Analyse- og elimineringsmetoder for referansepunktreturfeil i CNC-maskinverktøy
Sammendrag: Denne artikkelen analyserer grundig prinsippet for CNC-maskinverktøyets retur til referansepunktet, og dekker lukkede sløyfer, semi-lukkede sløyfer og åpne sløyfer. Gjennom spesifikke eksempler diskuteres ulike former for referansepunktreturfeil i CNC-maskinverktøy i detalj, inkludert feildiagnose, analysemetoder og elimineringsstrategier, og det legges frem forbedringsforslag for verktøybyttepunktet til maskineringssentermaskinverktøyet.
I. Innledning
Manuell referansepunktreturoperasjon er forutsetningen for å etablere maskinverktøyets koordinatsystem. Den første handlingen til de fleste CNC-maskinverktøy etter oppstart er å manuelt betjene referansepunktreturen. Feil i referansepunktreturen vil forhindre at programbehandlingen utføres, og unøyaktige referansepunktposisjoner vil også påvirke maskineringsnøyaktigheten og til og med forårsake kollisjonsulykker. Derfor er det svært viktig å analysere og eliminere feil i referansepunktreturen.
II. Prinsipper for CNC-maskinverktøy – tilbake til referansepunktet
(A) Systemklassifisering
Lukket CNC-system: Utstyrt med en tilbakemeldingsenhet for å detektere den endelige lineære forskyvningen.
Semi-lukket CNC-system: Posisjonsmåleren er installert på servomotorens roterende aksel eller på enden av ledeskruen, og tilbakemeldingssignalet tas fra vinkelforskyvningen.
Åpent CNC-system: Uten en tilbakemeldingsenhet for posisjonsdeteksjon.
(B) Referansepunktreturmetoder
Rutenettmetode for retur av referansepunkt
Absolutt gittermetode: Bruk en absolutt pulsgiver eller en gitterlinjal for å gå tilbake til referansepunktet. Under feilsøking av maskinverktøyet bestemmes referansepunktet gjennom parameterinnstilling og maskinverktøyets nullpunktreturoperasjon. Så lenge backupbatteriet til deteksjonstilbakekoblingselementet er effektivt, registreres referansepunktets posisjonsinformasjon hver gang maskinen startes, og det er ikke nødvendig å utføre referansepunktets returoperasjon på nytt.
Inkrementell rutenettmetode: Bruk en inkrementell koder eller en gitterlinjal for å gå tilbake til referansepunktet, og referansepunktets returoperasjon er nødvendig hver gang maskinen startes. Hvis vi tar en bestemt CNC-fresemaskin (som bruker FANUC 0i-systemet) som et eksempel, er prinsippet og prosessen for dens inkrementelle rutenettmetode for å gå tilbake til nullpunktet som følger:
Sett modusbryteren til giret «referansepunktretur», velg aksen for referansepunktretur, og trykk på den positive jog-knappen på aksen. Aksen beveger seg mot referansepunktet med høy hastighet.
Når retardasjonsblokken som beveger seg sammen med arbeidsbordet trykker ned kontakten på retardasjonsbryteren, endres retardasjonssignalet fra på (PÅ) til av (AV). Arbeidsbordets mating bremses og fortsetter å bevege seg med den lave matehastigheten som er angitt av parametrene.
Etter at retardasjonsblokken slipper retardasjonsbryteren og kontakttilstanden endres fra av til på, venter CNC-systemet på at det første gittersignalet (også kjent som ett-omdreiningsignal PCZ) vises på koderen. Så snart dette signalet vises, stopper arbeidsbordbevegelsen umiddelbart. Samtidig sender CNC-systemet ut et signal for fullført retur av referansepunkt, og referansepunktlampen lyser, noe som indikerer at maskinverktøyaksen har returnert til referansepunktet.
Magnetisk brytermetode for retur av referansepunkt
Åpen sløyfe-systemer bruker vanligvis en magnetisk induksjonsbryter for posisjonering av referansepunktets retur. Hvis vi tar en bestemt CNC-dreiebenk som eksempel, er prinsippet og prosessen for den magnetiske brytermetoden for retur til referansepunktet som følger:
De to første trinnene er de samme som operasjonstrinnene i gridmetoden for referansepunktretur.
