Métodos de análise e eliminación de fallos de retorno do punto de referencia das máquinas-ferramenta CNC
Resumo: Este artigo analiza en profundidade o principio do retorno ao punto de referencia dunha máquina ferramenta CNC, abarcando sistemas de bucle pechado, semibucle pechado e bucle aberto. A través de exemplos específicos, discútense en detalle varias formas de fallos de retorno ao punto de referencia das máquinas ferramenta CNC, incluíndo o diagnóstico de fallos, os métodos de análise e as estratexias de eliminación, e propóñense suxestións de mellora para o punto de cambio de ferramenta da máquina ferramenta do centro de mecanizado.
I. Introdución
A operación manual de retorno ao punto de referencia é o requisito previo para establecer o sistema de coordenadas da máquina ferramenta. A primeira acción da maioría das máquinas ferramenta CNC despois do arranque é operar manualmente o retorno ao punto de referencia. Os fallos de retorno ao punto de referencia impedirán que se leve a cabo o procesamento do programa e as posicións inexactas do punto de referencia tamén afectarán a precisión do mecanizado e mesmo provocarán un accidente de colisión. Polo tanto, é moi importante analizar e eliminar os fallos de retorno ao punto de referencia.
II. Principios das máquinas-ferramenta CNC Voltando ao punto de referencia
(A) Clasificación do sistema
Sistema CNC de bucle pechado: equipado cun dispositivo de retroalimentación para detectar o desprazamento lineal final.
Sistema CNC de bucle semipechado: o dispositivo de medición de posición está instalado no eixe rotatorio do servomotor ou no extremo do parafuso de avance, e o sinal de retroalimentación tómase do desprazamento angular.
Sistema CNC de bucle aberto: sen dispositivo de retroalimentación de detección de posición.
(B) Métodos de retorno do punto de referencia
Método de cuadrícula para o retorno do punto de referencia
Método de grella absoluta: use un codificador de pulsos absolutos ou unha regra de grella para volver ao punto de referencia. Durante a depuración da máquina-ferramenta, o punto de referencia determínase mediante a configuración de parámetros e a operación de retorno a cero da máquina-ferramenta. Sempre que a batería de reserva do elemento de retroalimentación de detección sexa efectiva, a información da posición do punto de referencia rexístrase cada vez que se arranca a máquina e non é necesario realizar de novo a operación de retorno ao punto de referencia.
Método de cuadrícula incremental: use un codificador incremental ou unha regra de cuadrícula para volver ao punto de referencia, e a operación de retorno ao punto de referencia é necesaria cada vez que se inicia a máquina. Tomando como exemplo unha determinada fresadora CNC (que usa o sistema FANUC 0i), o principio e o proceso do seu método de cuadrícula incremental para volver ao punto cero son os seguintes:
Cambie o selector de modo á marcha de "retorno ao punto de referencia", seleccione o eixo para o retorno ao punto de referencia e prema o botón de avance rápido do eixo. O eixo móvese cara ao punto de referencia a unha velocidade rápida.
Cando o bloque de desaceleración que se move xunto coa mesa de traballo preme o contacto do interruptor de desaceleración, o sinal de desaceleración cambia de aceso (ON) a apagado (OFF). O avance da mesa de traballo desacelera e continúa a moverse á velocidade de avance lenta establecida polos parámetros.
Despois de que o bloque de desaceleración libere o interruptor de desaceleración e o estado do contacto cambie de desactivado a activado, o sistema CNC agarda a aparición do primeiro sinal da grella (tamén coñecido como sinal dunha revolución PCZ) no codificador. En canto aparece este sinal, o movemento da mesa de traballo detense inmediatamente. Ao mesmo tempo, o sistema CNC envía un sinal de finalización do retorno ao punto de referencia e a lámpada do punto de referencia acéndese, indicando que o eixe da máquina-ferramenta volveu correctamente ao punto de referencia.
Método de interruptor magnético para o retorno ao punto de referencia
O sistema de bucle aberto adoita empregar un interruptor de indución magnética para o posicionamento do retorno ao punto de referencia. Tomando como exemplo un determinado torno CNC, o principio e o proceso do seu método de interruptor magnético para retornar ao punto de referencia son os seguintes:
Os dous primeiros pasos son os mesmos que os pasos de operación do método de cuadrícula para o retorno do punto de referencia.
