Metode analize i eliminacije grešaka u povratku referentne tačke CNC alatnih mašina
Sažetak: Ovaj rad detaljno analizira princip vraćanja CNC alatne mašine u referentnu tačku, obuhvatajući sisteme zatvorene, poluzatvorene i otvorene petlje. Kroz konkretne primjere, detaljno se razmatraju različiti oblici grešaka pri vraćanju u referentnu tačku CNC alatnih mašina, uključujući dijagnozu grešaka, metode analize i strategije eliminacije, te se daju prijedlozi za poboljšanje tačke izmjene alata obradnog centra.
I. Uvod
Ručno vraćanje referentne tačke je preduslov za uspostavljanje koordinatnog sistema alatne mašine. Prva radnja većine CNC alatnih mašina nakon pokretanja je ručno upravljanje vraćanjem referentne tačke. Greške pri vraćanju referentne tačke će spriječiti obradu programa, a netačne pozicije referentnih tačaka će također uticati na tačnost obrade i čak uzrokovati sudar. Stoga je veoma važno analizirati i eliminisati greške pri vraćanju referentne tačke.
II. Principi CNC alatnih mašina Povratak na referentnu tačku
(A) Klasifikacija sistema
CNC sistem zatvorene petlje: Opremljen uređajem za povratnu informaciju za detekciju konačnog linearnog pomaka.
CNC sistem sa poluzatvorenom petljom: Uređaj za mjerenje položaja je instaliran na rotirajućoj osovini servo motora ili na kraju vodećeg vijka, a povratni signal se uzima iz ugaonog pomjeranja.
CNC sistem otvorene petlje: Bez uređaja za povratnu informaciju o položaju.
(B) Metode vraćanja referentne tačke
Metoda mreže za povratak referentne tačke
Metoda apsolutne mreže: Koristite apsolutni enkoder impulsa ili ravnalo rešetke za povratak na referentnu tačku. Tokom otklanjanja grešaka na mašini, referentna tačka se određuje podešavanjem parametara i operacijom vraćanja na nulu mašine. Sve dok je rezervna baterija elementa za detekciju povratne veze efikasna, informacije o položaju referentne tačke se snimaju svaki put kada se mašina pokrene i nema potrebe za ponovnim izvođenjem operacije vraćanja na referentnu tačku.
Metoda inkrementalne mreže: Koristite inkrementalni enkoder ili ravnalo s rešetkom za povratak na referentnu tačku, a operacija povratka na referentnu tačku je potrebna svaki put kada se mašina pokrene. Uzimajući određenu CNC glodalicu (koja koristi FANUC 0i sistem) kao primjer, princip i proces njene metode inkrementalne mreže za povratak na nultu tačku su sljedeći:
Prebacite prekidač za način rada u položaj "povratak na referentnu tačku", odaberite osu za povratak na referentnu tačku i pritisnite dugme za pozitivno pomicanje ose. Osa se kreće prema referentnoj tački velikom brzinom.
Kada blok za usporavanje, koji se kreće zajedno s radnim stolom, pritisne kontakt prekidača za usporavanje, signal usporavanja se mijenja iz uključenog (ON) u isključeno (OFF). Posmakanje radnog stola se usporava i nastavlja se kretati malom brzinom posmaka postavljenom parametrima.
Nakon što blok za usporavanje otpusti prekidač za usporavanje i stanje kontakta se promijeni iz isključenog u uključeno, CNC sistem čeka pojavu prvog mrežnog signala (također poznatog kao signal za jedan okretaj PCZ) na enkoderu. Čim se ovaj signal pojavi, kretanje radnog stola se odmah zaustavlja. Istovremeno, CNC sistem šalje signal o završetku povratka u referentnu tačku, a lampica referentne tačke se pali, što ukazuje da se osa alatne mašine uspješno vratila u referentnu tačku.
Metoda magnetskog prekidača za povratak referentne tačke
Sistem otvorene petlje obično koristi magnetni indukcijski prekidač za pozicioniranje vraćanja u referentnu tačku. Uzimajući određeni CNC strug kao primjer, princip i proces njegove metode magnetnog prekidača za vraćanje u referentnu tačku su sljedeći:
Prva dva koraka su ista kao i operativni koraci metode mreže za vraćanje referentne tačke.