Etter at retardasjonsblokken slipper retardasjonsbryteren og kontakttilstanden endres fra av til på, venter CNC-systemet på at induksjonsbrytersignalet vises. Så snart dette signalet vises, stopper arbeidsbordbevegelsen umiddelbart. Samtidig sender CNC-systemet ut et signal for fullført retur av referansepunkt, og referansepunktlampen lyser, noe som indikerer at maskinverktøyet har returnert til aksens referansepunkt.
III. Feildiagnose og -analyse av CNC-maskinverktøy tilbake til referansepunktet
Når det oppstår en feil i referansepunktreturen til en CNC-maskinverktøy, bør en omfattende inspeksjon utføres i henhold til prinsippet fra enkelt til komplekst.
(A) Feil uten alarm
Avvik fra en fast rutenettavstand
Feilfenomen: Når maskinverktøyet startes og referansepunktet returneres manuelt for første gang, avviker det fra referansepunktet med én eller flere rutenettavstander, og de påfølgende avviksavstandene fastsettes hver gang.
Årsaksanalyse: Vanligvis er posisjonen til retardasjonsblokken feil, lengden på retardasjonsblokken er for kort, eller posisjonen til nærhetsbryteren som brukes som referansepunkt er feil. Denne typen feil oppstår vanligvis etter at maskinverktøyet er installert og feilsøkt for første gang eller etter en større overhaling.
Løsning: Plasseringen av retardasjonsblokken eller nærhetsbryteren kan justeres, og hurtigmatingshastigheten og hurtigmatingstidskonstanten for referansepunktretur kan også justeres.
Avvik fra en tilfeldig posisjon eller en liten forskyvning
Feilfenomen: Avvik fra en hvilken som helst posisjon av referansepunktet, avviksverdien er tilfeldig eller liten, og avviksavstanden er ikke lik hver gang referansepunktets returoperasjon utføres.
Årsaksanalyse:
Ekstern interferens, som dårlig jording av kabelens skjermingslag, og at signallinjen til pulsencoderen er for nær høyspentkabelen.
Strømforsyningsspenningen som brukes av pulsencoderen eller gitterlinjalen er for lav (lavere enn 4,75 V) eller det er en feil.
Kontrollkortet til hastighetskontrollenheten er defekt.
Koblingen mellom mateaksen og servomotoren er løs.
Kabelkontakten har dårlig kontakt, eller kabelen er skadet.
Løsning: Tilsvarende tiltak bør iverksettes av forskjellige årsaker, for eksempel å forbedre jordingen, kontrollere strømforsyningen, bytte ut kontrollkortet, stramme koblingen og kontrollere kabelen.
(B) Feil med alarm
Overkjøringsalarm forårsaket av manglende retardasjonshandling
Feilfenomen: Når maskinverktøyet returnerer til referansepunktet, er det ingen retardasjon, og det fortsetter å bevege seg til det berører grensebryteren og stopper på grunn av for lang bevegelse. Det grønne lyset for retur til referansepunktet lyser ikke, og CNC-systemet viser en «IKKE KLAR»-tilstand.
Årsaksanalyse: Retardasjonsbryteren for referansepunktretur svikter, bryterkontakten kan ikke tilbakestilles etter at den er trykket ned, eller retardasjonsblokken er løs og forskjøvet, noe som resulterer i at nullpunktpulsen ikke fungerer når maskinverktøyet returnerer til referansepunktet, og retardasjonssignalet kan ikke mates inn i CNC-systemet.
Løsning: Bruk funksjonsknappen «frigjøring av overvandring» for å frigjøre maskinverktøyets koordinatovervandring, flytt maskinverktøyet tilbake innenfor bevegelsesområdet, og kontroller deretter om retardasjonsbryteren for referansepunktretur er løs, og om den tilhørende retardasjonssignallinjen til bevegelsesbryteren har en kortslutning eller en åpen krets.
