Анализ и решения проблемы неравномерного перемещения координат станка в обрабатывающих центрах
В области механической обработки стабильная работа обрабатывающих центров играет важнейшую роль в обеспечении качества продукции и эффективности производства. Однако периодически возникают сбои, связанные с неравномерным перемещением координат станка, что создаёт множество проблем для операторов и может привести к серьёзным производственным авариям. Далее будет подробно рассмотрена проблема неравномерного перемещения координат станка в обрабатывающих центрах, а также предложены практические решения.
I. Явление и описание проблемы
В обычных условиях, когда обрабатывающий центр выполняет программу после возврата в исходное положение при запуске, координаты и положение инструмента могут оставаться правильными. Однако после завершения операции возврата в исходное положение, если станок управляется вручную или с помощью маховика, на дисплее координат заготовки и координат инструмента появляются отклонения. Например, в ходе полевого эксперимента после возврата в исходное положение при запуске ось X станка вручную перемещалась на 10 мм, а затем в режиме MDI выполнялась команда G55G90X0. Часто обнаруживается, что фактическое положение инструмента не соответствует ожидаемому положению координат. Это несоответствие может проявляться в отклонениях значений координат, ошибках в направлении движения инструмента или полном отклонении от заданной траектории.
II. Анализ возможных причин неисправностей
(I) Факторы механической сборки
Точность механической сборки напрямую влияет на точность опорных точек станка. Если в процессе сборки станка элементы привода каждой координатной оси установлены неправильно, например, из-за зазоров в посадке винта и гайки, или из-за проблем с установкой направляющей, из-за непараллельности или неперпендикулярности, в процессе работы станка могут возникнуть дополнительные отклонения смещения, приводящие к смещению опорных точек. Это смещение может быть не полностью устранено при возврате станка в исходное положение, что может привести к неравномерному перемещению координат при последующих ручных или автоматических операциях.
(II) Ошибки параметров и программирования
- Компенсация инструмента и настройка координат заготовки: Неправильная настройка значений компенсации инструмента приводит к отклонениям между фактическим положением инструмента во время обработки и запрограммированным. Например, если значение компенсации радиуса инструмента слишком велико или слишком мало, инструмент будет отклоняться от заданной траектории контура при обработке заготовки. Аналогично, неправильная настройка координат заготовки также является одной из распространенных причин. Если при настройке оператором системы координат заготовки значение смещения нуля неточно, все команды обработки, основанные на этой системе координат, приведут к перемещению инструмента станка в неправильное положение, что приведет к хаотичному отображению координат.
- Ошибки программирования: Небрежность в процессе программирования также может привести к ненормальным координатам станка. Например, ошибки ввода значений координат при написании программ, неправильное использование форматов команд или необоснованная логика программирования, вызванная неверным пониманием процесса обработки. Например, при программировании круговой интерполяции, если координаты центра окружности рассчитаны неверно, станок будет двигаться по неправильной траектории при выполнении этого сегмента программы, что приведет к отклонению координат станка от нормального диапазона.
(III) Неправильные процедуры эксплуатации
- Ошибки в режимах выполнения программы: Перезапуск программы и последующий прямой запуск с промежуточного участка без полного учёта текущего состояния станка и траектории его предыдущего движения может привести к хаосу в системе координат станка. Поскольку программа выполняется на основе определённой логики и начальных условий в процессе работы, принудительный запуск с промежуточного участка может нарушить эту непрерывность и сделать невозможным корректный расчёт станком текущего положения координат.