Nakon što blok usporavanja otpusti prekidač za usporavanje i stanje kontakta se promijeni iz isključenog u uključeno, CNC sistem čeka pojavu signala indukcijskog prekidača. Čim se ovaj signal pojavi, kretanje radnog stola se odmah zaustavlja. Istovremeno, CNC sistem šalje signal o završetku povratka na referentnu tačku, a lampica referentne tačke se pali, što ukazuje da se alatna mašina uspješno vratila na referentnu tačku ose.
III. Dijagnostika i analiza kvarova CNC alatnih mašina - povratak na referentnu tačku
Kada se pojavi kvar u povratku referentne tačke CNC alatne mašine, treba izvršiti sveobuhvatnu inspekciju prema principu od jednostavnog ka složenom.
(A) Kvarovi bez alarma
Odstupanje od fiksne udaljenosti mreže
Pojava greške: Kada se alatna mašina pokrene i referentna tačka se prvi put ručno vrati, ona odstupa od referentne tačke za jednu ili više rastojanja mreže, a naredne udaljenosti odstupanja su svaki put fiksne.
Analiza uzroka: Obično je položaj bloka usporavanja netačan, dužina bloka usporavanja je prekratka ili je položaj blizinskog prekidača koji se koristi za referentnu tačku nepravilan. Ova vrsta kvara se obično javlja nakon prve instalacije i otklanjanja grešaka na alatnoj mašini ili nakon velikog remonta.
Rješenje: Položaj bloka usporavanja ili prekidača za blizinu može se podesiti, a mogu se podesiti i brzina brzog posmaka i vremenska konstanta brzog posmaka za povratak referentne tačke.
Odstupanje od slučajne pozicije ili mali pomak
Fenomen greške: Odstupanje od bilo kojeg položaja referentne tačke, vrijednost odstupanja je slučajna ili mala, a udaljenost odstupanja nije jednaka svaki put kada se izvrši operacija vraćanja referentne tačke.
Analiza uzroka:
Vanjske smetnje, poput lošeg uzemljenja zaštitnog sloja kabela, a signalna linija impulsnog enkodera je preblizu visokonaponskog kabela.
Napon napajanja koji koristi enkoder impulsa ili ravnalo rešetke je prenizak (niži od 4,75 V) ili postoji kvar.
Kontrolna ploča jedinice za regulaciju brzine je neispravna.
Spoj između ose za pomicanje i servo motora je labav.
Konektor kabla ima loš kontakt ili je kabl oštećen.
Rješenje: Treba poduzeti odgovarajuće mjere iz različitih razloga, kao što su poboljšanje uzemljenja, provjera napajanja, zamjena upravljačke ploče, zatezanje spojnice i provjera kabela.
(B) Kvarovi sa alarmom
Alarm prekoračenja puta uzrokovan nedostatkom akcije usporavanja
Pojava greške: Kada se alatna mašina vrati na referentnu tačku, nema usporavanja i nastavlja se kretati sve dok ne dodirne granični prekidač i zaustavi se zbog prekoračenja hoda. Zeleno svjetlo za povratak na referentnu tačku se ne pali, a CNC sistem prikazuje stanje „NIJE SPREMAN“.
Analiza uzroka: Prekidač za usporavanje pri povratku na referentnu tačku ne radi, kontakt prekidača se ne može resetovati nakon pritiska ili je blok usporavanja labav i pomjeren, što rezultira time da impuls nulte tačke ne radi kada se alatna mašina vrati na referentnu tačku, a signal usporavanja se ne može unijeti u CNC sistem.
Rješenje: Koristite funkcijsko dugme „oslobađanje prekoračenja koordinata“ da biste oslobodili prekoračenje koordinata alatne mašine, vratite alatnu mašinu unutar opsega kretanja, a zatim provjerite da li je prekidač za usporavanje za povratak u referentnu tačku labav i da li odgovarajući signalni vod usporavanja prekidača kretanja ima kratki spoj ili otvoreni strujni krug.
Alarm uzrokovan nepronalaženjem referentne tačke nakon usporavanja
Pojava greške: Dolazi do usporavanja tokom procesa vraćanja na referentnu tačku, ali se zaustavlja dok se ne dodirne granični prekidač i ne oglasi se alarm, a referentna tačka nije pronađena i operacija vraćanja na referentnu tačku ne uspijeva.