Despois de que o bloque de desaceleración libere o interruptor de desaceleración e o estado do contacto cambie de apagado a aceso, o sistema CNC agarda a aparición do sinal do interruptor de indución. En canto aparece este sinal, o movemento da mesa de traballo detense inmediatamente. Ao mesmo tempo, o sistema CNC envía un sinal de finalización do retorno ao punto de referencia e a lámpada do punto de referencia acéndese, indicando que a máquina ferramenta volveu correctamente ao punto de referencia do eixe.
III. Diagnóstico e análise de fallos de máquinas-ferramenta CNC que volven ao punto de referencia
Cando se produce un fallo no retorno do punto de referencia dunha máquina ferramenta CNC, débese realizar unha inspección exhaustiva segundo o principio, dende o simple ao complexo.
(A) Avarías sen alarma
Desviación dunha distancia fixa da cuadrícula
Fenómeno de fallo: Cando se arranca a máquina ferramenta e se retorna manualmente ao punto de referencia por primeira vez, desvíase do punto de referencia unha ou varias distancias da cuadrícula, e as distancias de desviación posteriores fíxanse cada vez.
Análise da causa: Normalmente, a posición do bloque de desaceleración é incorrecta, a lonxitude do bloque de desaceleración é demasiado curta ou a posición do interruptor de proximidade utilizado para o punto de referencia é inadecuada. Este tipo de fallo xeralmente ocorre despois de instalar e depurar a máquina ferramenta por primeira vez ou despois dunha revisión importante.
Solución: Pódese axustar a posición do bloque de desaceleración ou do interruptor de proximidade, así como a velocidade de avance rápido e a constante de tempo de avance rápido para o retorno ao punto de referencia.
Desviación dunha posición aleatoria ou un pequeno desprazamento
Fenómeno de fallo: desvío de calquera posición do punto de referencia, o valor de desviación é aleatorio ou pequeno e a distancia de desviación non é igual cada vez que se realiza a operación de retorno ao punto de referencia.
Análise de causas:
Interferencias externas, como unha mala conexión a terra da capa de blindaxe do cable e a liña de sinal do codificador de pulsos demasiado preto do cable de alta tensión.
A tensión de alimentación utilizada polo codificador de pulsos ou a regra de medición é demasiado baixa (inferior a 4,75 V) ou hai un fallo.
A placa de control da unidade de control de velocidade está defectuosa.
O acoplamento entre o eixe de alimentación e o servomotor está frouxo.
O conector do cable ten mal contacto ou o cable está danado.
Solución: Débense tomar medidas correspondentes segundo diferentes razóns, como mellorar a conexión a terra, comprobar a fonte de alimentación, substituír a placa de control, apertar o acoplamento e comprobar o cable.
(B) Avarías con alarma
Alarma de sobredesprazamento causada por falta de acción de desaceleración
Fenómeno de fallo: Cando a máquina-ferramenta volve ao punto de referencia, non hai ningunha acción de desaceleración e continúa movéndose ata que toca o interruptor de límite e se detén debido a un sobrepercorrido. A luz verde para o retorno ao punto de referencia non se acende e o sistema CNC mostra o estado "NON LISTO".
Análise da causa: O interruptor de desaceleración para o retorno ao punto de referencia falla, o contacto do interruptor non se pode reiniciar despois de premelo ou o bloque de desaceleración está solto e desprazado, o que fai que o pulso do punto cero non funcione cando a máquina-ferramenta volve ao punto de referencia e o sinal de desaceleración non se poida introducir no sistema CNC.
Solución: Empregue o botón de función "liberación de sobredesprazamento" para liberar o sobredesprazamento por coordenadas da máquina ferramenta, mova a máquina ferramenta de volta dentro do rango de desprazamento e, a seguir, comprobe se o interruptor de desaceleración para o retorno ao punto de referencia está solto e se a liña de sinal de desaceleración do interruptor de desprazamento correspondente ten un curtocircuíto ou un circuíto aberto.
