Warum lässt die Präzision von Werkzeugmaschinen plötzlich nach?

1. Die Ursachen für anormale Bearbeitungsgenauigkeitsfehler
Die Ursachen für anormale Bearbeitungsgenauigkeitsfehler sind weitgehend verborgen und schwer zu diagnostizieren. Fünf Hauptgründe lassen sich zusammenfassen: Die Vorschubeinheit der Werkzeugmaschine wurde modifiziert oder geändert; Abnormale Nullpunktverschiebung jeder Achse der Werkzeugmaschine; Unnormales axiales Rücklaufspiel; Anormaler Motorbetriebsstatus, insbesondere abnormale elektrische Teile und Steuerungsteile; Mechanische Fehler wie Schrauben, Lager, Kupplungen und andere Komponenten. Darüber hinaus können auch die Programmierung von Bearbeitungsprogrammen, die Auswahl von Schneidwerkzeugen und menschliche Faktoren zu einer abnormalen Bearbeitungsgenauigkeit führen.
2. Grundsätze zur Fehlerdiagnose von CNC-Werkzeugmaschinen
Bei der externen und internen CNC-Werkzeugmaschine handelt es sich um eine Werkzeugmaschine, die mechanische, hydraulische und elektrische Komponenten integriert, sodass das Auftreten ihrer Fehler auch durch diese drei Faktoren umfassend widergespiegelt wird. Das Wartungspersonal sollte zunächst eine nach der anderen von außen nach innen inspizieren und versuchen, ein zufälliges Öffnen und Zerlegen zu vermeiden, da es sonst zu einer Ausweitung des Fehlers, zu einem Genauigkeitsverlust der Werkzeugmaschine und zu einer Leistungsminderung kommt.
Im Allgemeinen sind mechanische Fehler leichter zu erkennen, während die Diagnose von Fehlern in CNC-Systemen schwieriger ist. Achten Sie vor der Fehlersuche zunächst auf die Beseitigung mechanischer Fehler, wodurch sich oft mit halbem Aufwand das doppelte Ergebnis erzielen lässt.
Vor dem Einschalten der Werkzeugmaschine muss zunächst beobachtet, getestet, analysiert und bestätigt werden, dass es sich um einen zerstörungsfreien Fehler handelt, während sich die Werkzeugmaschine im stationären Zustand mit ausgeschalteter Stromversorgung befindet. Führen Sie unter Betriebsbedingungen dynamische Beobachtungen, Inspektionen und Tests durch, um Fehler zu identifizieren. Bei destruktiven Fehlern muss die Gefahr beseitigt werden, bevor Strom angelegt werden kann.
Wenn mehrere Fehler miteinander verflochten und maskiert sind und es im Moment keine Möglichkeit gibt, anzufangen, sollten zuerst einfache Probleme und dann schwierige Probleme gelöst werden. Oftmals werden nach der Lösung einfacher Probleme auch schwierigere Probleme einfacher.
3. Fehlerdiagnosemethode für CNC-Werkzeugmaschinen
Intuitive Methode: (Beobachten, Riechen, Fragen, Schneiden) Fragen zu Maschinenstörungen, Bearbeitungsbedingungen usw.; Überprüfen Sie Folgendes: CRT-Alarminformationen, Alarmanzeigeleuchten, Verformung, Rauchen, Durchbrennen von Kondensatoren und anderen Komponenten sowie Auslösen von Schutzvorrichtungen; Ungewöhnlicher Ton beim Hören; Geruch – Elektrische Komponenten haben einen verbrannten Geruch und andere unangenehme Gerüche; Berührungserwärmung, Vibration, schlechter Kontakt usw.
Parameterprüfmethode: Parameter werden normalerweise im RAM gespeichert. Manchmal können eine unzureichende Batteriespannung, ein längerer Stromausfall des Systems oder externe Störungen zu Parameterverlust oder Verwirrung führen. Relevante Parameter sollten anhand von Fehlermerkmalen überprüft und kalibriert werden.
Isolationsmethode: Bei einigen Fehlern, bei denen es schwierig ist, zwischen dem CNC-Teil, dem Servosystem oder dem mechanischen Teil zu unterscheiden, wird häufig die Isolationsmethode verwendet.
Ersetzen Sie die mutmaßlich fehlerhafte Vorlage durch eine Ersatzplatine mit derselben Funktion oder tauschen Sie Vorlagen oder Einheiten mit derselben Funktion aus, indem Sie die gleiche Art der Austauschmethode verwenden.