Analiza uzroka:
Enkoder (ili ravnalo rešetke) ne šalje signal nulte zastavice koji ukazuje da je referentna tačka vraćena tokom operacije vraćanja referentne tačke.
Vraćanje nulte oznake referentne tačke ne uspijeva.
Signal nulte zastavice povrata referentne tačke se gubi tokom prenosa ili obrade.
Došlo je do hardverskog kvara u mjernom sistemu i signal nulte zastavice povrata referentne tačke nije prepoznat.
Rješenje: Koristite metodu praćenja signala i osciloskopom provjerite signal nulte zastavice povratka referentne tačke enkodera kako biste procijenili uzrok kvara i izvršili odgovarajuću obradu.
Alarm uzrokovan netačnom pozicijom referentne tačke
Pojava greške: Dolazi do usporavanja tokom procesa vraćanja referentne tačke i pojavljuje se signal nulte zastavice vraćanja referentne tačke, a također dolazi i do procesa kočenja do nule, ali položaj referentne tačke je netačan i operacija vraćanja referentne tačke ne uspijeva.
Analiza uzroka:
Signal nulte zastavice povratka referentne tačke je propušten, a mjerni sistem može pronaći ovaj signal i zaustaviti se tek nakon što se enkoder impulsa okrene još jedan okret, tako da se radni sto zaustavi na poziciji na odabranoj udaljenosti od referentne tačke.
Blok usporavanja je preblizu referentnoj tački, a koordinatna osa se zaustavlja kada se nije pomjerila na određenu udaljenost i dodirne granični prekidač.
Zbog faktora kao što su smetnje signala, labav blok i prenizak napon signala nulte zastavice povrata referentne tačke, pozicija gdje se radni sto zaustavlja je neprecizna i nema pravilnost.
Rješenje: Postupak se provodi prema različitim razlozima, kao što su podešavanje položaja bloka usporavanja, uklanjanje smetnji signala, zatezanje bloka i provjera napona signala.
Alarm uzrokovan nepovratkom na referentnu tačku zbog promjena parametara
Pojava greške: Kada se alatna mašina vrati na referentnu tačku, šalje alarm „nije vraćeno na referentnu tačku“ i alatna mašina ne izvršava akciju vraćanja na referentnu tačku.
Analiza uzroka: Uzrok može biti promjena postavljenih parametara, kao što su omjer uvećanja naredbe (CMR), omjer uvećanja detekcije (DMR), velika brzina posmaka za povratak referentne tačke, brzina usporavanja blizu ishodišta postavljena na nulu ili su prekidač za brzo uvećanje i prekidač za uvećanje posmaka na upravljačkoj ploči alatne mašine postavljeni na 0%.
Rješenje: Provjerite i ispravite relevantne parametre.
IV. Zaključak
Greške u povratku referentne tačke CNC alatnih mašina uglavnom uključuju dvije situacije: neuspjeh povratka referentne tačke s alarmom i pomicanje referentne tačke bez alarma. Kod grešaka s alarmom, CNC sistem neće izvršiti program obrade, što može izbjeći proizvodnju velikog broja otpadnih proizvoda; dok se greška pomicanja referentne tačke bez alarma lako ignoriše, što može dovesti do otpadnih proizvoda obrađenih dijelova ili čak velikog broja otpadnih proizvoda.
Kod mašina za obradu, budući da mnoge mašine koriste referentnu tačku koordinatne ose kao tačku izmjene alata, greške pri vraćanju referentne tačke se lako javljaju tokom dugotrajnog rada, posebno greške pomjeranja referentne tačke koje nisu alarmne. Stoga se preporučuje postavljanje druge referentne tačke i korištenje instrukcije G30 X0 Y0 Z0 sa pozicijom na određenoj udaljenosti od referentne tačke. Iako ovo donosi određene poteškoće pri dizajnu magazina alata i manipulatora, može značajno smanjiti stopu kvarova pri vraćanju referentne tačke i stopu kvarova pri automatskoj izmjeni alata alatne mašine, a potreban je samo jedan povratak na referentnu tačku kada se alatna mašina pokrene.