Alarma causada por non atopar o punto de referencia despois da desaceleración
Fenómeno de fallo: Hai unha desaceleración durante o proceso de retorno ao punto de referencia, pero detense ata que toca o interruptor de límite e emite alarmas, e non se atopa o punto de referencia e a operación de retorno ao punto de referencia falla.
Análise de causas:
O codificador (ou a regra de diafragma) non envía o sinal de bandeira cero que indica que se volveu ao punto de referencia durante a operación de retorno do punto de referencia.
Falla a posición da marca cero do retorno do punto de referencia.
O sinal de bandeira cero do retorno do punto de referencia pérdese durante a transmisión ou o procesamento.
Hai un fallo de hardware no sistema de medición e non se recoñece o sinal de bandeira cero do retorno do punto de referencia.
Solución: Empregue o método de seguimento de sinal e empregue un osciloscopio para comprobar o sinal de bandeira cero do retorno do punto de referencia do codificador para determinar a causa do fallo e levar a cabo o procesamento correspondente.
Alarma causada por unha posición incorrecta do punto de referencia
Fenómeno de fallo: Hai unha desaceleración durante o proceso de retorno ao punto de referencia e aparece o sinal de bandeira cero do retorno ao punto de referencia, e tamén hai un proceso de freada a cero, pero a posición do punto de referencia é inexacta e a operación de retorno ao punto de referencia falla.
Análise de causas:
Perdeuse o sinal de bandeira cero do retorno do punto de referencia e o sistema de medición só pode atopar este sinal e deterse despois de que o codificador de pulsos xire unha volta máis, de xeito que a mesa de traballo se deteña nunha posición a unha distancia seleccionada do punto de referencia.
O bloque de desaceleración está demasiado preto da posición do punto de referencia e o eixe de coordenadas detense cando non se moveu á distancia especificada e toca o interruptor de límite.
Debido a factores como a interferencia do sinal, o bloqueo solto e unha tensión demasiado baixa do sinal de bandeira cero do retorno do punto de referencia, a posición onde se detén a mesa de traballo é imprecisa e non ten regularidade.
Solución: Procesar segundo diferentes razóns, como axustar a posición do bloque de desaceleración, eliminar a interferencia do sinal, apertar o bloque e comprobar a tensión do sinal.
Alarma causada por non retornar ao punto de referencia debido a cambios de parámetros
Fenómeno de fallo: Cando a máquina ferramenta volve ao punto de referencia, emite unha alarma de "non retorno ao punto de referencia" e a máquina ferramenta non executa a acción de retorno ao punto de referencia.
Análise da causa: Pode estar causada por un cambio nos parámetros establecidos, como a relación de aumento de comando (CMR), a relación de aumento de detección (DMR), a velocidade de avance rápido para o retorno ao punto de referencia, a velocidade de desaceleración preto da orixe establecida en cero ou o interruptor de aumento rápido e o interruptor de aumento de avance no panel de operación da máquina ferramenta establecidos en 0 %.
Solución: Comprobe e corrixa os parámetros relevantes.
IV. Conclusión
Os fallos de retorno do punto de referencia das máquinas-ferramenta CNC inclúen principalmente dúas situacións: fallo de retorno do punto de referencia con alarma e desviación do punto de referencia sen alarma. Para os fallos con alarma, o sistema CNC non executará o programa de mecanizado, o que pode evitar a produción dun gran número de produtos residuais; mentres que o fallo de desviación do punto de referencia sen alarma é doado de ignorar, o que pode levar a produtos residuais de pezas procesadas ou incluso a un gran número de produtos residuais.
Para as máquinas de centros de mecanizado, dado que moitas máquinas empregan o punto de referencia do eixe de coordenadas como punto de cambio de ferramenta, é doado que se produzan fallos de retorno do punto de referencia durante o funcionamento a longo prazo, especialmente os fallos de deriva do punto de referencia sen alarma. Polo tanto, recoméndase establecer un segundo punto de referencia e usar a instrución G30 X0 Y0 Z0 cunha posición a unha certa distancia do punto de referencia. Aínda que isto trae algunhas dificultades ao deseño do almacén de ferramentas e do manipulador, pode reducir en gran medida a taxa de fallos de retorno do punto de referencia e a taxa de fallos de cambio automático de ferramentas da máquina ferramenta, e só se require un retorno do punto de referencia cando se arranca a máquina ferramenta.
