Metode analize i eliminacije grešaka u povratku referentne točke CNC alatnih strojeva
Sažetak: Ovaj rad dubinski analizira princip vraćanja CNC alatnog stroja u referentnu točku, pokrivajući sustave zatvorene petlje, poluzatvorene petlje i otvorene petlje. Kroz konkretne primjere detaljno se raspravlja o različitim oblicima grešaka vraćanja u referentnu točku CNC alatnih strojeva, uključujući dijagnozu grešaka, metode analize i strategije uklanjanja, te se daju prijedlozi za poboljšanje točke izmjene alata obradnog centra.
I. Uvod
Ručno vraćanje referentne točke preduvjet je za uspostavljanje koordinatnog sustava alatnog stroja. Prva radnja većine CNC alatnih strojeva nakon pokretanja je ručno upravljanje vraćanjem referentne točke. Greške vraćanja referentne točke spriječit će obradu programa, a netočni položaji referentnih točaka također će utjecati na točnost obrade, pa čak i uzrokovati sudar. Stoga je vrlo važno analizirati i ukloniti greške vraćanja referentne točke.
II. Principi CNC alatnih strojeva Povratak na referentnu točku
(A) Klasifikacija sustava
CNC sustav zatvorene petlje: Opremljen uređajem za povratnu informaciju za detekciju konačnog linearnog pomaka.
CNC sustav s poluzatvorenom petljom: Uređaj za mjerenje položaja ugrađen je na rotirajuću osovinu servo motora ili na kraj vodećeg vijka, a povratni signal se uzima iz kutnog pomaka.
CNC sustav otvorene petlje: Bez uređaja za povratnu informaciju o položaju.
(B) Metode povrata referentne točke
Metoda mreže za povratak referentne točke
Metoda apsolutne mreže: Za povratak na referentnu točku koristite apsolutni enkoder impulsa ili ravnalo s rešetkom. Tijekom otklanjanja pogrešaka na alatnom stroju, referentna točka se određuje postavljanjem parametara i operacijom vraćanja na nultu točku na alatnom stroju. Sve dok je rezervna baterija elementa za detekciju povratne informacije učinkovita, informacije o položaju referentne točke bilježe se svaki put kada se stroj pokrene i nema potrebe za ponovnim izvođenjem operacije vraćanja na referentnu točku.
Metoda inkrementalne mreže: Za povratak na referentnu točku koristite inkrementalni enkoder ili ravnalo s rešetkom, a operacija povratka na referentnu točku potrebna je svaki put kada se stroj pokrene. Uzimajući određeni CNC glodalicu (koja koristi FANUC 0i sustav) kao primjer, princip i postupak njezine metode inkrementalne mreže za povratak na nultu točku su sljedeći:
Prebacite prekidač načina rada u stupanj prijenosa za "povratak referentne točke", odaberite os za povratak referentne točke i pritisnite tipku za pozitivno pomicanje osi. Os se pomiče prema referentnoj točki 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). Posmak radnog stola usporava i nastavlja se kretati malom brzinom posmaka postavljenom parametrima.
Nakon što blok usporavanja otpusti prekidač za usporavanje i stanje kontakta se promijeni iz isključenog u uključeno, CNC sustav 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 sustav šalje signal o završetku povratka u referentnu točku, a lampica referentne točke svijetli, što ukazuje na to da se os alatnog stroja uspješno vratila u referentnu točku.
Metoda magnetskog prekidača za povratak referentne točke
Sustav otvorene petlje obično koristi magnetski indukcijski prekidač za pozicioniranje povratka u referentnu točku. Uzimajući određeni CNC tokarilicu kao primjer, princip i proces njegove metode magnetskog prekidača za povratak u referentnu točku su sljedeći:
Prva dva koraka su ista kao i operativni koraci metode mreže za povratak referentne točke.
