Методи за анализ и елиминиране на грешки във връщането на референтни точки на CNC машини
Резюме: Тази статия анализира задълбочено принципа на връщане към референтната точка на CNC машина, обхващайки системи със затворен, полузатворен и отворен контур. Чрез конкретни примери се разглеждат подробно различни форми на грешки при връщане към референтната точка на CNC машини, включително диагностика на грешки, методи за анализ и стратегии за отстраняване, както и предложения за подобрение на точката за смяна на инструмента на обработващия център.
I. Въведение
Ръчното връщане на референтната точка е предпоставка за установяване на координатната система на машинния инструмент. Първото действие на повечето CNC машини след стартиране е ръчно връщане на референтната точка. Грешките при връщане на референтната точка ще попречат на обработката на програмата, а неточните позиции на референтните точки също ще повлияят на точността на обработката и дори ще причинят инцидент със сблъсък. Ето защо е много важно да се анализират и отстранят грешките при връщане на референтната точка.
II. Принципи на CNC машините Връщане към отправната точка
(A) Класификация на системата
CNC система със затворен контур: Оборудвана с устройство за обратна връзка за откриване на крайното линейно изместване.
CNC система с полузатворен контур: Устройството за измерване на позицията е монтирано на въртящия се вал на серво мотора или в края на водещия винт, а сигналът за обратна връзка се взема от ъгловото изместване.
CNC система с отворен контур: Без устройство за обратна връзка за откриване на позиция.
(Б) Методи за връщане на референтни точки
Метод на мрежата за връщане на референтна точка
Метод на абсолютна мрежа: Използвайте абсолютен импулсен енкодер или решетъчна линийка, за да се върнете към референтната точка. По време на отстраняване на грешки в машинния инструмент, референтната точка се определя чрез задаване на параметри и операция за връщане към нулата на машинния инструмент. Докато резервната батерия на елемента за обратна връзка за детекция е ефективна, информацията за позицията на референтната точка се записва всеки път, когато машината се стартира, и няма нужда да се извършва отново операцията за връщане към референтната точка.
Метод на инкрементална мрежа: Използвайте инкрементален енкодер или решетъчна линийка, за да се върнете към референтната точка, а операцията за връщане към референтната точка е необходима всеки път, когато машината се стартира. Вземайки за пример определена CNC фрезова машина (използваща системата FANUC 0i), принципът и процесът на нейния метод на инкрементална мрежа за връщане към нулевата точка са следните:
Превключете превключвателя за режим на предавка „връщане към референтна точка“, изберете оста за връщане към референтна точка и натиснете бутона за положително стъпково преместване на оста. Оста се движи към референтната точка с висока скорост.
Когато блокът за забавяне, движещ се заедно с работната маса, натисне контакта на превключвателя за забавяне, сигналът за забавяне се променя от включен (ON) на изключен (OFF). Подаването на работната маса се забавя и продължава да се движи с бавната скорост на подаване, зададена от параметрите.
След като блокът за забавяне освободи превключвателя за забавяне и състоянието на контакта се промени от изключено на включено, CNC системата изчаква появата на първия мрежов сигнал (известен също като сигнал за един оборот PCZ) на енкодера. Веднага щом се появи този сигнал, движението на работната маса спира незабавно. В същото време CNC системата изпраща сигнал за завършване на връщането в референтна точка и лампата за референтна точка светва, което показва, че оста на машинния инструмент се е върнала успешно в референтната точка.
Метод с магнитен превключвател за връщане към референтна точка
Системата с отворен контур обикновено използва магнитен индукционен превключвател за връщане към референтната точка. Вземайки за пример определен CNC струг, принципът и процесът на неговия метод на магнитен превключвател за връщане към референтната точка са следните:
Първите две стъпки са същите като стъпките на работа на мрежовия метод за връщане на референтна точка.
След като блокът за забавяне освободи превключвателя за забавяне и състоянието на контакта се промени от изключено на включено, CNC системата изчаква появата на сигнала от индукционния превключвател. Веднага щом този сигнал се появи, движението на работната маса спира незабавно. В същото време CNC системата изпраща сигнал за завършване на връщането в референтната точка и лампата за референтната точка светва, което показва, че машинният инструмент се е върнал успешно в референтната точка на оста.
III. Диагностика на повреди и анализ на CNC машини, връщайки се към референтната точка
Когато възникне повреда във връщането на референтната точка на CNC машина, трябва да се извърши цялостна проверка съгласно принципа от просто към сложно.
