència es determina mitjançant la configuració de paràmetres i l'operació de retorn a zero de la màquina-eina. Sempre que la bateria de reserva de l'element de retroalimentació de detecció sigui efectiva, la informació de la posició del punt de referència es registra cada vegada que s'inicia la màquina i no cal tornar a realitzar l'operació de retorn al punt de referència.
Mètode de quadrícula incremental: utilitzeu un codificador incremental o una regla de quadrícula per tornar al punt de referència, i l'operació de retorn al punt de referència és necessària cada vegada que s'inicia la màquina. Prenent com a exemple una determinada fresadora CNC (que utilitza el sistema FANUC 0i), el principi i el procés del seu mètode de quadrícula incremental per tornar al punt zero són els següents:
Canvieu el selector de mode a la marxa de "retorn al punt de referència", seleccioneu l'eix per al retorn al punt de referència i premeu el botó de desplaçament positiu de l'eix. L'eix es mou cap al punt de referència a una velocitat de moviment ràpid.
Quan el bloc de desacceleració que es mou juntament amb la taula de treball prem el contacte de l'interruptor de desacceleració, el senyal de desacceleració canvia d'activació (ON) a desactivació (OFF). L'avanç de la taula de treball desaccelera i continua movent-se a la velocitat d'avanç lenta establerta pels paràmetres.
Després que el bloc de desacceleració alliberi l'interruptor de desacceleració i l'estat del contacte canviï de desactivat a activat, el sistema CNC espera l'aparició del primer senyal de la quadrícula (també conegut com a senyal d'una revolució PCZ) a l'encoder. Tan bon punt apareix aquest senyal, el moviment de la taula de treball s'atura immediatament. Al mateix temps, el sistema CNC envia un senyal de finalització del retorn al punt de referència i el llum del punt de referència s'encén, indicant que l'eix de la màquina-eina ha tornat correctament al punt de referència.
Mètode de commutador magnètic per al retorn del punt de referència
El sistema de bucle obert sol utilitzar un interruptor d'inducció magnètica per al posicionament del retorn del punt de referència. Prenent com a exemple un torn CNC determinat, el principi i el procés del seu mètode d'interruptor magnètic per tornar al punt de referència són els següents:
Els dos primers passos són els mateixos que els passos d'operació del mètode de quadrícula per al retorn del punt de referència.
Després que el bloc de desacceleració alliberi l'interruptor de desacceleració i l'estat del contacte canviï de desactivat a activat, el sistema CNC espera l'aparició del senyal de l'interruptor d'inducció. Tan bon punt apareix aquest senyal, el moviment de la taula de treball s'atura immediatament. Al mateix temps, el sistema CNC envia un senyal de finalització del retorn al punt de referència i el llum del punt de referència s'encén, indicant que la màquina-eina ha tornat correctament al punt de referència de l'eix.
III. Diagnòstic i anàlisi de fallades de màquines-eina CNC que tornen al punt de referència
Quan es produeix una fallada en el retorn del punt de referència d'una màquina-eina CNC, s'ha de dur a terme una inspecció completa segons el principi, de simple a complex.
(A) Avaries sense alarma
Desviació d'una distància de quadrícula fixa
Fenomen de fallada: Quan s'inicia la màquina-eina i es retorna manualment el punt de referència per primera vegada, es desvia del punt de referència en una o diverses distàncies de la quadrícula, i les distàncies de desviació posteriors es fixen cada vegada.
Anàlisi de causes: Normalment, la posició del bloc de desacceleració és incorrecta, la longitud del bloc de desacceleració és massa curta o la posició del detector de proximitat utilitzat com a punt de referència és incorrecta. Aquest tipus d'error generalment es produeix després que la màquina-eina s'hagi instal·lat i depurat per primera vegada o després d'una revisió important.
Solució: Es pot ajustar la posició del bloc de desacceleració o del commutador de proximitat, i també es poden ajustar la velocitat d'avanç ràpid i la constant de temps d'avanç ràpid per al retorn al punt de referència.
Desviació d'una posició aleatòria o un petit desplaçament
Fenomen de fallada: Desviació de qualsevol posició del punt de referència, el valor de desviació és aleatori o petit i la distància de desviació no és igual cada vegada que es realitza l'operació de retorn al punt de referència.
Anàlisi de causes:
Interferències externes, com ara una mala connexió a terra de la capa de blindatge del cable i la línia de senyal de l'encoder d'impulsos massa a prop del cable d'alta tensió.
La tensió d'alimentació que utilitza l'encoder d'impulsos o la regla de quadrícula és massa baixa (inferior a 4,75 V) o hi ha un error.
La placa de control de la unitat de control de velocitat és defectuosa.
L'acoblament entre l'eix d'alimentació i el servomotor és fluix.
El connector del cable té un contacte deficient o el cable està danyat.
Solució: Cal prendre les mesures corresponents segons diferents motius, com ara millorar la connexió a terra, comprovar la font d'alimentació, substituir la placa de control, estrènyer l'acoblament i comprovar el cable.
(B) Avaries amb alarma
Alarma de sobre recorregut causada per la manca d'acció de desacceleració
Fenomen de fallada: Quan la màquina-eina torna al punt de referència, no hi ha cap acció de desacceleració i continua movent-se fins que toca l'interruptor de límit i s'atura a causa d'un sobredesplaçament. El llum verd de retorn al punt de referència no s'encén i el sistema CNC mostra l'estat "NO PREPARAT".