Nakon što blok usporavanja otpusti prekidač za usporavanje i stanje kontakta se promijeni iz isključenog u uključeno, CNC sustav čeka pojavu signala indukcijskog prekidača. Čim se ovaj signal pojavi, kretanje radnog stola se odmah zaustavlja. Istovremeno, CNC sustav šalje signal o završetku povratka na referentnu točku, a lampica referentne točke svijetli, što ukazuje da se alatni stroj uspješno vratio na referentnu točku osi.
III. Dijagnoza i analiza kvarova CNC alatnih strojeva Povratak na referentnu točku
Kada se pojavi kvar u povratku referentne točke CNC alatnog stroja, treba provesti sveobuhvatan pregled prema načelu od jednostavnog do složenog.
(A) Kvarovi bez alarma
Odstupanje od fiksne udaljenosti mreže
Pojava greške: Kada se alatni stroj pokrene i referentna točka se prvi put ručno vrati, ona odstupa od referentne točke za jednu ili više udaljenosti mreže, a sljedeće udaljenosti odstupanja su svaki put fiksne.
Analiza uzroka: Obično je položaj bloka usporavanja netočan, duljina bloka usporavanja je prekratka ili je položaj blizinskog prekidača koji se koristi za referentnu točku nepravilan. Ova vrsta kvara obično se javlja nakon prve instalacije i otklanjanja grešaka na alatnom stroju ili nakon većeg remonta.
Rješenje: Položaj bloka usporavanja ili blizinskog prekidača može se podesiti, a mogu se podesiti i brzina brzog pomaka i vremenska konstanta brzog pomaka za povratak referentne točke.
Odstupanje od slučajnog položaja ili mali pomak
Fenomen kvara: Odstupanje od bilo kojeg položaja referentne točke, vrijednost odstupanja je slučajna ili mala, a udaljenost odstupanja nije jednaka svaki put kada se izvrši operacija vraćanja referentne točke.
Analiza uzroka:
Vanjske smetnje, poput lošeg uzemljenja sloja zaštite kabela, a signalna linija impulsnog enkodera je preblizu visokonaponskog kabela.
Napon napajanja koji koristi davač impulsa ili ravnalo rešetke je prenizak (niži od 4,75 V) ili postoji kvar.
Upravljačka ploča jedinice za regulaciju brzine je neispravna.
Spoj između osi za pomicanje i servo motora je labav.
Priključak kabela ima loš kontakt ili je kabel oštećen.
Rješenje: Iz različitih razloga treba poduzeti odgovarajuće mjere, kao što su poboljšanje uzemljenja, provjera napajanja, zamjena upravljačke ploče, zatezanje spojnice i provjera kabela.
(B) Kvarovi s alarmom
Alarm prekoračenja puta uzrokovan nedostatkom akcije usporavanja
Pojava greške: Kada se alatni stroj vrati na referentnu točku, nema usporavanja i nastavlja se kretati dok ne dodirne granični prekidač i zaustavi se zbog prekoračenja hoda. Zeleno svjetlo za povratak na referentnu točku se ne pali, a CNC sustav prikazuje stanje "NIJE SPREMAN".
Analiza uzroka: Prekidač usporavanja za povratak u referentnu točku ne radi, kontakt prekidača se ne može resetirati nakon pritiska ili je blok usporavanja labav i pomaknut, što rezultira time da impuls nulte točke ne radi kada se alatni stroj vrati u referentnu točku, a signal usporavanja ne može se unijeti u CNC sustav.
Rješenje: Pomoću funkcijske tipke „oslobađanje prekomjernog hoda“ oslobodite prekomjerni hod alatnog stroja, vratite alatni stroj unutar raspona hoda, a zatim provjerite je li prekidač usporavanja za povratak u referentnu točku labav i ima li odgovarajući signalni vod usporavanja prekidača hoda kratki spoj ili otvoreni strujni krug.
Alarm uzrokovan nepronalaženjem referentne točke nakon usporavanja
Pojava greške: Dolazi do usporavanja tijekom procesa vraćanja referentne točke, ali se zaustavlja dok se ne dotakne granični prekidač i ne oglasi alarm, a referentna točka nije pronađena i operacija vraćanja referentne točke ne uspijeva.