Die Methode zum Testen funktionaler Programme umfasst das Schreiben einiger kleiner Programme für alle Anweisungen von G, M, S, T und anderen Funktionen. Bei der Fehlerdiagnose können diese Programme ausgeführt werden, um die fehlende Funktionalität festzustellen.
4. Beispiel für die Diagnose und Behandlung anormaler Bearbeitungsgenauigkeitsfehler
A. Mechanischer Fehler, der zu einer abnormalen Bearbeitungsgenauigkeit führt
Fehlerphänomen: Ein vertikales Bearbeitungszentrum SV-1000 mit Frank-System. Während der Bearbeitung der Pleuelstangenform wurde plötzlich festgestellt, dass der Z-Achsen-Vorschub abnormal war, was zu einem Schnittfehler von mindestens 1 mm führte (Überschnitt in Z-Richtung).
Fehlerdiagnose: Bei der Untersuchung wurde festgestellt, dass der Fehler plötzlich auftrat. Die Werkzeugmaschine befindet sich im Tippbetrieb und bei manueller Dateneingabe arbeiten alle Achsen normal und kehren ohne Alarmmeldungen zum Referenzpunkt zurück. Schwere Fehler im elektrischen Steuerungsteil sind ausgeschlossen. Die folgenden Aspekte sollten einzeln überprüft werden.
Überprüfen Sie die Bearbeitungsprogrammsegmente, die ausgeführt werden, wenn die Genauigkeit der Werkzeugmaschine abnormal ist, insbesondere hinsichtlich der Werkzeuglängenkompensation, Kalibrierung und Berechnung des Bearbeitungskoordinatensystems (G54-G59).
Im Jog-Modus wird die Z-Achse wiederholt bewegt, und nach einer visuellen, taktilen und akustischen Diagnose ihres Bewegungsstatus wird festgestellt, dass das Bewegungsgeräusch der Z-Achse abnormal ist, insbesondere bei schnellem Joggen ist das Geräusch stärker ausgeprägt . Auf dieser Grundlage können im mechanischen Bereich versteckte Gefahren bestehen.
Überprüfen Sie die Z-Achsengenauigkeit der Werkzeugmaschine. Bewegen Sie die Z-Achse mit einem handgekurbelten Impulsgenerator (stellen Sie die Vergrößerung auf 1 ein) × Bei einem Gang von 100, d. h. bei jedem Änderungsschritt, fährt der Motor 0,1 mm vor und beobachten Sie die Bewegung der Z-Achse mit einer Messuhr messen. Nachdem die normale unidirektionale Bewegung als Ausgangspunkt für die Vorwärtsbewegung beibehalten wurde, wird bei jeder Änderung des Impulsgenerators die tatsächliche Distanz der Z-Achsen-Bewegung der Werkzeugmaschine d=d1=d{{10 }}d3=...=0.1mm zeigt an, dass der Motor gut läuft und die Positionierungsgenauigkeit ebenfalls gut ist. Die Änderung des tatsächlichen Bewegungswegs der Werkzeugmaschine kann in vier Phasen unterteilt werden:
(1) Machine tool movement distance d1>d=0.1mm (Steigung größer als 1).
(2) Manifested as d1=0.1mm>d2>d3 (Steigung kleiner als 1).
(3) Der Mechanismus der Werkzeugmaschine bewegte sich nicht wirklich und wies das üblichste Rückwärtsspiel auf.
(4) Die Bewegungsstrecke der Werkzeugmaschine entspricht dem eingestellten Wert des Impulsgenerators (mit einer Steigung von 1) und es erfolgt eine Rückkehr zur normalen Bewegung der Werkzeugmaschine.
Unabhängig davon, wie das Umkehrspiel kompensiert wird, ist es charakteristisch, dass mit Ausnahme der Kompensation in Stufe (3) die Änderungen in anderen Stufen, insbesondere in Stufe (1), weiterhin bestehen, was die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine erheblich beeinträchtigt. Während des Kompensationsprozesses wurde festgestellt, dass die in Stufe (1) zurückgelegte Strecke umso größer ist, je größer der Lückenausgleich ist.