Alarm forårsaket av at referansepunktet ikke ble funnet etter nedbremsing
Feilfenomen: Det er en retardasjon under referansepunktets returprosess, men den stopper til den berører grensebryteren og alarmen utløser, og referansepunktet blir ikke funnet, og referansepunktets returoperasjon mislykkes.
Årsaksanalyse:
Koderen (eller gitterlinjalen) sender ikke ut nullflaggsignalet som indikerer at referansepunktet har blitt returnert under referansepunktreturoperasjonen.
Nullmerkeposisjonen for referansepunktets retur mislykkes.
Nullflaggsignalet for referansepunktreturen går tapt under overføring eller behandling.
Det er en maskinvarefeil i målesystemet, og nullflaggsignalet for referansepunktets retur gjenkjennes ikke.
Løsning: Bruk signalsporingsmetoden og bruk et oscilloskop til å sjekke nullflaggsignalet til giverens referansepunktretur for å bedømme årsaken til feilen og utføre tilsvarende behandling.
Alarm forårsaket av unøyaktig referansepunktposisjon
Feilfenomen: Det er retardasjon under referansepunktets returprosess, og nullflaggsignalet for referansepunktets retur vises, og det er også en prosess med bremsing til null, men referansepunktets posisjon er unøyaktig, og referansepunktets returoperasjon mislykkes.
Årsaksanalyse:
Nullflaggsignalet for referansepunktets retur har blitt oversett, og målesystemet kan finne dette signalet og stoppe først etter at pulsencoderen roterer én omdreining til, slik at arbeidsbordet stopper i en posisjon i en valgt avstand fra referansepunktet.
Retardasjonsblokken er for nær referansepunktets posisjon, og koordinataksen stopper når den ikke har beveget seg til den angitte avstanden og berører grensebryteren.
På grunn av faktorer som signalforstyrrelser, løs blokk og for lav spenning på nullflaggsignalet til referansepunktets retur, er posisjonen der arbeidsbordet stopper unøyaktig og har ingen regelmessighet.
Løsning: Prosess i henhold til forskjellige årsaker, for eksempel justering av retardasjonsblokkens posisjon, eliminering av signalforstyrrelser, stramme blokken og kontroll av signalspenningen.
Alarm forårsaket av manglende retur til referansepunktet på grunn av parameterendringer
Feilfenomen: Når maskinverktøyet returnerer til referansepunktet, sender det ut en alarm om at det ikke er returnert til referansepunktet, og maskinverktøyet utfører ikke handlingen for å returnere referansepunktet.
Årsaksanalyse: Det kan være forårsaket av endring av de innstilte parametrene, for eksempel kommandoforstørrelsesforholdet (CMR), deteksjonsforstørrelsesforholdet (DMR), den raske matehastigheten for referansepunktretur, retardasjonshastigheten nær origo er satt til null, eller den raske forstørrelsesbryteren og mateforstørrelsesbryteren på maskinverktøyets betjeningspanel er satt til 0 %.
Løsning: Kontroller og korriger de relevante parameterne.
IV. Konklusjon
Referansepunktreturfeil i CNC-maskinverktøy omfatter hovedsakelig to situasjoner: referansepunktreturfeil med alarm og referansepunktavdrift uten alarm. Ved feil med alarm vil ikke CNC-systemet utføre maskineringsprogrammet, noe som kan unngå produksjon av et stort antall avfallsprodukter; mens referansepunktavdriftfeil uten alarm er lett å ignorere, noe som kan føre til avfallsprodukter fra bearbeidede deler eller til og med et stort antall avfallsprodukter.
For maskineringssentermaskiner, siden mange maskiner bruker koordinataksens referansepunkt som verktøybyttepunkt, er det lett å oppstå feil ved referansepunktets retur under langvarig drift, spesielt feil ved referansepunktets drift uten alarm. Derfor anbefales det å sette et andre referansepunkt og bruke G30 X0 Y0 Z0-instruksjonen med en posisjon i en viss avstand fra referansepunktet. Selv om dette medfører noen vanskeligheter for utformingen av verktøymagasinet og manipulatoren, kan det redusere feilraten for referansepunktets retur og feilraten for automatisk verktøybytte for maskinverktøyet betraktelig, og bare én referansepunkts retur er nødvendig når maskinverktøyet startes.