Analiza uzroka:
Enkoder (ili ravnalo rešetke) ne šalje signal nulte zastavice koji označava da je referentna točka vraćena tijekom operacije vraćanja referentne točke.
Vraćanje nulte oznake referentne točke ne uspijeva.
Signal nulte zastavice povrata referentne točke gubi se tijekom prijenosa ili obrade.
Došlo je do hardverskog kvara u mjernom sustavu i signal nulte zastavice povrata referentne točke nije prepoznat.
Rješenje: Koristite metodu praćenja signala i osciloskopom provjerite signal nulte zastavice povratka referentne točke enkodera kako biste procijenili uzrok kvara i proveli odgovarajuću obradu.
Alarm uzrokovan netočnim položajem referentne točke
Pojava greške: Dolazi do usporavanja tijekom procesa vraćanja referentne točke i pojavljuje se signal nulte zastavice vraćanja referentne točke, a također postoji i proces kočenja do nule, ali položaj referentne točke je netočan i operacija vraćanja referentne točke ne uspijeva.
Analiza uzroka:
Signal nulte zastavice povratka referentne točke je propušten, a mjerni sustav može pronaći taj signal i zaustaviti se tek nakon što se davač impulsa okrene još jedan okret, tako da se radni stol zaustavi na položaju na odabranoj udaljenosti od referentne točke.
Blok usporavanja je preblizu položaju referentne točke, a koordinatna os se zaustavlja kada se nije pomaknula na zadanu udaljenost i dodirne granični prekidač.
Zbog faktora kao što su smetnje signala, labav blok i prenizak napon signala nulte zastavice povrata referentne točke, položaj gdje se radni stol zaustavlja je netočan i nema pravilnost.
Rješenje: Postupak prema različitim razlozima, kao što su podešavanje položaja bloka usporavanja, uklanjanje smetnji signala, zatezanje bloka i provjera napona signala.
Alarm uzrokovan nepovratkom na referentnu točku zbog promjena parametara
Pojava greške: Kada se alatni stroj vrati na referentnu točku, šalje alarm „nije vraćeno na referentnu točku“ i alatni stroj ne izvršava radnju povratka na referentnu točku.
Analiza uzroka: Može biti uzrokovano promjenom postavljenih parametara, kao što su omjer uvećanja naredbe (CMR), omjer uvećanja detekcije (DMR), brzina brzog pomaka za povratak referentne točke, brzina usporavanja blizu ishodišta postavljena je na nulu ili su prekidač za brzo uvećanje i prekidač za povećanje pomaka na upravljačkoj ploči alatnog stroja postavljeni na 0%.
Rješenje: Provjerite i ispravite relevantne parametre.
IV. Zaključak
Greške u povratku referentne točke CNC alatnih strojeva uglavnom uključuju dvije situacije: neuspjeh povratka referentne točke s alarmom i pomak referentne točke bez alarma. Kod grešaka s alarmom, CNC sustav neće izvršiti program obrade, što može izbjeći proizvodnju velikog broja otpadnih proizvoda; dok se greška pomaka referentne točke bez alarma lako može zanemariti, što može dovesti do otpadnih proizvoda obrađenih dijelova ili čak velikog broja otpadnih proizvoda.
Kod strojeva s obradnim centrima, budući da mnogi strojevi koriste referentnu točku koordinatne osi kao točku izmjene alata, lako se javljaju greške vraćanja referentne točke tijekom dugotrajnog rada, posebno greške pomicanja referentne točke bez alarma. Stoga se preporučuje postavljanje druge referentne točke i korištenje instrukcije G30 X0 Y0 Z0 s položajem na određenoj udaljenosti od referentne točke. Iako to uzrokuje određene poteškoće u dizajnu spremnika alata i manipulatora, može uvelike smanjiti stopu kvarova vraćanja referentne točke i stopu kvarova automatske izmjene alata alatnog stroja, a potreban je samo jedan povratak referentne točke kada se alatni stroj pokrene.
