Методы анализа и устранения ошибок возврата референтной точки станков с ЧПУ
Аннотация: В данной статье глубоко анализируется принцип возврата станка с ЧПУ в исходную точку, охватывающий замкнутые, полузамкнутые и разомкнутые системы. На конкретных примерах подробно обсуждаются различные формы ошибок возврата в исходную точку станков с ЧПУ, включая диагностику неисправностей, методы анализа и стратегии устранения, а также выдвигаются предложения по улучшению точки смены инструмента станка обрабатывающего центра.
I. Введение
Операция ручного возврата в референтную точку является предпосылкой для установления системы координат станка. Первым действием большинства станков с ЧПУ после запуска является ручной возврат в референтную точку. Ошибки возврата референтной точки не позволят выполнить обработку программы, а неточные положения референтной точки также повлияют на точность обработки и даже станут причиной несчастного случая. Поэтому очень важно проанализировать и устранить ошибки возврата в референтную точку.
II. Принципы возврата станков с ЧПУ в исходную точку
(А) Классификация систем
Система ЧПУ с замкнутым контуром: оснащена устройством обратной связи для определения конечного линейного смещения.
Полузамкнутая система ЧПУ: устройство измерения положения устанавливается на вращающемся валу серводвигателя или на конце ходового винта, а сигнал обратной связи берется из углового смещения.
Разомкнутая система ЧПУ: Без устройства обратной связи для определения положения.
(B) Методы возврата контрольной точки
Метод сетки для возврата контрольной точки
Метод абсолютной сетки: используйте абсолютный импульсный энкодер или решетчатую линейку для возврата в исходную точку. Во время отладки станка референтная точка определяется посредством настройки параметров и операции возврата станка в нулевую точку. Пока резервная батарея элемента обратной связи обнаружения работает, информация о положении референтной точки записывается каждый раз при запуске машины, и нет необходимости снова выполнять операцию возврата к референтной точке.
Метод инкрементальной сетки: используйте инкрементальный энкодер или решетчатую линейку для возврата в контрольную точку, операция возврата в контрольную точку требуется каждый раз при запуске станка. На примере определенного фрезерного станка с ЧПУ (с использованием системы FANUC 0i) принцип и процесс метода инкрементальной сетки для возврата в нулевую точку заключаются в следующем:
Переключите переключатель режима на шестерню «возврата в референтную точку», выберите ось для возврата в референтную точку и нажмите кнопку положительного перемещения оси. Ось движется к контрольной точке с высокой скоростью.
Когда блок замедления, перемещающийся вместе с рабочим столом, нажимает на контакт переключателя замедления, сигнал замедления меняется с «включено» (ON) на «выключено» (OFF). Подача рабочего стола замедляется и продолжает двигаться с медленной скоростью подачи, заданной параметрами.
После того, как блок замедления отпустит переключатель замедления и состояние контакта изменится с выключенного на включенное, система ЧПУ ожидает появления первого сигнала сетки (также известного как сигнал одного оборота PCZ) на энкодере. Как только появляется этот сигнал, движение рабочего стола немедленно прекращается. В то же время система ЧПУ отправляет сигнал завершения возврата в референтную точку, и лампа референтной точки загорается, указывая, что ось станка успешно вернулась в референтную точку.
Метод магнитного переключателя для возврата в исходную точку
В разомкнутой системе обычно используется магнитно-индукционный переключатель для позиционирования возврата в референтную точку. На примере определенного токарного станка с ЧПУ принцип и процесс его метода магнитного переключателя для возврата в исходную точку заключаются в следующем:
Первые два шага аналогичны шагам работы метода сетки для возврата в опорную точку.
После того, как блок замедления отпустит переключатель замедления и состояние контакта изменится с выключенного на включенное, система ЧПУ ожидает появления сигнала индукционного переключателя. Как только появляется этот сигнал, движение рабочего стола немедленно прекращается. В то же время система ЧПУ отправляет сигнал завершения возврата в референтную точку, и загорается лампа референтной точки, указывая, что станок успешно вернулся в референтную точку оси.
III. Диагностика неисправностей и анализ станков с ЧПУ, возвращающихся в исходную точку
При возникновении неисправности возврата в референтную точку станка с ЧПУ следует проводить комплексную проверку по принципу от простого к сложному.
(A) Неисправности без сигнализации
Отклонение от фиксированного расстояния сетки
Явление неисправности: когда станок запускается и референтная точка возвращается вручную в первый раз, он отклоняется от референтной точки на одно или несколько расстояний сетки, а последующие расстояния отклонения каждый раз фиксируются.
Анализ причин: Обычно положение блока замедления неправильное, длина блока замедления слишком короткая или положение бесконтактного переключателя, используемого в качестве контрольной точки, неправильное. Этот тип неисправности обычно возникает после первой установки и отладки станка или после капитального ремонта.
Решение: положение блока замедления или бесконтактного переключателя можно регулировать, а также можно регулировать скорость быстрой подачи и постоянную времени быстрой подачи для возврата в референтную точку.
Отклонение от случайного положения или небольшое смещение
Явление неисправности: отклонение от любого положения опорной точки, значение отклонения является случайным или небольшим, а расстояние отклонения не одинаковое каждый раз, когда выполняется операция возврата в исходную точку.
Анализ причин:
Внешние помехи, например плохое заземление экранирующего слоя кабеля, а также сигнальная линия импульсного энкодера, расположенная слишком близко к высоковольтному кабелю.