Bei der Analyse der oben genannten Inspektion geht man davon aus, dass es mehrere mögliche Gründe gibt: Erstens liegt eine Anomalie im Motor vor, zweitens liegt eine mechanische Fehlfunktion vor und drittens liegt ein Spalt in der Schraube vor. Um den Fehler weiter zu diagnostizieren, trennen Sie den Motor und die Schraube vollständig und prüfen Sie den Motor und die mechanischen Teile separat. Das Inspektionsergebnis zeigt, dass der Motor normal läuft; Bei der Diagnose des mechanischen Teils wurde festgestellt, dass beim manuellen Drehen der Leitspindel eine erhebliche Lücke in der anfänglichen Bewegung bestand. Unter normalen Umständen sollte es möglich sein, die geordnete und gleichmäßige Bewegung der Lager zu spüren.
Fehlerbehebung: Nach der Demontage und Inspektion wurde festgestellt, dass das Lager tatsächlich beschädigt war und Kugellager abfielen. Nach dem Austausch funktionierte die Maschine wieder normal.
B. Eine fehlerhafte Steuerlogik führt zu einer abnormalen Bearbeitungsgenauigkeit
Fehlerphänomen: Ein Bearbeitungszentrum eines Werkzeugmaschinenherstellers aus Shanghai verfügt über ein Frank-System. Während des Bearbeitungsprozesses wurde festgestellt, dass die X-Achsengenauigkeit der Werkzeugmaschine abnormal war, mit einem minimalen Genauigkeitsfehler von 0.008 mm und einem maximalen Genauigkeitsfehler von 1,2 mm. Fehlerdiagnose: Bei der Inspektion wurde die Werkzeugmaschine wie erforderlich mit dem Werkstückkoordinatensystem G54 eingerichtet. Führen Sie im manuellen Dateneingabemodus ein Programm im G54-Koordinatensystem aus, z. B. „GOOG90G54X60. OY70. OF150; M30;“. Nachdem das Standby-Bett läuft, ist der auf dem Display angezeigte mechanische Koordinatenwert (X-Achse) „-1025.243“. Notieren Sie diesen Wert. Bewegen Sie dann im manuellen Modus die Werkzeugmaschine an eine beliebige andere Position und führen Sie den vorherigen Programmabschnitt erneut im manuellen Dateneingabemodus aus. Nachdem die Werkzeugmaschine angehalten hat, wird festgestellt, dass der Koordinatenwert der Werkzeugmaschine als „-1024.891“ angezeigt wird, was 0,352 mm vom Wert nach der vorherigen Ausführung abweicht. Bewegen Sie mit der gleichen Methode die X-Achse an verschiedene Positionen und führen Sie den Programmabschnitt wiederholt aus. Die auf dem Monitor angezeigten Werte sind alle unterschiedlich (instabil).
Eine sorgfältige Inspektion der Eine Überprüfung des Rücklaufspiels und der Positioniergenauigkeit der X-Achse sowie eine erneute Kompensation des Fehlerwerts hatten keine Auswirkung. Daher wird vermutet, dass es Probleme mit dem Gitterlineal und den Systemparametern gibt. Doch warum kam es zu einem so großen Fehler ohne entsprechende Alarmmeldungen? Eine weitere Untersuchung ergab, dass diese Achse vertikal ist und beim Loslassen der X-Achse das Spindelgehäuse herunterfällt, was den Fehler verursacht.
Fehlerbehandlung: Das SPS-Logiksteuerungsprogramm der Werkzeugmaschine wurde geändert. Wenn die X-Achse freigegeben wird, aktivieren Sie zuerst das Laden der X-Achse und geben Sie dann die X-Achse frei. Beim Klemmen der X-Achse zuerst die X-Achse klemmen und dann die Freigabe entfernen. Nach der Einstellung wurde die Fehlfunktion der Werkzeugmaschine behoben.
C. Abnormale Bearbeitungsgenauigkeit aufgrund von Positionsproblemen der Werkzeugmaschine
Fehlerphänomen: Eine in Hangzhou hergestellte vertikale CNC-Fräsmaschine, ausgestattet mit dem Beijing KND{0}}M-System. Beim Rütteln oder Bearbeiten wurden Z-Achsen-Anomalien festgestellt.