Sažetak: Ovaj rad dubinski analizira princip vraćanja CNC alatnog stroja u referentnu točku, pokrivajući sustave zatvorene petlje, poluzatvorene petlje i otvorene petlje. Kroz konkretne primjere detaljno se raspravlja o različitim oblicima grešaka vraćanja u referentnu točku CNC alatnih strojeva, uključujući dijagnozu grešaka, metode analize i strategije uklanjanja, te se daju prijedlozi za poboljšanje točke izmjene alata obradnog centra.
I. Uvod
Ručno vraćanje referentne točke preduvjet je za uspostavljanje koordinatnog sustava alatnog stroja. Prva radnja većine CNC alatnih strojeva nakon pokretanja je ručno upravljanje vraćanjem referentne točke. Greške vraćanja referentne točke spriječit će obradu programa, a netočni položaji referentnih točaka također će utjecati na točnost obrade, pa čak i uzrokovati sudar. Stoga je vrlo važno analizirati i ukloniti greške vraćanja referentne točke.
II. Principi CNC alatnih strojeva Povratak na referentnu točku
(A) Klasifikacija sustava
CNC sustav zatvorene petlje: Opremljen uređajem za povratnu informaciju za detekciju konačnog linearnog pomaka.
CNC sustav s poluzatvorenom petljom: Uređaj za mjerenje položaja ugrađen je na rotirajuću osovinu servo motora ili na kraj vodećeg vijka, a povratni signal se uzima iz kutnog pomaka.
CNC sustav otvorene petlje: Bez uređaja za povratnu informaciju o položaju.
(B) Metode povrata referentne točke
Metoda mreže za povratak referentne točke
Metoda apsolutne mreže: Za povratak na referentnu točku koristite apsolutni enkoder impulsa ili ravnalo s rešetkom. Tijekom otklanjanja pogrešaka na alatnom stroju, referentna točka se određuje postavljanjem parametara i operacijom vraćanja na nultu točku na alatnom stroju. Sve dok je rezervna baterija elementa za detekciju povratne informacije učinkovita, informacije o položaju referentne točke bilježe se svaki put kada se stroj pokrene i nema potrebe za ponovnim izvođenjem operacije vraćanja na referentnu točku.
Metoda inkrementalne mreže: Za povratak na referentnu točku koristite inkrementalni enkoder ili ravnalo s rešetkom, a operacija povratka na referentnu točku potrebna je svaki put kada se stroj pokrene. Uzimajući određeni CNC glodalicu (koja koristi FANUC 0i sustav) kao primjer, princip i postupak njezine metode inkrementalne mreže za povratak na nultu točku su sljedeći:
Prebacite prekidač načina rada u stupanj prijenosa za "povratak referentne točke", odaberite os za povratak referentne točke i pritisnite tipku za pozitivno pomicanje osi. Os se pomiče prema referentnoj točki 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). Posmak radnog stola usporava i nastavlja se kretati malom brzinom posmaka postavljenom parametrima.
Nakon što blok usporavanja otpusti prekidač za usporavanje i stanje kontakta se promijeni iz isključenog u uključeno, CNC sustav 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 sustav šalje signal o završetku povratka u referentnu točku, a lampica referentne točke svijetli, što ukazuje na to da se os alatnog stroja uspješno vratila u referentnu točku.
Metoda magnetskog prekidača za povratak referentne točke
Sustav otvorene petlje obično koristi magnetski indukcijski prekidač za pozicioniranje povratka u referentnu točku. Uzimajući određeni CNC tokarilicu kao primjer, princip i proces njegove metode magnetskog prekidača za povratak u referentnu točku su sljedeći:
Prva dva koraka su ista kao i operativni koraci metode mreže za povratak referentne točke.