Sammendrag: Denne artikkelen analyserer grundig prinsippet for CNC-maskinverktøyets retur til referansepunktet, og dekker lukkede sløyfer, semi-lukkede sløyfer og åpne sløyfer. Gjennom spesifikke eksempler diskuteres ulike former for referansepunktreturfeil i CNC-maskinverktøy i detalj, inkludert feildiagnose, analysemetoder og elimineringsstrategier, og det legges frem forbedringsforslag for verktøybyttepunktet til maskineringssentermaskinverktøyet.
I. Innledning
Manuell referansepunktreturoperasjon er forutsetningen for å etablere maskinverktøyets koordinatsystem. Den første handlingen til de fleste CNC-maskinverktøy etter oppstart er å manuelt betjene referansepunktreturen. Feil i referansepunktreturen vil forhindre at programbehandlingen utføres, og unøyaktige referansepunktposisjoner vil også påvirke maskineringsnøyaktigheten og til og med forårsake kollisjonsulykker. Derfor er det svært viktig å analysere og eliminere feil i referansepunktreturen.
II. Prinsipper for CNC-maskinverktøy – tilbake til referansepunktet
(A) Systemklassifisering
Lukket CNC-system: Utstyrt med en tilbakemeldingsenhet for å detektere den endelige lineære forskyvningen.
Semi-lukket CNC-system: Posisjonsmåleren er installert på servomotorens roterende aksel eller på enden av ledeskruen, og tilbakemeldingssignalet tas fra vinkelforskyvningen.
Åpent CNC-system: Uten en tilbakemeldingsenhet for posisjonsdeteksjon.
(B) Referansepunktreturmetoder
Rutenettmetode for retur av referansepunkt
Absolutt gittermetode: Bruk en absolutt pulsgiver eller en gitterlinjal for å gå tilbake til referansepunktet. Under feilsøking av maskinverktøyet bestemmes referansepunktet gjennom parameterinnstilling og maskinverktøyets nullpunktreturoperasjon. Så lenge backupbatteriet til deteksjonstilbakekoblingselementet er effektivt, registreres referansepunktets posisjonsinformasjon hver gang maskinen startes, og det er ikke nødvendig å utføre referansepunktets returoperasjon på nytt.
Inkrementell rutenettmetode: Bruk en inkrementell koder eller en gitterlinjal for å gå tilbake til referansepunktet, og referansepunktets returoperasjon er nødvendig hver gang maskinen startes. Hvis vi tar en bestemt CNC-fresemaskin (som bruker FANUC 0i-systemet) som et eksempel, er prinsippet og prosessen for dens inkrementelle rutenettmetode for å gå tilbake til nullpunktet som følger:
Sett modusbryteren til giret «referansepunktretur», velg aksen for referansepunktretur, og trykk på den positive jog-knappen på aksen. Aksen beveger seg mot referansepunktet med høy hastighet.
Når retardasjonsblokken som beveger seg sammen med arbeidsbordet trykker ned kontakten på retardasjonsbryteren, endres retardasjonssignalet fra på (PÅ) til av (AV). Arbeidsbordets mating bremses og fortsetter å bevege seg med den lave matehastigheten som er angitt av parametrene.
Etter at retardasjonsblokken slipper retardasjonsbryteren og kontakttilstanden endres fra av til på, venter CNC-systemet på at det første gittersignalet (også kjent som ett-omdreiningsignal PCZ) vises på koderen. Så snart dette signalet vises, stopper arbeidsbordbevegelsen umiddelbart. Samtidig sender CNC-systemet ut et signal for fullført retur av referansepunkt, og referansepunktlampen lyser, noe som indikerer at maskinverktøyaksen har returnert til referansepunktet.
Magnetisk brytermetode for retur av referansepunkt
Åpen sløyfe-systemer bruker vanligvis en magnetisk induksjonsbryter for posisjonering av referansepunktets retur. Hvis vi tar en bestemt CNC-dreiebenk som eksempel, er prinsippet og prosessen for den magnetiske brytermetoden for retur til referansepunktet som følger:
De to første trinnene er de samme som operasjonstrinnene i gridmetoden for referansepunktretur.