Sažetak: Ovaj rad detaljno analizira princip vraćanja CNC alatne mašine u referentnu tačku, obuhvatajući sisteme zatvorene, poluzatvorene i otvorene petlje. Kroz konkretne primjere, detaljno se razmatraju različiti oblici grešaka pri vraćanju u referentnu tačku CNC alatnih mašina, uključujući dijagnozu grešaka, metode analize i strategije eliminacije, te se daju prijedlozi za poboljšanje tačke izmjene alata obradnog centra.
I. Uvod
Ručno vraćanje referentne tačke je preduslov za uspostavljanje koordinatnog sistema alatne mašine. Prva radnja većine CNC alatnih mašina nakon pokretanja je ručno upravljanje vraćanjem referentne tačke. Greške pri vraćanju referentne tačke će spriječiti obradu programa, a netačne pozicije referentnih tačaka će također uticati na tačnost obrade i čak uzrokovati sudar. Stoga je veoma važno analizirati i eliminisati greške pri vraćanju referentne tačke.
II. Principi CNC alatnih mašina Povratak na referentnu tačku
(A) Klasifikacija sistema
CNC sistem zatvorene petlje: Opremljen uređajem za povratnu informaciju za detekciju konačnog linearnog pomaka.
CNC sistem sa poluzatvorenom petljom: Uređaj za mjerenje položaja je instaliran na rotirajućoj osovini servo motora ili na kraju vodećeg vijka, a povratni signal se uzima iz ugaonog pomjeranja.
CNC sistem otvorene petlje: Bez uređaja za povratnu informaciju o položaju.
(B) Metode vraćanja referentne tačke
Metoda mreže za povratak referentne tačke
Metoda apsolutne mreže: Koristite apsolutni enkoder impulsa ili ravnalo rešetke za povratak na referentnu tačku. Tokom otklanjanja grešaka na mašini, referentna tačka se određuje podešavanjem parametara i operacijom vraćanja na nulu mašine. Sve dok je rezervna baterija elementa za detekciju povratne veze efikasna, informacije o položaju referentne tačke se snimaju svaki put kada se mašina pokrene i nema potrebe za ponovnim izvođenjem operacije vraćanja na referentnu tačku.
Metoda inkrementalne mreže: Koristite inkrementalni enkoder ili ravnalo s rešetkom za povratak na referentnu tačku, a operacija povratka na referentnu tačku je potrebna svaki put kada se mašina pokrene. Uzimajući određenu CNC glodalicu (koja koristi FANUC 0i sistem) kao primjer, princip i proces njene metode inkrementalne mreže za povratak na nultu tačku su sljedeći:
Prebacite prekidač za način rada u položaj "povratak na referentnu tačku", odaberite osu za povratak na referentnu tačku i pritisnite dugme za pozitivno pomicanje ose. Osa se kreće prema referentnoj tački velikom brzinom.
Kada blok za usporavanje, koji se kreće zajedno s radnim stolom, pritisne kontakt prekidača za usporavanje, signal usporavanja se mijenja iz uključenog (ON) u isključeno (OFF). Posmakanje radnog stola se usporava i nastavlja se kretati malom brzinom posmaka postavljenom parametrima.
Nakon što blok za usporavanje otpusti prekidač za usporavanje i stanje kontakta se promijeni iz isključenog u uključeno, CNC sistem čeka pojavu prvog mrežnog signala (također poznatog kao signal za jedan okretaj PCZ) na enkoderu. Čim se ovaj signal pojavi, kretanje radnog stola se odmah zaustavlja. Istovremeno, CNC sistem šalje signal o završetku povratka u referentnu tačku, a lampica referentne tačke se pali, što ukazuje da se osa alatne mašine uspješno vratila u referentnu tačku.
Metoda magnetskog prekidača za povratak referentne tačke
Sistem otvorene petlje obično koristi magnetni indukcijski prekidač za pozicioniranje vraćanja u referentnu tačku. Uzimajući određeni CNC strug kao primjer, princip i proces njegove metode magnetnog prekidača za vraćanje u referentnu tačku su sljedeći:
Prva dva koraka su ista kao i operativni koraci metode mreže za vraćanje referentne tačke.