Nakon što blok usporavanja otpusti prekidač za usporavanje i stanje kontakta se promijeni iz isključenog u uključeno, CNC sustav čeka pojavu signala indukcijskog prekidača. Čim se ovaj signal pojavi, kretanje radnog stola se odmah zaustavlja. Istovremeno, CNC sustav šalje signal o završetku povratka na referentnu točku, a lampica referentne točke svijetli, što ukazuje da se alatni stroj uspješno vratio na referentnu točku osi.
III. Dijagnoza i analiza kvarova CNC alatnih strojeva Povratak na referentnu točku
Kada se pojavi kvar u povratku referentne točke CNC alatnog stroja, treba provesti sveobuhvatan pregled prema načelu od jednostavnog do složenog.
(A) Kvarovi bez alarma
Odstupanje od fiksne udaljenosti mreže
Pojava greške: Kada se alatni stroj pokrene i referentna točka se prvi put ručno vrati, ona odstupa od referentne točke za jednu ili više udaljenosti mreže, a sljedeće udaljenosti odstupanja su svaki put fiksne.
Analiza uzroka: Obično je položaj bloka usporavanja netočan, duljina bloka usporavanja je prekratka ili je položaj blizinskog prekidača koji se koristi za referentnu točku nepravilan. Ova vrsta kvara obično se javlja nakon prve instalacije i otklanjanja grešaka na alatnom stroju ili nakon većeg remonta.
Rješenje: Položaj bloka usporavanja ili blizinskog prekidača može se podesiti, a mogu se podesiti i brzina brzog pomaka i vremenska konstanta brzog pomaka za povratak referentne točke.
Odstupanje od slučajnog položaja ili mali pomak
Fenomen kvara: Odstupanje od bilo kojeg položaja referentne točke, vrijednost odstupanja je slučajna ili mala, a udaljenost odstupanja nije jednaka svaki put kada se izvrši operacija vraćanja referentne točke.
Analiza uzroka:
Vanjske smetnje, poput lošeg uzemljenja sloja zaštite kabela, a signalna linija impulsnog enkodera je preblizu visokonaponskog kabela.
Napon napajanja koji koristi davač impulsa ili ravnalo rešetke je prenizak (niži od 4,75 V) ili postoji kvar.
Upravljačka ploča jedinice za regulaciju brzine je neispravna.
Spoj između osi za pomicanje i servo motora je labav.
Priključak kabela ima loš kontakt ili je kabel oštećen.
Rješenje: Iz različitih razloga treba poduzeti odgovarajuće mjere, kao što su poboljšanje uzemljenja, provjera napajanja, zamjena upravljačke ploče, zatezanje spojnice i provjera kabela.
(B) Kvarovi s alarmom
Alarm prekoračenja puta uzrokovan nedostatkom akcije usporavanja
Pojava greške: Kada se alatni stroj vrati na referentnu točku, nema usporavanja i nastavlja se kretati dok ne dodirne granični prekidač i zaustavi se zbog prekoračenja hoda. Zeleno svjetlo za povratak na referentnu točku se ne pali, a CNC sustav prikazuje stanje "NIJE SPREMAN".
Analiza uzroka: Prekidač usporavanja za povratak u referentnu točku ne radi, kontakt prekidača se ne može resetirati nakon pritiska ili je blok usporavanja labav i pomaknut, što rezultira time da impuls nulte točke ne radi kada se alatni stroj vrati u referentnu točku, a signal usporavanja ne može se unijeti u CNC sustav.
Rješenje: Pomoću funkcijske tipke „oslobađanje prekomjernog hoda“ oslobodite prekomjerni hod alatnog stroja, vratite alatni stroj unutar raspona hoda, a zatim provjerite je li prekidač usporavanja za povratak u referentnu točku labav i ima li odgovarajući signalni vod usporavanja prekidača hoda kratki spoj ili otvoreni strujni krug.
Alarm uzrokovan nepronalaženjem referentne točke nakon usporavanja
Pojava greške: Dolazi do usporavanja tijekom procesa vraćanja referentne točke, ali se zaustavlja dok se ne dotakne granični prekidač i ne oglasi alarm, a referentna točka nije pronađena i operacija vraćanja referentne točke ne uspijeva.