Напряжение питания, используемое импульсным энкодером или линейкой решетки, слишком низкое (ниже 4,75 В) или имеется неисправность.
Неисправна плата управления блока регулирования скорости.
Ослаблена связь между осью подачи и серводвигателем.
Разъем кабеля имеет плохой контакт или кабель поврежден.
Решение: Соответствующие меры следует принять по разным причинам, например, улучшение заземления, проверка источника питания, замена платы управления, затягивание муфты и проверка кабеля.
(B) Неисправности с сигнализацией
Сигнал превышения хода, вызванный отсутствием действия по замедлению
Явление неисправности: когда станок возвращается в исходную точку, замедления не происходит, и он продолжает двигаться до тех пор, пока не коснется концевого выключателя, и не остановится из-за превышения хода. Зеленый свет возврата в референтную точку не загорается, а система ЧПУ показывает состояние «НЕ ГОТОВО».
Анализ причин: переключатель замедления для возврата в референтную точку выходит из строя, контакт переключателя не может быть сброшен после нажатия, или блок замедления ослаблен и смещен, в результате чего импульс нулевой точки не работает, когда станок возвращается в референтную точку, и сигнал замедления не может быть введен в систему ЧПУ.
Решение: используйте функциональную кнопку «Отпуск превышения хода», чтобы отменить превышение координат станка, переместите станок обратно в диапазон перемещения, а затем проверьте, не ослаблен ли переключатель замедления для возврата в референтную точку и нет ли в соответствующей сигнальной линии замедления переключателя хода короткого замыкания или разомкнутой цепи.
Сигнал тревоги, вызванный невозможностью найти контрольную точку после замедления
Явление неисправности: во время процесса возврата в референтную точку происходит замедление, но оно останавливается до тех пор, пока не коснется концевого выключателя и не подается сигнал тревоги, и референтная точка не найдена, и операция возврата в референтную точку завершается неудачно.
Анализ причин:
Энкодер (или линейка решетки) не отправляет сигнал нулевого флага, указывающий, что референтная точка была возвращена во время операции возврата референтной точки.
Позиция нулевой отметки возврата в референтную точку не удалась.
Сигнал нулевого флага возврата в опорную точку теряется во время передачи или обработки.
В измерительной системе произошел аппаратный сбой, и сигнал нулевого флага возврата в референтную точку не распознается.
Решение: используйте метод отслеживания сигнала и с помощью осциллографа проверьте сигнал нулевого флага возврата энкодера в опорную точку, чтобы определить причину неисправности и выполнить соответствующую обработку.
Тревога, вызванная неточным положением контрольной точки
Явление неисправности: во время процесса возврата в референтную точку происходит замедление, появляется сигнал нулевого флага возврата в референтную точку, а также происходит процесс торможения до нуля, но положение референтной точки неточно, и операция возврата в референтную точку завершается неудачно.
Анализ причин:
Сигнал нулевого флага возврата в референтную точку был пропущен, и измерительная система может обнаружить этот сигнал и остановиться только после того, как импульсный энкодер сделает еще один оборот, так что рабочий стол остановится в положении на выбранном расстоянии от референтной точки.
Блок замедления находится слишком близко к положению референтной точки, и ось координат останавливается, когда не продвинулась на заданное расстояние и не касается концевого выключателя.
Из-за таких факторов, как помехи сигнала, свободная блокировка и слишком низкое напряжение сигнала нулевого флага возврата в референтную точку, положение остановки рабочего стола является неточным и не имеет регулярности.
Решение: Обработка по разным причинам, например, регулировка положения блока замедления, устранение помех сигнала, затягивание блока и проверка напряжения сигнала.
Аварийный сигнал, вызванный отсутствием возврата в исходную точку из-за изменения параметров.
Явление неисправности: когда станок возвращается в референтную точку, он выдает сигнал тревоги «не вернулся в референтную точку», и станок не выполняет действие по возврату в референтную точку.
Анализ причин: Это может быть вызвано изменением установленных параметров, таких как коэффициент увеличения команды (CMR), коэффициент увеличения обнаружения (DMR), быстрая скорость подачи для возврата в референтную точку, скорость замедления вблизи исходной точки, установленные на ноль, или переключатель быстрого увеличения и переключатель увеличения подачи на панели управления станком установлены на 0%.
Решение: Проверьте и исправьте соответствующие параметры.
IV. Заключение
Ошибки возврата референтной точки станков с ЧПУ в основном включают две ситуации: сбой возврата референтной точки с сигнализацией и дрейф референтной точки без сигнализации. При возникновении ошибок система ЧПУ не выполняет программу обработки, что позволяет избежать образования большого количества отходов; в то время как ошибку дрейфа опорной точки без сигнализации легко игнорировать, что может привести к образованию отходов обрабатываемых деталей или даже к большому количеству отходов.
Для станков обрабатывающих центров, поскольку многие станки используют опорную точку оси координат в качестве точки смены инструмента, во время длительной работы легко возникают ошибки возврата в исходную точку, особенно ошибки смещения опорной точки без сигнализации. Поэтому рекомендуется установить вторую опорную точку и использовать команду G30 X0 Y0 Z0 с положением на определенном расстоянии от опорной точки. Хотя это создает некоторые трудности при проектировании магазина инструментов и манипулятора, это может значительно снизить частоту отказов при возврате в референтную точку и частоту отказов при автоматической смене инструмента в станке, а при запуске станка требуется только один возврат в референтную точку.