Resumo: Este artigo analiza en profundidade o principio do retorno ao punto de referencia dunha máquina ferramenta CNC, abarcando sistemas de bucle pechado, semibucle pechado e bucle aberto. A través de exemplos específicos, discútense en detalle varias formas de fallos de retorno ao punto de referencia das máquinas ferramenta CNC, incluíndo o diagnóstico de fallos, os métodos de análise e as estratexias de eliminación, e propóñense suxestións de mellora para o punto de cambio de ferramenta da máquina ferramenta do centro de mecanizado.
I. Introdución
A operación manual de retorno ao punto de referencia é o requisito previo para establecer o sistema de coordenadas da máquina ferramenta. A primeira acción da maioría das máquinas ferramenta CNC despois do arranque é operar manualmente o retorno ao punto de referencia. Os fallos de retorno ao punto de referencia impedirán que se leve a cabo o procesamento do programa e as posicións inexactas do punto de referencia tamén afectarán a precisión do mecanizado e mesmo provocarán un accidente de colisión. Polo tanto, é moi importante analizar e eliminar os fallos de retorno ao punto de referencia.
II. Principios das máquinas-ferramenta CNC Voltando ao punto de referencia
(A) Clasificación do sistema
Sistema CNC de bucle pechado: equipado cun dispositivo de retroalimentación para detectar o desprazamento lineal final.
Sistema CNC de bucle semipechado: o dispositivo de medición de posición está instalado no eixe rotatorio do servomotor ou no extremo do parafuso de avance, e o sinal de retroalimentación tómase do desprazamento angular.
Sistema CNC de bucle aberto: sen dispositivo de retroalimentación de detección de posición.
(B) Métodos de retorno do punto de referencia
Método de cuadrícula para o retorno do punto de referencia
Método de grella absoluta: use un codificador de pulsos absolutos ou unha regra de grella para volver ao punto de referencia. Durante a depuración da máquina-ferramenta, o punto de referencia determínase mediante a configuración de parámetros e a operación de retorno a cero da máquina-ferramenta. Sempre que a batería de reserva do elemento de retroalimentación de detección sexa efectiva, a información da posición do punto de referencia rexístrase cada vez que se arranca a máquina e non é necesario realizar de novo a operación de retorno ao punto de referencia.
Método de cuadrícula incremental: use un codificador incremental ou unha regra de cuadrícula para volver ao punto de referencia, e a operación de retorno ao punto de referencia é necesaria cada vez que se inicia a máquina. Tomando como exemplo unha determinada fresadora CNC (que usa o sistema FANUC 0i), o principio e o proceso do seu método de cuadrícula incremental para volver ao punto cero son os seguintes:
Cambie o selector de modo á marcha de "retorno ao punto de referencia", seleccione o eixo para o retorno ao punto de referencia e prema o botón de avance rápido do eixo. O eixo móvese cara ao punto de referencia a unha velocidade rápida.
Cando o bloque de desaceleración que se move xunto coa mesa de traballo preme o contacto do interruptor de desaceleración, o sinal de desaceleración cambia de aceso (ON) a apagado (OFF). O avance da mesa de traballo desacelera e continúa a moverse á velocidade de avance lenta establecida polos parámetros.
Despois de que o bloque de desaceleración libere o interruptor de desaceleración e o estado do contacto cambie de desactivado a activado, o sistema CNC agarda a aparición do primeiro sinal da grella (tamén coñecido como sinal dunha revolución PCZ) no codificador. En canto aparece este sinal, o movemento da mesa de traballo detense inmediatamente. Ao mesmo tempo, o sistema CNC envía un sinal de finalización do retorno ao punto de referencia e a lámpada do punto de referencia acéndese, indicando que o eixe da máquina-ferramenta volveu correctamente ao punto de referencia.
Método de interruptor magnético para o retorno ao punto de referencia
O sistema de bucle aberto adoita empregar un interruptor de indución magnética para o posicionamento do retorno ao punto de referencia. Tomando como exemplo un determinado torno CNC, o principio e o proceso do seu método de interruptor magnético para retornar ao punto de referencia son os seguintes:
Os dous primeiros pasos son os mesmos que os pasos de operación do método de cuadrícula para o retorno do punto de referencia.