(A) Неизправности без аларма
Отклонение от фиксирано разстояние на мрежата
Феномен на повреда: Когато машинният инструмент се стартира и референтната точка се върне ръчно за първи път, тя се отклонява от референтната точка с едно или няколко разстояния на мрежата и последващите разстояния на отклонение са фиксирани всеки път.
Анализ на причините: Обикновено позицията на блока за забавяне е неправилна, дължината на блока за забавяне е твърде къса или позицията на превключвателя за близост, използван за референтната точка, е неправилна. Този вид повреда обикновено възниква след първоначалното инсталиране и отстраняване на грешки на машината или след основен ремонт.
Решение: Позицията на блока за забавяне или превключвателя за близост може да се регулира, а скоростта на бързо подаване и времевата константа за бързо подаване за връщане към референтната точка също могат да се регулират.
Отклонение от произволна позиция или малко отместване
Феномен на повреда: Отклонение от всяка позиция на референтната точка, стойността на отклонението е произволна или малка и разстоянието на отклонение не е равно всеки път, когато се извършва операцията по връщане към референтната точка.
Анализ на причините:
Външни смущения, като например лошо заземяване на екраниращия слой на кабела, и твърде близо до високоволтовия кабел сигналната линия на импулсния енкодер.
Захранващото напрежение, използвано от импулсния енкодер или решетъчната линийка, е твърде ниско (по-ниско от 4,75 V) или има повреда.
Платката за управление на блока за регулиране на скоростта е дефектна.
Връзката между оста на подаване и серво мотора е хлабава.
Конекторът на кабела има лош контакт или кабелът е повреден.
Решение: Трябва да се предприемат съответните мерки по различни причини, като например подобряване на заземяването, проверка на захранването, подмяна на контролната платка, затягане на съединителя и проверка на кабела.
(Б) Неизправности с аларма
Аларма за превишаване на хода, причинена от липса на действие за забавяне
Феномен на повреда: Когато машинният инструмент се върне в референтната точка, няма забавяне и той продължава да се движи, докато не докосне крайния изключвател и спре поради превишаване на скоростта. Зелената светлина за връщане в референтната точка не свети и CNC системата показва състояние „НЕ Е ГОТОВ“.
Анализ на причината: Превключвателят за забавяне за връщане към референтната точка не работи, контактът на превключвателя не може да се нулира след натискане или блокът за забавяне е хлабав и изместен, което води до неработещ импулс за нулева точка, когато машинният инструмент се върне към референтната точка, и сигналът за забавяне не може да бъде въведен в CNC системата.
Решение: Използвайте функционалния бутон „освобождаване на превишаване на хода“, за да освободите превишаването на координатите на машината, преместете машината обратно в диапазона на движение и след това проверете дали превключвателят за забавяне за връщане в референтната точка е хлабав и дали съответният сигнален проводник за забавяне на превключвателя за движение има късо съединение или отворена верига.
Аларма, причинена от ненамиране на референтната точка след забавяне
Феномен на повреда: Има забавяне по време на процеса на връщане към референтната точка, но то спира, докато не докосне крайния изключвател и се алармира, като референтната точка не е намерена и операцията по връщане към референтната точка е неуспешна.
Анализ на причините:
Енкодерът (или решетъчната линийка) не изпраща сигнал за нулев флаг, показващ, че референтната точка е била върната по време на операцията за връщане към референтната точка.
Връщането на нулевата позиция на референтната точка е неуспешно.
Сигналът за нулев флаг на връщането на референтната точка се губи по време на предаване или обработка.
Има хардуерен проблем в измервателната система и сигналът за нулев флаг на връщането на референтната точка не се разпознава.
Решение: Използвайте метода за проследяване на сигнала и използвайте осцилоскоп, за да проверите сигнала на нулевия флаг на връщането на референтната точка на енкодера, за да прецените причината за повредата и да извършите съответната обработка.
Аларма, причинена от неточна позиция на референтната точка
Феномен на повреда: Има забавяне по време на процеса на връщане към референтната точка и се появява сигнал за нулев флаг на връщането към референтната точка, а също така има процес на спиране до нула, но позицията на референтната точка е неточна и операцията по връщане към референтната точка е неуспешна.
Анализ на причините:
Сигналът за нулев флаг на връщането на референтната точка е пропуснат и измервателната система може да открие този сигнал и да спре само след като импулсният енкодер се завърти още един оборот, така че работната маса да спре на позиция на избрано разстояние от референтната точка.
Блокът за забавяне е твърде близо до позицията на референтната точка и координатната ос спира, когато не се е преместила на зададеното разстояние и докосне крайния изключвател.