Analiza uzroka:
Enkoder (ili ravnalo rešetke) ne šalje signal nulte zastavice koji označava da je referentna točka vraćena tijekom operacije vraćanja referentne točke.
Vraćanje nulte oznake referentne točke ne uspijeva.
Signal nulte zastavice povrata referentne točke gubi se tijekom prijenosa ili obrade.
Došlo je do hardverskog kvara u mjernom sustavu i signal nulte zastavice povrata referentne točke nije prepoznat.
Rješenje: Koristite metodu praćenja signala i osciloskopom provjerite signal nulte zastavice povratka referentne točke enkodera kako biste procijenili uzrok kvara i proveli odgovarajuću obradu.
Alarm uzrokovan netočnim položajem referentne točke
Pojava greške: Dolazi do usporavanja tijekom procesa vraćanja referentne točke i pojavljuje se signal nulte zastavice vraćanja referentne točke, a također postoji i proces kočenja do nule, ali položaj referentne točke je netočan i operacija vraćanja referentne točke ne uspijeva.
Analiza uzroka:
Signal nulte zastavice povratka referentne točke je propušten, a mjerni sustav može pronaći taj signal i zaustaviti se tek nakon što se davač impulsa okrene još jedan okret, tako da se radni stol zaustavi na položaju na odabranoj udaljenosti od referentne točke.
Blok usporavanja je preblizu položaju referentne točke, a koordinatna os se zaustavlja kada se nije pomaknula na zadanu udaljenost i dodirne granični prekidač.
Zbog faktora kao što su smetnje signala, labav blok i prenizak napon signala nulte zastavice povrata referentne točke, položaj gdje se radni stol zaustavlja je netočan i nema pravilnost.
Rješenje: Postupak prema različitim razlozima, kao što su podešavanje položaja bloka usporavanja, uklanjanje smetnji signala, zatezanje bloka i provjera napona signala.
Alarm uzrokovan nepovratkom na referentnu točku zbog promjena parametara
Pojava greške: Kada se alatni stroj vrati na referentnu točku, šalje alarm „nije vraćeno na referentnu točku“ i alatni stroj ne izvršava radnju povratka na referentnu točku.
Analiza uzroka: Može biti uzrokovano promjenom postavljenih parametara, kao što su omjer uvećanja naredbe (CMR), omjer uvećanja detekcije (DMR), brzina brzog pomaka za povratak referentne točke, brzina usporavanja blizu ishodišta postavljena je na nulu ili su prekidač za brzo uvećanje i prekidač za povećanje pomaka na upravljačkoj ploči alatnog stroja postavljeni na 0%.
Rješenje: Provjerite i ispravite relevantne parametre.
IV. Zaključak
Greške u povratku referentne točke CNC alatnih strojeva uglavnom uključuju dvije situacije: neuspjeh povratka referentne točke s alarmom i pomak referentne točke bez alarma. Kod grešaka s alarmom, CNC sustav neće izvršiti program obrade, što može izbjeći proizvodnju velikog broja otpadnih proizvoda; dok se greška pomaka referentne točke bez alarma lako može zanemariti, što može dovesti do otpadnih proizvoda obrađenih dijelova ili čak velikog broja otpadnih proizvoda.
Kod strojeva s obradnim centrima, budući da mnogi strojevi koriste referentnu točku koordinatne osi kao točku izmjene alata, lako se javljaju greške vraćanja referentne točke tijekom dugotrajnog rada, posebno greške pomicanja referentne točke bez alarma. Stoga se preporučuje postavljanje druge referentne točke i korištenje instrukcije G30 X0 Y0 Z0 s položajem na određenoj udaljenosti od referentne točke. Iako to uzrokuje određene poteškoće u dizajnu spremnika alata i manipulatora, može uvelike smanjiti stopu kvarova vraćanja referentne točke i stopu kvarova automatske izmjene alata alatnog stroja, a potreban je samo jedan povratak referentne točke kada se alatni stroj pokrene.