Etter at retardasjonsblokken slipper retardasjonsbryteren og kontakttilstanden endres fra av til på, venter CNC-systemet på at induksjonsbrytersignalet vises. Så snart dette signalet vises, stopper arbeidsbordbevegelsen umiddelbart. Samtidig sender CNC-systemet ut et signal for fullført retur av referansepunkt, og referansepunktlampen lyser, noe som indikerer at maskinverktøyet har returnert til aksens referansepunkt.
III. Feildiagnose og -analyse av CNC-maskinverktøy tilbake til referansepunktet
Når det oppstår en feil i referansepunktreturen til en CNC-maskinverktøy, bør en omfattende inspeksjon utføres i henhold til prinsippet fra enkelt til komplekst.
(A) Feil uten alarm
Avvik fra en fast rutenettavstand
Feilfenomen: Når maskinverktøyet startes og referansepunktet returneres manuelt for første gang, avviker det fra referansepunktet med én eller flere rutenettavstander, og de påfølgende avviksavstandene fastsettes hver gang.
Årsaksanalyse: Vanligvis er posisjonen til retardasjonsblokken feil, lengden på retardasjonsblokken er for kort, eller posisjonen til nærhetsbryteren som brukes som referansepunkt er feil. Denne typen feil oppstår vanligvis etter at maskinverktøyet er installert og feilsøkt for første gang eller etter en større overhaling.
Løsning: Plasseringen av retardasjonsblokken eller nærhetsbryteren kan justeres, og hurtigmatingshastigheten og hurtigmatingstidskonstanten for referansepunktretur kan også justeres.
Avvik fra en tilfeldig posisjon eller en liten forskyvning
Feilfenomen: Avvik fra en hvilken som helst posisjon av referansepunktet, avviksverdien er tilfeldig eller liten, og avviksavstanden er ikke lik hver gang referansepunktets returoperasjon utføres.
Årsaksanalyse:
Ekstern interferens, som dårlig jording av kabelens skjermingslag, og at signallinjen til pulsencoderen er for nær høyspentkabelen.
Strømforsyningsspenningen som brukes av pulsencoderen eller gitterlinjalen er for lav (lavere enn 4,75 V) eller det er en feil.
Kontrollkortet til hastighetskontrollenheten er defekt.
Koblingen mellom mateaksen og servomotoren er løs.
Kabelkontakten har dårlig kontakt, eller kabelen er skadet.
Løsning: Tilsvarende tiltak bør iverksettes av forskjellige årsaker, for eksempel å forbedre jordingen, kontrollere strømforsyningen, bytte ut kontrollkortet, stramme koblingen og kontrollere kabelen.
(B) Feil med alarm
Overkjøringsalarm forårsaket av manglende retardasjonshandling
Feilfenomen: Når maskinverktøyet returnerer til referansepunktet, er det ingen retardasjon, og det fortsetter å bevege seg til det berører grensebryteren og stopper på grunn av for lang bevegelse. Det grønne lyset for retur til referansepunktet lyser ikke, og CNC-systemet viser en «IKKE KLAR»-tilstand.
Årsaksanalyse: Retardasjonsbryteren for referansepunktretur svikter, bryterkontakten kan ikke tilbakestilles etter at den er trykket ned, eller retardasjonsblokken er løs og forskjøvet, noe som resulterer i at nullpunktpulsen ikke fungerer når maskinverktøyet returnerer til referansepunktet, og retardasjonssignalet kan ikke mates inn i CNC-systemet.
Løsning: Bruk funksjonsknappen «frigjøring av overvandring» for å frigjøre maskinverktøyets koordinatovervandring, flytt maskinverktøyet tilbake innenfor bevegelsesområdet, og kontroller deretter om retardasjonsbryteren for referansepunktretur er løs, og om den tilhørende retardasjonssignallinjen til bevegelsesbryteren har en kortslutning eller en åpen krets.
Alarm forårsaket av at referansepunktet ikke ble funnet etter nedbremsing
Feilfenomen: Det er en retardasjon under referansepunktets returprosess, men den stopper til den berører grensebryteren og alarmen utløser, og referansepunktet blir ikke funnet, og referansepunktets returoperasjon mislykkes.
