¿Por qué disminuye repentinamente la precisión de las máquinas herramienta?

1. Las causas de fallas anormales en la precisión del mecanizado.
Las causas de los fallos anormales en la precisión del mecanizado son muy ocultas y difíciles de diagnosticar. Se pueden resumir cinco motivos principales: la unidad de avance de la máquina herramienta ha sido modificada o cambiada; Desplazamiento anormal del cero de cada eje de la máquina herramienta; Juego inverso axial anormal; Estado de funcionamiento anormal del motor, concretamente piezas eléctricas y de control anormales; Fallas mecánicas, como tornillos, cojinetes, acoplamientos y otros componentes. Además, la programación de programas de mecanizado, la selección de herramientas de corte y los factores humanos también pueden provocar una precisión de mecanizado anormal.
2. Principios para el diagnóstico de fallas de máquinas herramienta CNC
La máquina herramienta CNC externa e interna es una máquina herramienta que integra componentes mecánicos, hidráulicos y eléctricos, por lo que la aparición de fallas también se reflejará de manera integral en estos tres factores. El personal de mantenimiento primero debe inspeccionar uno por uno desde el exterior hacia el interior y tratar de evitar abrir y desmontar aleatoriamente; de ​​lo contrario, ampliará la falla, hará que la máquina herramienta pierda precisión y reduzca el rendimiento.
En general, las fallas mecánicas son más fáciles de detectar, mientras que diagnosticar fallas en los sistemas CNC es más difícil. Antes de solucionar problemas, primero preste atención a eliminar fallas mecánicas, que a menudo pueden lograr el doble de resultado con la mitad de esfuerzo.
Antes de encender la máquina herramienta, es necesario primero observar, probar, analizar y confirmar que se trata de una falla no destructiva mientras la máquina herramienta está en estado estacionario con energía apagada; En condiciones de funcionamiento, realice observaciones, inspecciones y pruebas dinámicas para identificar fallas. Para fallas destructivas, el peligro debe eliminarse antes de que se pueda aplicar energía.
Cuando se entrelazan y enmascaran múltiples fallas, y no hay forma de comenzar en este momento, los problemas fáciles deben resolverse primero y luego los problemas difíciles. A menudo, después de resolver problemas simples, los más difíciles también pueden resultar más fáciles.
3. Método de diagnóstico de fallas para máquinas herramienta CNC.
Método intuitivo: (observar, oler, preguntar, cortar) preguntar sobre el mal funcionamiento de la máquina herramienta, las condiciones de procesamiento, etc.; Verifique: - información de alarma del CRT, luces indicadoras de alarma, deformación, humo, quema de capacitores y otros componentes y disparo de dispositivos de protección; Sonido anormal durante la escucha; Olor: los componentes eléctricos tienen olor a quemado y otros olores desagradables; Calentamiento al tacto, vibración, mal contacto, etc.
Método de inspección de parámetros: los parámetros generalmente se almacenan en la RAM. A veces, un voltaje insuficiente de la batería, un corte de energía prolongado del sistema o interferencias externas pueden causar pérdida o confusión de parámetros. Los parámetros relevantes deben verificarse y calibrarse en función de las características de la falla.
Método de aislamiento: para algunas fallas que son difíciles de distinguir entre la pieza CNC, el servosistema o la pieza mecánica, a menudo se utiliza el método de aislamiento.
Reemplace la plantilla sospechosa defectuosa con una placa de respaldo con la misma función, o intercambie plantillas o unidades con la misma función, utilizando el mismo tipo de método de intercambio.
El método de prueba de programas funcionales implica escribir algunos programas pequeños para todas las instrucciones de G, M, S, T y otras funciones. Al diagnosticar fallas, estos programas se pueden ejecutar para determinar la falta de funcionalidad.
4. Ejemplo de diagnóstico y manejo de fallas anormales de precisión de mecanizado
A. Fallo mecánico que provoca una precisión de mecanizado anormal
Fenómeno de falla: Un centro de mecanizado vertical SV-1000 que utiliza el sistema Frank. Durante el mecanizado del molde de la biela, de repente se descubrió que el avance del eje Z era anormal, lo que provocaba un error de corte de al menos 1 mm (sobrecorte en la dirección Z).
Diagnóstico de fallas: Durante la investigación, se encontró que la falla ocurrió repentinamente. La máquina herramienta está en modo manual y, bajo la entrada manual de datos, todos los ejes funcionan normalmente y regresan al punto de referencia sin ningún mensaje de alarma. Se ha descartado la posibilidad de fallos graves en la parte de control eléctrico. Los siguientes aspectos deben comprobarse uno por uno.
Verifique los segmentos del programa de mecanizado que se ejecutan cuando la precisión de la máquina herramienta es anormal, especialmente para la compensación de longitud de la herramienta, la calibración y el cálculo del sistema de coordenadas de mecanizado (G54-G59).