Despois de que o bloque de desaceleración libere o interruptor de desaceleración e o estado do contacto cambie de apagado a aceso, o sistema CNC agarda a aparición do sinal do interruptor de indución. En canto aparece este sinal, o movemento da mesa de traballo detense inmediatamente. Ao mesmo tempo, o sistema CNC envía un sinal de finalización do retorno ao punto de referencia e a lámpada do punto de referencia acéndese, indicando que a máquina ferramenta volveu correctamente ao punto de referencia do eixe.
III. Diagnóstico e análise de fallos de máquinas-ferramenta CNC que volven ao punto de referencia
Cando se produce un fallo no retorno do punto de referencia dunha máquina ferramenta CNC, débese realizar unha inspección exhaustiva segundo o principio, dende o simple ao complexo.
(A) Avarías sen alarma
Desviación dunha distancia fixa da cuadrícula
Fenómeno de fallo: Cando se arranca a máquina ferramenta e se retorna manualmente ao punto de referencia por primeira vez, desvíase do punto de referencia unha ou varias distancias da cuadrícula, e as distancias de desviación posteriores fíxanse cada vez.
Análise da causa: Normalmente, a posición do bloque de desaceleración é incorrecta, a lonxitude do bloque de desaceleración é demasiado curta ou a posición do interruptor de proximidade utilizado para o punto de referencia é inadecuada. Este tipo de fallo xeralmente ocorre despois de instalar e depurar a máquina ferramenta por primeira vez ou despois dunha revisión importante.
Solución: Pódese axustar a posición do bloque de desaceleración ou do interruptor de proximidade, así como a velocidade de avance rápido e a constante de tempo de avance rápido para o retorno ao punto de referencia.
Desviación dunha posición aleatoria ou un pequeno desprazamento
Fenómeno de fallo: desvío de calquera posición do punto de referencia, o valor de desviación é aleatorio ou pequeno e a distancia de desviación non é igual cada vez que se realiza a operación de retorno ao punto de referencia.
Análise de causas:
Interferencias externas, como unha mala conexión a terra da capa de blindaxe do cable e a liña de sinal do codificador de pulsos demasiado preto do cable de alta tensión.
A tensión de alimentación utilizada polo codificador de pulsos ou a regra de medición é demasiado baixa (inferior a 4,75 V) ou hai un fallo.
A placa de control da unidade de control de velocidade está defectuosa.
O acoplamento entre o eixe de alimentación e o servomotor está frouxo.
O conector do cable ten mal contacto ou o cable está danado.
Solución: Débense tomar medidas correspondentes segundo diferentes razóns, como mellorar a conexión a terra, comprobar a fonte de alimentación, substituír a placa de control, apertar o acoplamento e comprobar o cable.
(B) Avarías con alarma
Alarma de sobredesprazamento causada por falta de acción de desaceleración
Fenómeno de fallo: Cando a máquina-ferramenta volve ao punto de referencia, non hai ningunha acción de desaceleración e continúa movéndose ata que toca o interruptor de límite e se detén debido a un sobrepercorrido. A luz verde para o retorno ao punto de referencia non se acende e o sistema CNC mostra o estado "NON LISTO".
Análise da causa: O interruptor de desaceleración para o retorno ao punto de referencia falla, o contacto do interruptor non se pode reiniciar despois de premelo ou o bloque de desaceleración está solto e desprazado, o que fai que o pulso do punto cero non funcione cando a máquina-ferramenta volve ao punto de referencia e o sinal de desaceleración non se poida introducir no sistema CNC.
Solución: Empregue o botón de función "liberación de sobredesprazamento" para liberar o sobredesprazamento por coordenadas da máquina ferramenta, mova a máquina ferramenta de volta dentro do rango de desprazamento e, a seguir, comprobe se o interruptor de desaceleración para o retorno ao punto de referencia está solto e se a liña de sinal de desaceleración do interruptor de desprazamento correspondente ten un curtocircuíto ou un circuíto aberto.
Alarma causada por non atopar o punto de referencia despois da desaceleración
Fenómeno de fallo: Hai unha desaceleración durante o proceso de retorno ao punto de referencia, pero detense ata que toca o interruptor de límite e emite alarmas, e non se atopa o punto de referencia e a operación de retorno ao punto de referencia falla.