Поради фактори като смущения в сигнала, хлабав блок и твърде ниско напрежение на сигнала за нулев флаг на връщането на референтната точка, позицията, където работната маса спира, е неточна и няма закономерност.
Решение: Процесът се извършва по различни причини, като например регулиране на позицията на блока за забавяне, елиминиране на смущенията в сигнала, затягане на блока и проверка на напрежението на сигнала.
Аларма, причинена от невръщане към референтната точка поради промени в параметрите
Феномен на повреда: Когато машинният инструмент се върне към референтната точка, той изпраща аларма „не е върнат към референтната точка“ и машинният инструмент не изпълнява действието за връщане към референтната точка.
Анализ на причината: Може да е причинено от промяна на зададените параметри, като например коефициент на увеличение на командата (CMR), коефициент на увеличение на детекцията (DMR), бърза скорост на подаване за връщане в референтната точка, скорост на забавяне близо до началото на координатната система, зададени на нула, или превключвателят за бързо увеличение и превключвателят за увеличение на подаването на панела за управление на машината са зададени на 0%.
Решение: Проверете и коригирайте съответните параметри.
IV. Заключение
Грешките при връщане на референтна точка на CNC машините включват главно две ситуации: неуспех при връщане на референтна точка с аларма и отклонение на референтната точка без аларма. При грешки с аларма, CNC системата няма да изпълни програмата за обработка, което може да избегне производството на голям брой отпадъчни продукти; докато грешката при отклонение на референтната точка без аларма лесно може да бъде игнорирана, което може да доведе до отпадъчни продукти от обработените части или дори до голям брой отпадъчни продукти.
При машинните центрове, тъй като много машини използват референтната точка на координатната ос като точка за смяна на инструмента, лесно възникват грешки при връщане в референтна точка по време на продължителна работа, особено грешките от отклонение на референтната точка без аларми. Поради това се препоръчва да се зададе втора референтна точка и да се използва инструкцията G30 X0 Y0 Z0 с позиция на определено разстояние от референтната точка. Въпреки че това създава някои трудности при проектирането на инструменталния магазин и манипулатора, това може значително да намали процента на откази при връщане в референтна точка и процента на откази при автоматична смяна на инструмента на машината, като е необходимо само едно връщане в референтна точка при стартиране на машината.
Резюме: Тази статия анализира задълбочено принципа на връщане към референтната точка на CNC машина, обхващайки системи със затворен, полузатворен и отворен контур. Чрез конкретни примери се разглеждат подробно различни форми на грешки при връщане към референтната точка на CNC машини, включително диагностика на грешки, методи за анализ и стратегии за отстраняване, както и предложения за подобрение на точката за смяна на инструмента на обработващия център.
I. Въведение
Ръчното връщане на референтната точка е предпоставка за установяване на координатната система на машинния инструмент. Първото действие на повечето CNC машини след стартиране е ръчно връщане на референтната точка. Грешките при връщане на референтната точка ще попречат на обработката на програмата, а неточните позиции на референтните точки също ще повлияят на точността на обработката и дори ще причинят инцидент със сблъсък. Ето защо е много важно да се анализират и отстранят грешките при връщане на референтната точка.
II. Принципи на CNC машините Връщане към отправната точка
(A) Класификация на системата
CNC система със затворен контур: Оборудвана с устройство за обратна връзка за откриване на крайното линейно изместване.
CNC система с полузатворен контур: Устройството за измерване на позицията е монтирано на въртящия се вал на серво мотора или в края на водещия винт, а сигналът за обратна връзка се взема от ъгловото изместване.
CNC система с отворен контур: Без устройство за обратна връзка за откриване на позиция.
(Б) Методи за връщане на референтни точки
Метод на мрежата за връщане на референтна точка
Метод на абсолютна мрежа: Използвайте абсолютен импулсен енкодер или решетъчна линийка, за да се върнете към референтната точка. По време на отстраняване на грешки в машинния инструмент, референтната точка се определя чрез задаване на параметри и операция за връщане към нулата на машинния инструмент. Докато резервната батерия на елемента за обратна връзка за детекция е ефективна, информацията за позицията на референтната точка се записва всеки път, когато машината се стартира, и няма нужда да се извършва отново операцията за връщане към референтната точка.