Nakon što blok usporavanja otpusti prekidač za usporavanje i stanje kontakta se promijeni iz isključenog u uključeno, CNC sistem čeka pojavu signala indukcijskog prekidača. Čim se ovaj signal pojavi, kretanje radnog stola se odmah zaustavlja. Istovremeno, CNC sistem šalje signal o završetku povratka na referentnu tačku, a lampica referentne tačke se pali, što ukazuje da se alatna mašina uspješno vratila na referentnu tačku ose.
III. Dijagnostika i analiza kvarova CNC alatnih mašina - povratak na referentnu tačku
Kada se pojavi kvar u povratku referentne tačke CNC alatne mašine, treba izvršiti sveobuhvatnu inspekciju prema principu od jednostavnog ka složenom.
(A) Kvarovi bez alarma
Odstupanje od fiksne udaljenosti mreže
Pojava greške: Kada se alatna mašina pokrene i referentna tačka se prvi put ručno vrati, ona odstupa od referentne tačke za jednu ili više rastojanja mreže, a naredne udaljenosti odstupanja su svaki put fiksne.
Analiza uzroka: Obično je položaj bloka usporavanja netačan, dužina bloka usporavanja je prekratka ili je položaj blizinskog prekidača koji se koristi za referentnu tačku nepravilan. Ova vrsta kvara se obično javlja nakon prve instalacije i otklanjanja grešaka na alatnoj mašini ili nakon velikog remonta.
Rješenje: Položaj bloka usporavanja ili prekidača za blizinu može se podesiti, a mogu se podesiti i brzina brzog posmaka i vremenska konstanta brzog posmaka za povratak referentne tačke.
Odstupanje od slučajne pozicije ili mali pomak
Fenomen greške: Odstupanje od bilo kojeg položaja referentne tačke, vrijednost odstupanja je slučajna ili mala, a udaljenost odstupanja nije jednaka svaki put kada se izvrši operacija vraćanja referentne tačke.
Analiza uzroka:
Vanjske smetnje, poput lošeg uzemljenja zaštitnog sloja kabela, a signalna linija impulsnog enkodera je preblizu visokonaponskog kabela.
Napon napajanja koji koristi enkoder impulsa ili ravnalo rešetke je prenizak (niži od 4,75 V) ili postoji kvar.
Kontrolna ploča jedinice za regulaciju brzine je neispravna.
Spoj između ose za pomicanje i servo motora je labav.
Konektor kabla ima loš kontakt ili je kabl oštećen.
Rješenje: Treba poduzeti odgovarajuće mjere iz različitih razloga, kao što su poboljšanje uzemljenja, provjera napajanja, zamjena upravljačke ploče, zatezanje spojnice i provjera kabela.
(B) Kvarovi sa alarmom
Alarm prekoračenja puta uzrokovan nedostatkom akcije usporavanja
Pojava greške: Kada se alatna mašina vrati na referentnu tačku, nema usporavanja i nastavlja se kretati sve dok ne dodirne granični prekidač i zaustavi se zbog prekoračenja hoda. Zeleno svjetlo za povratak na referentnu tačku se ne pali, a CNC sistem prikazuje stanje „NIJE SPREMAN“.
Analiza uzroka: Prekidač za usporavanje pri povratku na referentnu tačku ne radi, kontakt prekidača se ne može resetovati nakon pritiska ili je blok usporavanja labav i pomjeren, što rezultira time da impuls nulte tačke ne radi kada se alatna mašina vrati na referentnu tačku, a signal usporavanja se ne može unijeti u CNC sistem.
Rješenje: Koristite funkcijsko dugme „oslobađanje prekoračenja koordinata“ da biste oslobodili prekoračenje koordinata alatne mašine, vratite alatnu mašinu unutar opsega kretanja, a zatim provjerite da li je prekidač za usporavanje za povratak u referentnu tačku labav i da li odgovarajući signalni vod usporavanja prekidača kretanja ima kratki spoj ili otvoreni strujni krug.
Alarm uzrokovan nepronalaženjem referentne tačke nakon usporavanja
Pojava greške: Dolazi do usporavanja tokom procesa vraćanja na referentnu tačku, ali se zaustavlja dok se ne dodirne granični prekidač i ne oglasi se alarm, a referentna tačka nije pronađena i operacija vraćanja na referentnu tačku ne uspijeva.