En el modo de avance lento, el eje Z se mueve repetidamente y después de un diagnóstico visual, táctil y auditivo de su estado de movimiento, se descubre que el ruido del movimiento del eje Z es anormal, especialmente cuando se desplaza rápidamente, el ruido es más pronunciado. . En consecuencia, pueden existir peligros ocultos en el aspecto mecánico.
Verifique la precisión del eje Z de la máquina herramienta. Mueva el eje Z usando un generador de impulsos de manivela (establezca su aumento en 1) × En una marcha de 100, es decir, para cada paso de cambio, el motor avanza 0,1 mm y observe el movimiento. del eje Z con un comparador. Después de mantener el movimiento unidireccional normal como punto de partida para el movimiento hacia adelante, con cada cambio en el generador de impulsos, la distancia real del movimiento del eje Z de la máquina herramienta d=d1=d{{10 }}d3=....=0.1 mm indica que el motor está funcionando bien y la precisión de posicionamiento también es buena. El cambio en el desplazamiento del movimiento real de la máquina herramienta se puede dividir en cuatro etapas:
(1) Machine tool movement distance d1>d=0.1 mm (pendiente mayor que 1).
(2) Manifested as d1=0.1mm>d2>d3 (pendiente menor que 1).
(3) El mecanismo de la máquina herramienta en realidad no se movió y exhibió el espacio inverso más estándar.
(4) La distancia de movimiento de la máquina herramienta es igual al valor establecido del generador de impulsos (con una pendiente de 1) y vuelve al movimiento normal de la máquina herramienta.
No importa cómo se compense el juego inverso, su característica es que, excepto la compensación en la etapa (3), los cambios en otras etapas todavía existen, especialmente en la etapa (1), lo que afecta seriamente la precisión del mecanizado de la máquina herramienta. Durante el proceso de compensación, se encontró que cuanto mayor es la compensación del espacio, mayor es la distancia recorrida durante la etapa (1).
Al analizar la inspección anterior, se cree que hay varias razones posibles: en primer lugar, hay una anomalía en el motor, en segundo lugar, hay un mal funcionamiento mecánico y, en tercer lugar, hay un espacio en el tornillo. Para diagnosticar mejor la falla, desconecte completamente el motor y el tornillo, e inspeccione el motor y las piezas mecánicas por separado. El resultado de la inspección muestra que el motor funciona normalmente; En el diagnóstico de la parte mecánica se encontró que existía un desfase importante en el movimiento inicial al girar manualmente el husillo. En circunstancias normales, debería ser posible sentir el movimiento ordenado y suave de los rodamientos.
Manejo de fallas: Después del desmontaje y la inspección, se descubrió que el rodamiento estaba efectivamente dañado y que los rodamientos de bolas se caían. Después del reemplazo, la máquina herramienta volvió a la normalidad.
B. La lógica de control inadecuada conduce a una precisión de mecanizado anormal
Fenómeno de fallo: un centro de mecanizado producido por un fabricante de máquinas herramienta de Shanghai tiene un sistema Frank. Durante el proceso de mecanizado, se descubrió que la precisión del eje X de la máquina herramienta era anormal, con un error de precisión mínimo de 0.008 mm y un error de precisión máximo de 1,2 mm. Diagnóstico de fallas: durante la inspección, la máquina herramienta se configuró con el sistema de coordenadas de pieza de trabajo G54 según sea necesario. En el modo de entrada manual de datos, ejecute un programa en el sistema de coordenadas G54, es decir, "GOOG90G54X60. OY70. OF150; M30;". Después de que la cama de espera esté en funcionamiento, el valor de las coordenadas mecánicas que se muestra en la pantalla es (eje X) "-1025.243". Registre este valor. Luego, en modo manual, mueva la máquina herramienta a cualquier otra posición y ejecute nuevamente el segmento del programa anterior en modo de entrada de datos manual. Después de que la máquina herramienta se detiene, se descubre que el valor de coordenadas de la máquina herramienta se muestra como "-1024. 891", que es 0,352 mm diferente del valor después de la ejecución anterior. Usando el mismo método, mueva el eje X a diferentes posiciones y ejecute repetidamente el segmento del programa. Los valores mostrados en el monitor son todos diferentes (inestables).
Una inspección cuidadosa del eje X utilizando un comparador reveló que el error real en la posición mecánica era consistente con el error mostrado por los números, lo que indica que la causa del mal funcionamiento fue un error de posicionamiento excesivo y repetido en el eje X. La comprobación de la holgura inversa y la precisión de posicionamiento del eje X y la compensación de su valor de error nuevamente no tuvieron ningún efecto. Por lo tanto, se sospecha que existen problemas con la regla de rejilla y los parámetros del sistema. Pero ¿por qué se produjo un error tan grande sin los correspondientes mensajes de alarma? Una inspección más detallada reveló que este eje es vertical y, cuando se suelta el eje X, la caja del husillo cae, provocando el error.