Análise de causas:
O codificador (ou a regra de diafragma) non envía o sinal de bandeira cero que indica que se volveu ao punto de referencia durante a operación de retorno do punto de referencia.
Falla a posición da marca cero do retorno do punto de referencia.
O sinal de bandeira cero do retorno do punto de referencia pérdese durante a transmisión ou o procesamento.
Hai un fallo de hardware no sistema de medición e non se recoñece o sinal de bandeira cero do retorno do punto de referencia.
Solución: Empregue o método de seguimento de sinal e empregue un osciloscopio para comprobar o sinal de bandeira cero do retorno do punto de referencia do codificador para determinar a causa do fallo e levar a cabo o procesamento correspondente.
Alarma causada por unha posición incorrecta do punto de referencia
Fenómeno de fallo: Hai unha desaceleración durante o proceso de retorno ao punto de referencia e aparece o sinal de bandeira cero do retorno ao punto de referencia, e tamén hai un proceso de freada a cero, pero a posición do punto de referencia é inexacta e a operación de retorno ao punto de referencia falla.
Análise de causas:
Perdeuse o sinal de bandeira cero do retorno do punto de referencia e o sistema de medición só pode atopar este sinal e deterse despois de que o codificador de pulsos xire unha volta máis, de xeito que a mesa de traballo se deteña nunha posición a unha distancia seleccionada do punto de referencia.
O bloque de desaceleración está demasiado preto da posición do punto de referencia e o eixe de coordenadas detense cando non se moveu á distancia especificada e toca o interruptor de límite.
Debido a factores como a interferencia do sinal, o bloqueo solto e unha tensión demasiado baixa do sinal de bandeira cero do retorno do punto de referencia, a posición onde se detén a mesa de traballo é imprecisa e non ten regularidade.
Solución: Procesar segundo diferentes razóns, como axustar a posición do bloque de desaceleración, eliminar a interferencia do sinal, apertar o bloque e comprobar a tensión do sinal.
Alarma causada por non retornar ao punto de referencia debido a cambios de parámetros
Fenómeno de fallo: Cando a máquina ferramenta volve ao punto de referencia, emite unha alarma de "non retorno ao punto de referencia" e a máquina ferramenta non executa a acción de retorno ao punto de referencia.
Análise da causa: Pode estar causada por un cambio nos parámetros establecidos, como a relación de aumento de comando (CMR), a relación de aumento de detección (DMR), a velocidade de avance rápido para o retorno ao punto de referencia, a velocidade de desaceleración preto da orixe establecida en cero ou o interruptor de aumento rápido e o interruptor de aumento de avance no panel de operación da máquina ferramenta establecidos en 0 %.
Solución: Comprobe e corrixa os parámetros relevantes.
IV. Conclusión
Os fallos de retorno do punto de referencia das máquinas-ferramenta CNC inclúen principalmente dúas situacións: fallo de retorno do punto de referencia con alarma e desviación do punto de referencia sen alarma. Para os fallos con alarma, o sistema CNC non executará o programa de mecanizado, o que pode evitar a produción dun gran número de produtos residuais; mentres que o fallo de desviación do punto de referencia sen alarma é doado de ignorar, o que pode levar a produtos residuais de pezas procesadas ou incluso a un gran número de produtos residuais.
Para as máquinas de centros de mecanizado, dado que moitas máquinas empregan o punto de referencia do eixe de coordenadas como punto de cambio de ferramenta, é doado que se produzan fallos de retorno do punto de referencia durante o funcionamento a longo prazo, especialmente os fallos de deriva do punto de referencia sen alarma. Polo tanto, recoméndase establecer un segundo punto de referencia e usar a instrución G30 X0 Y0 Z0 cunha posición a unha certa distancia do punto de referencia. Aínda que isto trae algunhas dificultades ao deseño do almacén de ferramentas e do manipulador, pode reducir en gran medida a taxa de fallos de retorno do punto de referencia e a taxa de fallos de cambio automático de ferramentas da máquina ferramenta, e só se require un retorno do punto de referencia cando se arranca a máquina ferramenta.