Fehlerdiagnose: Bei der Inspektion wurde festgestellt, dass sich die Z-Achse ungleichmäßig mit Geräuschen auf und ab bewegt und dass ein gewisser Spalt vorhanden ist. Beim Starten des Motors kommt es im Tipp-Modus zu instabilen Geräuschen und einer ungleichmäßigen Kraftverteilung bei der Aufwärtsbewegung der Z-Achse, und es fühlt sich an, als würde der Motor ziemlich stark zittern; Bei der Abwärtsbewegung gibt es kein so deutliches Zittern; Im gestoppten Zustand gibt es keine Erschütterungen, die sich während des Bearbeitungsprozesses stärker bemerkbar machen. Die Analyse legt nahe, dass es drei Gründe für die Fehlfunktion gibt: Erstens ist das Rückwärtsspiel der Schraube sehr groß; Der zweite Grund ist der abnormale Betrieb des Z-Achsen-Motors. Das dritte Problem besteht darin, dass die Riemenscheibe durch eine ungleichmäßige Kraftverteilung beschädigt wird. Zu beachten ist jedoch, dass es beim Anhalten nicht zu Erschütterungen und ungleichmäßigen Auf- und Abbewegungen kommt, sodass das Problem eines abnormalen Motorbetriebs ausgeschlossen werden kann. Führen Sie daher zunächst eine Diagnose des mechanischen Teils durch, und während des Diagnosetestprozesses wurden innerhalb der Toleranz keine Anomalien festgestellt. Bei Anwendung der Ausschlussregel bleibt nur noch das Problem mit dem Gürtel. Bei der Inspektion des Riemens stellte sich heraus, dass dieser gerade erst ausgetauscht worden war. Bei einer sorgfältigen Untersuchung des Riemens stellte sich jedoch heraus, dass die Innenseite des Riemens unterschiedlich starke Schäden aufwies, die eindeutig auf eine ungleichmäßige Krafteinwirkung zurückzuführen waren. Was war der Grund dafür? Bei der Diagnose wurde festgestellt, dass ein Problem mit der Platzierung des Motors bestand, d. h. Winkel und Position der Klemmung waren asymmetrisch, was zu einer ungleichmäßigen Kraft führte.
Fehlerbehebung: Installieren Sie einfach den Motor wieder, richten Sie ihn am Winkel aus, messen Sie den Abstand (zwischen dem Motor und dem Z-Achsen-Lager) und stellen Sie sicher, dass die Länge auf beiden Seiten des Riemens gleichmäßig ist. Auf diese Weise werden die ungleichmäßige Auf- und Abbewegung der Z-Achse sowie Geräusche und Erschütterungen eliminiert und die Z-Achsen-Bearbeitung normalisiert sich wieder.
D. Systemparameter nicht optimiert, Motor läuft abnormal
Zu den Systemparametern, die zu einer abnormalen Bearbeitungsgenauigkeit führen, gehören hauptsächlich die Maschinenvorschubeinheit, der Nullpunktversatz, das Umkehrspiel usw. Das Frank CNC-System verfügt beispielsweise über zwei Arten von Vorschubeinheiten: metrische und imperiale Einheiten. Bei der Reparatur von Werkzeugmaschinen wirkt sich die lokale Handhabung häufig auf die Änderungen der Nullpunktverschiebung und des Spiels aus. Nach Behebung des Fehlers sollten rechtzeitig Anpassungen und Änderungen vorgenommen werden; Andererseits können starker mechanischer Verschleiß oder lockere Verbindungspositionen auch zu Veränderungen der Messwerte von Parametern führen, und entsprechende Modifikationen sind erforderlich, um den Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit von Werkzeugmaschinen gerecht zu werden.
Fehlerphänomen: Eine in Hangzhou hergestellte vertikale CNC-Fräsmaschine, ausgestattet mit dem Beijing KND{0}}M-System. Während des Bearbeitungsprozesses wurde festgestellt, dass die Genauigkeit der X-Achse abnormal war.
Fehlerdiagnose: Bei der Inspektion wurde festgestellt, dass in der X-Achse eine gewisse Lücke vorhanden ist und beim Starten des Motors ein instabiles Phänomen auftritt. Wenn Sie den X-Achsen-Motor mit der Hand berühren, spüren Sie, dass der Motor ziemlich stark zieht. Wenn er jedoch stoppt, ist das Ziehen nicht deutlich zu spüren, insbesondere im Tippmodus. Die Analyse legt nahe, dass es zwei Gründe für die Fehlfunktion gibt: Erstens gibt es ein großes Spiel zwischen den Leitspindeln; Das zweite Problem ist der abnormale Betrieb des X-Achsen-Motors.
Fehlerbehandlung: Nutzen Sie die Parameterfunktion des KND-10M-Systems, um den Motor zu debuggen. Kompensieren Sie zunächst die vorhandenen Lücken, passen Sie dann die Parameter des Servosystems und der Impulsunterdrückungsfunktion an, beseitigen Sie die Vibrationen des X-Achsen-Motors und stellen Sie die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine auf den Normalwert zurück.