Manejo de fallas: Se ha modificado el programa de control lógico PLC de la máquina herramienta, es decir, cuando se suelta el eje X, primero se habilita la carga del eje X y luego se suelta el eje X; Al sujetar el eje X, primero sujete el eje X y luego retire la habilitación. Después del ajuste, se resolvió el mal funcionamiento de la máquina herramienta.
C. Precisión de mecanizado anormal causada por problemas de posición de la máquina herramienta
Fenómeno de falla: una fresadora CNC vertical producida en Hangzhou, equipada con el sistema Beijing KND-10M. Durante el avance o el mecanizado, se encontraron anomalías en el eje Z.
Diagnóstico de fallas: tras la inspección, se encontró que el eje Z se mueve de manera desigual hacia arriba y hacia abajo con ruido y hay un cierto espacio. Cuando se arranca el motor, hay un ruido inestable y una distribución desigual de la fuerza en el movimiento ascendente del eje Z en el modo jog, y se siente que el motor tiembla bastante; Cuando se mueve hacia abajo, no se produce una sacudida tan evidente; Cuando está parado, no se produce ninguna vibración, lo que se nota más durante el proceso de mecanizado. El análisis sugiere que hay tres razones para el mal funcionamiento: en primer lugar, la holgura inversa del tornillo es muy grande; El segundo es el funcionamiento anormal del motor del eje Z; El tercer problema es que la polea está dañada debido a una distribución desigual de la fuerza. Pero una cosa a tener en cuenta es que no hay sacudidas al detenerse ni movimientos desiguales hacia arriba y hacia abajo, por lo que se puede descartar el problema de funcionamiento anormal del motor. Por lo tanto, primero se diagnostica la parte mecánica y no se encontraron anomalías durante el proceso de prueba de diagnóstico, dentro de la tolerancia. Usando la regla de exclusión, el único problema que queda es el cinturón. Al inspeccionar la correa se comprobó que acababa de ser reemplazada. Sin embargo, al inspeccionar cuidadosamente la correa, se encontró que había diversos grados de daño en el interior de la correa, que claramente fue causado por una fuerza desigual. ¿Cuál fue la razón de esto? En el diagnóstico se encontró que había un problema con la colocación del motor, es decir, el ángulo y la posición de la sujeción eran asimétricos, lo que resultaba en una fuerza desigual.
Manejo de fallas: simplemente reinstale el motor, alinéelo con el ángulo, mida la distancia (entre el motor y el rodamiento del eje Z) y asegúrese de que la longitud en ambos lados de la correa sea uniforme. De esta manera, se eliminan el movimiento desigual hacia arriba y hacia abajo del eje Z, así como el ruido y las sacudidas, y el mecanizado del eje Z vuelve a la normalidad.
D. Parámetros del sistema no optimizados, motor funcionando de forma anormal
Los parámetros del sistema que causan una precisión de mecanizado anormal incluyen principalmente la unidad de avance de la máquina, compensación cero, holgura inversa, etc. Por ejemplo, el sistema Frank CNC tiene dos tipos de unidades de avance: métricas e imperiales. En el proceso de reparación de máquinas herramienta, la manipulación local a menudo afecta los cambios en el decalaje cero y la holgura. Una vez resuelta la falla, se deben realizar ajustes y modificaciones oportunas; Por otro lado, el desgaste mecánico severo o las posiciones de conexión flojas también pueden causar cambios en los valores medidos de los parámetros, y se necesitan las modificaciones correspondientes para cumplir con los requisitos de precisión del mecanizado de la máquina herramienta.
Fenómeno de falla: una fresadora CNC vertical producida en Hangzhou, equipada con el sistema Beijing KND-10M. Durante el proceso de mecanizado, se descubrió que la precisión del eje X era anormal.
Diagnóstico de fallas: tras la inspección, se encontró que hay un cierto espacio en el eje X y hay un fenómeno inestable cuando el motor arranca. Al tocar el motor del eje X con la mano, siente que el motor tira con bastante fuerza, pero cuando se detiene, el tirón no es obvio, especialmente en el modo jog. El análisis sugiere que hay dos razones para el mal funcionamiento: en primer lugar, hay un gran juego entre los tornillos de avance; El segundo problema es el funcionamiento anormal del motor del eje X.
Manejo de fallas: utilice la función de parámetro del sistema KND-10M para depurar el motor. En primer lugar, compense los espacios existentes, luego ajuste los parámetros del servosistema y los parámetros de la función de supresión de pulso, elimine la vibración del motor del eje X y restablezca la precisión de mecanizado de la máquina herramienta a la normalidad.