Метод на инкрементална мрежа: Използвайте инкрементален енкодер или решетъчна линийка, за да се върнете към референтната точка, а операцията за връщане към референтната точка е необходима всеки път, когато машината се стартира. Вземайки за пример определена CNC фрезова машина (използваща системата FANUC 0i), принципът и процесът на нейния метод на инкрементална мрежа за връщане към нулевата точка са следните:
Превключете превключвателя за режим на предавка „връщане към референтна точка“, изберете оста за връщане към референтна точка и натиснете бутона за положително стъпково преместване на оста. Оста се движи към референтната точка с висока скорост.
Когато блокът за забавяне, движещ се заедно с работната маса, натисне контакта на превключвателя за забавяне, сигналът за забавяне се променя от включен (ON) на изключен (OFF). Подаването на работната маса се забавя и продължава да се движи с бавната скорост на подаване, зададена от параметрите.
След като блокът за забавяне освободи превключвателя за забавяне и състоянието на контакта се промени от изключено на включено, CNC системата изчаква появата на първия мрежов сигнал (известен също като сигнал за един оборот PCZ) на енкодера. Веднага щом се появи този сигнал, движението на работната маса спира незабавно. В същото време CNC системата изпраща сигнал за завършване на връщането в референтна точка и лампата за референтна точка светва, което показва, че оста на машинния инструмент се е върнала успешно в референтната точка.
Метод с магнитен превключвател за връщане към референтна точка
Системата с отворен контур обикновено използва магнитен индукционен превключвател за връщане към референтната точка. Вземайки за пример определен CNC струг, принципът и процесът на неговия метод на магнитен превключвател за връщане към референтната точка са следните:
Първите две стъпки са същите като стъпките на работа на мрежовия метод за връщане на референтна точка.
След като блокът за забавяне освободи превключвателя за забавяне и състоянието на контакта се промени от изключено на включено, CNC системата изчаква появата на сигнала от индукционния превключвател. Веднага щом този сигнал се появи, движението на работната маса спира незабавно. В същото време CNC системата изпраща сигнал за завършване на връщането в референтната точка и лампата за референтната точка светва, което показва, че машинният инструмент се е върнал успешно в референтната точка на оста.
III. Диагностика на повреди и анализ на CNC машини, връщайки се към референтната точка
Когато възникне повреда във връщането на референтната точка на CNC машина, трябва да се извърши цялостна проверка съгласно принципа от просто към сложно.
(A) Неизправности без аларма
Отклонение от фиксирано разстояние на мрежата
Феномен на повреда: Когато машинният инструмент се стартира и референтната точка се върне ръчно за първи път, тя се отклонява от референтната точка с едно или няколко разстояния на мрежата и последващите разстояния на отклонение са фиксирани всеки път.
Анализ на причините: Обикновено позицията на блока за забавяне е неправилна, дължината на блока за забавяне е твърде къса или позицията на превключвателя за близост, използван за референтната точка, е неправилна. Този вид повреда обикновено възниква след първоначалното инсталиране и отстраняване на грешки на машината или след основен ремонт.
Решение: Позицията на блока за забавяне или превключвателя за близост може да се регулира, а скоростта на бързо подаване и времевата константа за бързо подаване за връщане към референтната точка също могат да се регулират.
Отклонение от произволна позиция или малко отместване
Феномен на повреда: Отклонение от всяка позиция на референтната точка, стойността на отклонението е произволна или малка и разстоянието на отклонение не е равно всеки път, когато се извършва операцията по връщане към референтната точка.
Анализ на причините:
Външни смущения, като например лошо заземяване на екраниращия слой на кабела, и твърде близо до високоволтовия кабел сигналната линия на импулсния енкодер.
Захранващото напрежение, използвано от импулсния енкодер или решетъчната линийка, е твърде ниско (по-ниско от 4,75 V) или има повреда.
Платката за управление на блока за регулиране на скоростта е дефектна.
Връзката между оста на подаване и серво мотора е хлабава.
Конекторът на кабела има лош контакт или кабелът е повреден.
Решение: Трябва да се предприемат съответните мерки по различни причини, като например подобряване на заземяването, проверка на захранването, подмяна на контролната платка, затягане на съединителя и проверка на кабела.
(Б) Неизправности с аларма
Аларма за превишаване на хода, причинена от липса на действие за забавяне
Феномен на повреда: Когато машинният инструмент се върне в референтната точка, няма забавяне и той продължава да се движи, докато не докосне крайния изключвател и спре поради превишаване на скоростта. Зелената светлина за връщане в референтната точка не свети и CNC системата показва състояние „НЕ Е ГОТОВ“.