- Непосредственный запуск программы после специальных операций: После выполнения специальных операций, таких как «Блокировка станка», «Ручное задание абсолютного значения» и «Вставка маховика», если соответствующий сброс координат или подтверждение статуса не выполнены и программа запущена непосредственно для обработки, также легко может возникнуть проблема с нестабильным перемещением координат. Например, операция «Блокировка станка» может остановить перемещение осей станка, но отображение координат станка по-прежнему будет изменяться в соответствии с инструкциями программы. Если программа запускается непосредственно после разблокировки, станок может двигаться в соответствии с неправильными разностями координат; если после ручного перемещения станка в режиме «Ручное задание абсолютного значения» последующая программа некорректно обрабатывает смещение координат, вызванное ручным перемещением, это приведет к хаосу координат; если синхронизация координат не была выполнена должным образом при переходе в автоматический режим работы после операции «Вставка маховика», также могут появиться ненормальные координаты станка.
(IV) Влияние модификации параметров NC
Изменение параметров ЧПУ, таких как зеркальное отображение, преобразование между метрической и имперской системами и т. д., если операции выполнены неправильно или влияние изменения параметров на систему координат станка не до конца понято, может привести к хаотичному перемещению координат станка. Например, при выполнении операции зеркального отображения, если ось зеркального отображения и соответствующие правила преобразования координат заданы неправильно, станок будет двигаться в соответствии с неверной логикой зеркального отображения при выполнении последующих программ, что приведет к тому, что фактическое положение обработки будет полностью противоположно ожидаемому, а отображение координат станка также станет хаотичным.
III. Решения и контрмеры
(I) Решения проблем механической сборки
Регулярно проверяйте и обслуживайте компоненты механической трансмиссии станка, включая винты, направляющие, муфты и т. д. Проверьте, находится ли зазор между винтом и гайкой в допустимых пределах. Если зазор слишком большой, это можно устранить регулировкой предварительного натяжения винта или заменой изношенных деталей. Убедитесь в точности установки направляющей, проверьте плоскостность, параллельность и перпендикулярность её поверхности и своевременно выполняйте регулировку или ремонт при наличии отклонений.
В процессе сборки станка строго соблюдайте требования технологического процесса и используйте высокоточные измерительные приборы для определения и калибровки точности сборки по каждой координатной оси. Например, используйте лазерный интерферометр для измерения и компенсации погрешности шага винта, а также электронный уровень для регулировки горизонтальности и перпендикулярности направляющей, чтобы обеспечить высокую точность и стабильность станка на этапе первичной сборки.
В процессе сборки станка строго соблюдайте требования технологического процесса и используйте высокоточные измерительные приборы для определения и калибровки точности сборки по каждой координатной оси. Например, используйте лазерный интерферометр для измерения и компенсации погрешности шага винта, а также электронный уровень для регулировки горизонтальности и перпендикулярности направляющей, чтобы обеспечить высокую точность и стабильность станка на этапе первичной сборки.
(II) Исправление ошибок параметров и программирования
В случае ошибок в компенсации инструмента и настройке координат заготовки операторы должны тщательно проверить значения компенсации инструмента и параметры настройки системы координат заготовки перед обработкой. Радиус и длина инструмента могут быть точно измерены с помощью таких инструментов, как устройства предварительной настройки инструмента, а правильные значения могут быть введены в систему управления станком. При настройке системы координат заготовки следует использовать соответствующие методы настройки инструмента, такие как пробная настройка режущего инструмента и настройка кромкоискателя, чтобы обеспечить точность значения смещения нуля. Кроме того, в процессе написания программы необходимо неоднократно проверять детали, содержащие значения координат и инструкции по коррекции инструмента, чтобы избежать ошибок ввода.
В области программирования необходимо усилить обучение и повышение квалификации программистов, чтобы они имели глубокое понимание процесса обработки и системы команд станка. При написании сложных программ необходимо проводить тщательный анализ процесса и планирование траектории, а также многократно проверять расчёты ключевых координат и использование команд. Для моделирования работы написанных программ можно использовать программное обеспечение для заблаговременного выявления возможных ошибок программирования и снижения рисков при реальной работе на станке.