Årsaksanalyse:
Koderen (eller gitterlinjalen) sender ikke ut nullflaggsignalet som indikerer at referansepunktet har blitt returnert under referansepunktreturoperasjonen.
Nullmerkeposisjonen for referansepunktets retur mislykkes.
Nullflaggsignalet for referansepunktreturen går tapt under overføring eller behandling.
Det er en maskinvarefeil i målesystemet, og nullflaggsignalet for referansepunktets retur gjenkjennes ikke.
Løsning: Bruk signalsporingsmetoden og bruk et oscilloskop til å sjekke nullflaggsignalet til giverens referansepunktretur for å bedømme årsaken til feilen og utføre tilsvarende behandling.
Alarm forårsaket av unøyaktig referansepunktposisjon
Feilfenomen: Det er retardasjon under referansepunktets returprosess, og nullflaggsignalet for referansepunktets retur vises, og det er også en prosess med bremsing til null, men referansepunktets posisjon er unøyaktig, og referansepunktets returoperasjon mislykkes.
Årsaksanalyse:
Nullflaggsignalet for referansepunktets retur har blitt oversett, og målesystemet kan finne dette signalet og stoppe først etter at pulsencoderen roterer én omdreining til, slik at arbeidsbordet stopper i en posisjon i en valgt avstand fra referansepunktet.
Retardasjonsblokken er for nær referansepunktets posisjon, og koordinataksen stopper når den ikke har beveget seg til den angitte avstanden og berører grensebryteren.
På grunn av faktorer som signalforstyrrelser, løs blokk og for lav spenning på nullflaggsignalet til referansepunktets retur, er posisjonen der arbeidsbordet stopper unøyaktig og har ingen regelmessighet.
Løsning: Prosess i henhold til forskjellige årsaker, for eksempel justering av retardasjonsblokkens posisjon, eliminering av signalforstyrrelser, stramme blokken og kontroll av signalspenningen.
Alarm forårsaket av manglende retur til referansepunktet på grunn av parameterendringer
Feilfenomen: Når maskinverktøyet returnerer til referansepunktet, sender det ut en alarm om at det ikke er returnert til referansepunktet, og maskinverktøyet utfører ikke handlingen for å returnere referansepunktet.
Årsaksanalyse: Det kan være forårsaket av endring av de innstilte parametrene, for eksempel kommandoforstørrelsesforholdet (CMR), deteksjonsforstørrelsesforholdet (DMR), den raske matehastigheten for referansepunktretur, retardasjonshastigheten nær origo er satt til null, eller den raske forstørrelsesbryteren og mateforstørrelsesbryteren på maskinverktøyets betjeningspanel er satt til 0 %.
Løsning: Kontroller og korriger de relevante parameterne.
IV. Konklusjon
Referansepunktreturfeil i CNC-maskinverktøy omfatter hovedsakelig to situasjoner: referansepunktreturfeil med alarm og referansepunktavdrift uten alarm. Ved feil med alarm vil ikke CNC-systemet utføre maskineringsprogrammet, noe som kan unngå produksjon av et stort antall avfallsprodukter; mens referansepunktavdriftfeil uten alarm er lett å ignorere, noe som kan føre til avfallsprodukter fra bearbeidede deler eller til og med et stort antall avfallsprodukter.
For maskineringssentermaskiner, siden mange maskiner bruker koordinataksens referansepunkt som verktøybyttepunkt, er det lett å oppstå feil ved referansepunktets retur under langvarig drift, spesielt feil ved referansepunktets drift uten alarm. Derfor anbefales det å sette et andre referansepunkt og bruke G30 X0 Y0 Z0-instruksjonen med en posisjon i en viss avstand fra referansepunktet. Selv om dette medfører noen vanskeligheter for utformingen av verktøymagasinet og manipulatoren, kan det redusere feilraten for referansepunktets retur og feilraten for automatisk verktøybytte for maskinverktøyet betraktelig, og bare én referansepunkts retur er nødvendig når maskinverktøyet startes.