Analiza uzroka:
Enkoder (ili ravnalo rešetke) ne šalje signal nulte zastavice koji ukazuje da je referentna tačka vraćena tokom operacije vraćanja referentne tačke.
Vraćanje nulte oznake referentne tačke ne uspijeva.
Signal nulte zastavice povrata referentne tačke se gubi tokom prenosa ili obrade.
Došlo je do hardverskog kvara u mjernom sistemu i signal nulte zastavice povrata referentne tačke nije prepoznat.
Rješenje: Koristite metodu praćenja signala i osciloskopom provjerite signal nulte zastavice povratka referentne tačke enkodera kako biste procijenili uzrok kvara i izvršili odgovarajuću obradu.
Alarm uzrokovan netačnom pozicijom referentne tačke
Pojava greške: Dolazi do usporavanja tokom procesa vraćanja referentne tačke i pojavljuje se signal nulte zastavice vraćanja referentne tačke, a također dolazi i do procesa kočenja do nule, ali položaj referentne tačke je netačan i operacija vraćanja referentne tačke ne uspijeva.
Analiza uzroka:
Signal nulte zastavice povratka referentne tačke je propušten, a mjerni sistem može pronaći ovaj signal i zaustaviti se tek nakon što se enkoder impulsa okrene još jedan okret, tako da se radni sto zaustavi na poziciji na odabranoj udaljenosti od referentne tačke.
Blok usporavanja je preblizu referentnoj tački, a koordinatna osa se zaustavlja kada se nije pomjerila na određenu udaljenost i dodirne granični prekidač.
Zbog faktora kao što su smetnje signala, labav blok i prenizak napon signala nulte zastavice povrata referentne tačke, pozicija gdje se radni sto zaustavlja je neprecizna i nema pravilnost.
Rješenje: Postupak se provodi prema različitim razlozima, kao što su podešavanje položaja bloka usporavanja, uklanjanje smetnji signala, zatezanje bloka i provjera napona signala.
Alarm uzrokovan nepovratkom na referentnu tačku zbog promjena parametara
Pojava greške: Kada se alatna mašina vrati na referentnu tačku, šalje alarm „nije vraćeno na referentnu tačku“ i alatna mašina ne izvršava akciju vraćanja na referentnu tačku.
Analiza uzroka: Uzrok može biti promjena postavljenih parametara, kao što su omjer uvećanja naredbe (CMR), omjer uvećanja detekcije (DMR), velika brzina posmaka za povratak referentne tačke, brzina usporavanja blizu ishodišta postavljena na nulu ili su prekidač za brzo uvećanje i prekidač za uvećanje posmaka na upravljačkoj ploči alatne mašine postavljeni na 0%.
Rješenje: Provjerite i ispravite relevantne parametre.
IV. Zaključak
Greške u povratku referentne tačke CNC alatnih mašina uglavnom uključuju dvije situacije: neuspjeh povratka referentne tačke s alarmom i pomicanje referentne tačke bez alarma. Kod grešaka s alarmom, CNC sistem neće izvršiti program obrade, što može izbjeći proizvodnju velikog broja otpadnih proizvoda; dok se greška pomicanja referentne tačke bez alarma lako ignoriše, što može dovesti do otpadnih proizvoda obrađenih dijelova ili čak velikog broja otpadnih proizvoda.
Kod mašina za obradu, budući da mnoge mašine koriste referentnu tačku koordinatne ose kao tačku izmjene alata, greške pri vraćanju referentne tačke se lako javljaju tokom dugotrajnog rada, posebno greške pomjeranja referentne tačke koje nisu alarmne. Stoga se preporučuje postavljanje druge referentne tačke i korištenje instrukcije G30 X0 Y0 Z0 sa pozicijom na određenoj udaljenosti od referentne tačke. Iako ovo donosi određene poteškoće pri dizajnu magazina alata i manipulatora, može značajno smanjiti stopu kvarova pri vraćanju referentne tačke i stopu kvarova pri automatskoj izmjeni alata alatne mašine, a potreban je samo jedan povratak na referentnu tačku kada se alatna mašina pokrene.