Анализ на причината: Превключвателят за забавяне за връщане към референтната точка не работи, контактът на превключвателя не може да се нулира след натискане или блокът за забавяне е хлабав и изместен, което води до неработещ импулс за нулева точка, когато машинният инструмент се върне към референтната точка, и сигналът за забавяне не може да бъде въведен в CNC системата.
Решение: Използвайте функционалния бутон „освобождаване на превишаване на хода“, за да освободите превишаването на координатите на машината, преместете машината обратно в диапазона на движение и след това проверете дали превключвателят за забавяне за връщане в референтната точка е хлабав и дали съответният сигнален проводник за забавяне на превключвателя за движение има късо съединение или отворена верига.
Аларма, причинена от ненамиране на референтната точка след забавяне
Феномен на повреда: Има забавяне по време на процеса на връщане към референтната точка, но то спира, докато не докосне крайния изключвател и се алармира, като референтната точка не е намерена и операцията по връщане към референтната точка е неуспешна.
Анализ на причините:
Енкодерът (или решетъчната линийка) не изпраща сигнал за нулев флаг, показващ, че референтната точка е била върната по време на операцията за връщане към референтната точка.
Връщането на нулевата позиция на референтната точка е неуспешно.
Сигналът за нулев флаг на връщането на референтната точка се губи по време на предаване или обработка.
Има хардуерен проблем в измервателната система и сигналът за нулев флаг на връщането на референтната точка не се разпознава.
Решение: Използвайте метода за проследяване на сигнала и използвайте осцилоскоп, за да проверите сигнала на нулевия флаг на връщането на референтната точка на енкодера, за да прецените причината за повредата и да извършите съответната обработка.
Аларма, причинена от неточна позиция на референтната точка
Феномен на повреда: Има забавяне по време на процеса на връщане към референтната точка и се появява сигнал за нулев флаг на връщането към референтната точка, а също така има процес на спиране до нула, но позицията на референтната точка е неточна и операцията по връщане към референтната точка е неуспешна.
Анализ на причините:
Сигналът за нулев флаг на връщането на референтната точка е пропуснат и измервателната система може да открие този сигнал и да спре само след като импулсният енкодер се завърти още един оборот, така че работната маса да спре на позиция на избрано разстояние от референтната точка.
Блокът за забавяне е твърде близо до позицията на референтната точка и координатната ос спира, когато не се е преместила на зададеното разстояние и докосне крайния изключвател.
Поради фактори като смущения в сигнала, хлабав блок и твърде ниско напрежение на сигнала за нулев флаг на връщането на референтната точка, позицията, където работната маса спира, е неточна и няма закономерност.
Решение: Процесът се извършва по различни причини, като например регулиране на позицията на блока за забавяне, елиминиране на смущенията в сигнала, затягане на блока и проверка на напрежението на сигнала.
Аларма, причинена от невръщане към референтната точка поради промени в параметрите
Феномен на повреда: Когато машинният инструмент се върне към референтната точка, той изпраща аларма „не е върнат към референтната точка“ и машинният инструмент не изпълнява действието за връщане към референтната точка.
Анализ на причината: Може да е причинено от промяна на зададените параметри, като например коефициент на увеличение на командата (CMR), коефициент на увеличение на детекцията (DMR), бърза скорост на подаване за връщане в референтната точка, скорост на забавяне близо до началото на координатната система, зададени на нула, или превключвателят за бързо увеличение и превключвателят за увеличение на подаването на панела за управление на машината са зададени на 0%.
Решение: Проверете и коригирайте съответните параметри.
IV. Заключение
Грешките при връщане на референтна точка на CNC машините включват главно две ситуации: неуспех при връщане на референтна точка с аларма и отклонение на референтната точка без аларма. При грешки с аларма, CNC системата няма да изпълни програмата за обработка, което може да избегне производството на голям брой отпадъчни продукти; докато грешката при отклонение на референтната точка без аларма лесно може да бъде игнорирана, което може да доведе до отпадъчни продукти от обработените части или дори до голям брой отпадъчни продукти.
При машинните центрове, тъй като много машини използват референтната точка на координатната ос като точка за смяна на инструмента, лесно възникват грешки при връщане в референтна точка по време на продължителна работа, особено грешките от отклонение на референтната точка без аларми. Поради това се препоръчва да се зададе втора референтна точка и да се използва инструкцията G30 X0 Y0 Z0 с позиция на определено разстояние от референтната точка. Въпреки че това създава някои трудности при проектирането на инструменталния магазин и манипулатора, това може значително да намали процента на откази при връщане в референтна точка и процента на откази при автоматична смяна на инструмента на машината, като е необходимо само едно връщане в референтна точка при стартиране на машината.