В области программирования необходимо усилить обучение и повышение квалификации программистов, чтобы они имели глубокое понимание процесса обработки и системы команд станка. При написании сложных программ необходимо проводить тщательный анализ процесса и планирование траектории, а также многократно проверять расчёты ключевых координат и использование команд. Для моделирования работы написанных программ можно использовать программное обеспечение для заблаговременного выявления возможных ошибок программирования и снижения рисков при реальной работе на станке.
(III) Стандартизировать рабочие процедуры
Строго соблюдайте рабочие характеристики станка. После сброса программы, если необходимо начать обработку с промежуточного участка, необходимо сначала подтвердить текущее положение координат станка и выполнить необходимую корректировку или инициализацию координат в соответствии с логикой и требованиями программы. Например, можно сначала вручную переместить станок в безопасное положение, а затем выполнить операцию возврата в исходное положение или сбросить систему координат заготовки, чтобы убедиться, что станок находится в правильном исходном состоянии перед запуском программы.
После выполнения специальных операций, таких как «Блокировка станка», «Ручное абсолютное значение» и «Вставка маховика», необходимо сначала выполнить сброс соответствующих координат или восстановление состояния. Например, после разблокировки «Блокировки станка» необходимо сначала выполнить операцию возврата в исходное положение или вручную переместить станок в заведомо правильное положение, после чего можно запустить программу; после ручного перемещения станка в режиме «Ручное абсолютное значение» необходимо скорректировать значения координат в программе в соответствии с величиной перемещения или сбросить координаты станка до правильных значений перед запуском программы; после завершения операции «Вставка маховика» необходимо убедиться, что приращения координат маховика можно правильно связать с инструкциями координат в программе, чтобы избежать скачков или отклонений координат.
После выполнения специальных операций, таких как «Блокировка станка», «Ручное абсолютное значение» и «Вставка маховика», необходимо сначала выполнить сброс соответствующих координат или восстановление состояния. Например, после разблокировки «Блокировки станка» необходимо сначала выполнить операцию возврата в исходное положение или вручную переместить станок в заведомо правильное положение, после чего можно запустить программу; после ручного перемещения станка в режиме «Ручное абсолютное значение» необходимо скорректировать значения координат в программе в соответствии с величиной перемещения или сбросить координаты станка до правильных значений перед запуском программы; после завершения операции «Вставка маховика» необходимо убедиться, что приращения координат маховика можно правильно связать с инструкциями координат в программе, чтобы избежать скачков или отклонений координат.
(IV) Осторожная эксплуатация модификации параметров ЧПУ
При изменении параметров ЧПУ операторы должны обладать достаточными профессиональными знаниями и опытом, а также полностью понимать значение каждого параметра и влияние изменения параметров на работу станка. Перед изменением параметров создайте резервную копию исходных параметров, чтобы их можно было восстановить в случае возникновения проблем. После изменения параметров выполните серию тестовых прогонов, таких как пробные и пошаговые прогоны, чтобы проверить, соответствуют ли состояние перемещения станка и отображение координат норме. При обнаружении отклонений немедленно остановите работу, восстановите станок в исходное состояние в соответствии с резервными параметрами, а затем тщательно проверьте процесс и содержание изменения параметров, чтобы выявить проблемы и внести исправления.
Подводя итог, можно сказать, что неравномерное движение координат станка в обрабатывающих центрах представляет собой сложную проблему, обусловленную множеством факторов. В процессе ежедневной эксплуатации станков операторам следует углубить свои знания и навыки в области механической конструкции станков, настройки параметров, спецификации программирования и рабочих процедур. При возникновении проблемы неравномерного движения координат необходимо спокойно проанализировать её, исходя из возможных причин, упомянутых выше, постепенно проверить и принять соответствующие решения, чтобы обеспечить нормальную работу станка, повысить качество обработки и эффективность производства. В то же время производители станков и специалисты по техническому обслуживанию станков должны постоянно повышать свой технический уровень, оптимизировать процессы проектирования и сборки станков, предоставлять пользователям более стабильное и надёжное обрабатывающее оборудование и безупречную техническую поддержку.