Anàlisi de causes: l'interruptor de desacceleració per al retorn al punt de referència falla, el contacte de l'interruptor no es pot reiniciar després de prémer-lo o el bloc de desacceleració està fluix i desplaçat, cosa que fa que l'impuls del punt zero no funcioni quan la màquina-eina torna al punt de referència i el senyal de desacceleració no es pugui introduir al sistema CNC.
Solució: Utilitzeu el botó de funció "alliberament de desplaçament" per alliberar el desplaçament de coordenades de la màquina-eina, torneu a moure la màquina-eina dins del rang de desplaçament i, a continuació, comproveu si l'interruptor de desacceleració per al retorn al punt de referència està fluix i si la línia de senyal de desacceleració de l'interruptor de desplaçament corresponent té un curtcircuit o un circuit obert.
Alarma causada per no trobar el punt de referència després de la desacceleració
Fenomen de fallada: Hi ha una desacceleració durant el procés de retorn del punt de referència, però s'atura fins que toca l'interruptor de límit i s'activa l'alarma, i no es troba el punt de referència i l'operació de retorn del punt de referència falla.
Anàlisi de causes:
El codificador (o regle de la reixa) no envia el senyal de bandera zero que indica que el punt de referència s'ha retornat durant l'operació de retorn del punt de referència.
La posició de la marca zero del retorn del punt de referència falla.
El senyal de bandera zero del retorn del punt de referència es perd durant la transmissió o el processament.
Hi ha una fallada de maquinari al sistema de mesura i no es reconeix el senyal de marcatge zero del retorn del punt de referència.
Solució: utilitzeu el mètode de seguiment del senyal i utilitzeu un oscil·loscopi per comprovar el senyal de marcatge zero del retorn del punt de referència de l'encoder per jutjar la causa de l'error i dur a terme el processament corresponent.
Alarma causada per una posició inexacta del punt de referència
Fenomen de fallada: Hi ha una desacceleració durant el procés de retorn del punt de referència i apareix el senyal de bandera zero del retorn del punt de referència, i també hi ha un procés de frenada a zero, però la posició del punt de referència és inexacta i l'operació de retorn del punt de referència falla.
Anàlisi de causes:
S'ha perdut el senyal de bandera zero del retorn del punt de referència i el sistema de mesura només pot trobar aquest senyal i aturar-se després que l'encoder d'impulsos giri una volta més, de manera que la taula de treball s'atura en una posició a una distància seleccionada del punt de referència.
El bloc de desacceleració és massa a prop de la posició del punt de referència i l'eix de coordenades s'atura quan no s'ha mogut a la distància especificada i toca l'interruptor de límit.
A causa de factors com ara la interferència del senyal, el bloqueig fluix i un voltatge massa baix del senyal de bandera zero del retorn del punt de referència, la posició on s'atura la taula de treball és inexacta i no té regularitat.
Solució: Processeu segons diferents motius, com ara ajustar la posició del bloc de desacceleració, eliminar les interferències del senyal, estrènyer el bloc i comprovar el voltatge del senyal.
Alarma causada per no retornar al punt de referència a causa de canvis de paràmetres
Fenomen de fallada: Quan la màquina-eina torna al punt de referència, envia una alarma de "no s'ha tornat al punt de referència" i la màquina-eina no executa l'acció de retorn al punt de referència.
Anàlisi de la causa: Pot ser causat per un canvi dels paràmetres establerts, com ara la relació d'ampliació de comanda (CMR), la relació d'ampliació de detecció (DMR), la velocitat d'avanç ràpid per al retorn del punt de referència, la velocitat de desacceleració prop de l'origen establerta a zero o l'interruptor d'ampliació ràpida i l'interruptor d'ampliació d'avanç del panell d'operació de la màquina-eina establerts al 0%.
Solució: Comproveu i corregiu els paràmetres rellevants.
IV. Conclusió
Els errors de retorn del punt de referència de les màquines-eina CNC inclouen principalment dues situacions: error de retorn del punt de referència amb alarma i desviació del punt de referència sense alarma. En el cas dels errors amb alarma, el sistema CNC no executarà el programa de mecanitzat, cosa que pot evitar la producció d'un gran nombre de residus; mentre que l'error de desviació del punt de referència sense alarma és fàcil d'ignorar, cosa que pot provocar residus de peces processades o fins i tot un gran nombre de residus.
Per a les màquines de centre de mecanitzat, com que moltes màquines utilitzen el punt de referència de l'eix de coordenades com a punt de canvi d'eina, és fàcil que es produeixin errors de retorn del punt de referència durant el funcionament a llarg termini, especialment els errors de deriva del punt de referència que no són d'alarma. Per tant, es recomana establir un segon punt de referència i utilitzar la instrucció G30 X0 Y0 Z0 amb una posició a una certa distància del punt de referència. Tot i que això comporta algunes dificultats al disseny del carregador d'eines i del manipulador, pot reduir considerablement la taxa de fallades de retorn del punt de referència i la taxa de fallades de canvi automàtic d'eina de la màquina-eina, i només es requereix un retorn del punt de referència quan s'inicia la màquina-eina.