Jaký je důvod chyby kruhovitosti v obráběcím centru? Jak upravit?

V reakci na častý výskyt dílů překračujících toleranci v důsledku chyb kruhovitosti v procesu obrábění obráběcích center, aby se předešlo těmto problémům, jsou analyzovány důvody chyb kruhovosti a jak tyto problémy potlačit při skutečném zpracování obráběcích strojů, aby bylo zajištěno jsou diskutovány požadavky na přesnost zpracování dílů.
Chyba kruhovitosti se týká změny skutečného kruhu měřeného předmětu v rámci stejného průřezu rotujícího tělesa ve srovnání s ideálním kruhem. Při dlouhodobém používání CNC obráběcích strojů může dojít k určitému opotřebení kuličkových šroubů, vodicích lišt a ložisek. Faktory, jako je nedostatečná údržba, nedostatek mazání a velké řezy nástrojů, mohou zároveň zhoršit opotřebení mechanických součástí, což vede k urychlenému zhoršování geometrické přesnosti CNC zařízení. To vše jsou faktory, které způsobují chyby kruhovitosti. Nestabilní dynamická odezva a nedokonalá servooptimalizace CNC systémů mohou také ovlivnit chybu kruhovitosti CNC obráběcích strojů.
Obecně platí, že při praktické aplikaci obráběcích strojů může být detekce chyb kruhovitosti obráběcího zařízení prováděna pomocí kuličkového a tyčového testeru nebo vestavěné funkce testování kruhovitosti zařízení. Funkce testování kruhovitosti CNC systému Siemens 840Dsl může simulovat obrábění pomocí CNC programů bez nutnosti zkušebního řezání součásti. S výkonným výpočetním výkonem a funkcí zpětné vazby polohy CNC systému lze měřit skutečné a teoretické chyby kruhovitosti obráběcího stroje. Analýzou různých grafik získaných z testování kruhovitosti lze určit příčiny různých chyb a metody úpravy těchto chyb. Mezi hlavní příčiny chyb kruhovitosti obecně patří velká zpětná vůle interpolační osy, zpětné přeskakování, nesoulad serv, dvě interpolační osy nejsou kolmé a vibrace obráběcího stroje. Na příkladu CNC systému Siemens 840Dsl bude vysvětleno následující.
jeden
Chyba zpětného odbavení
Chyba zpětné vůle obráběcího stroje se týká zpětné vůle hřídele obráběcího stroje, která se obecně odráží v úhlu šroubovice šroubu v systému CNC s polouzavřenou smyčkou. I když hnací motor pohání šroub zpět do určitého úhlu, musí pracovní stůl ještě počkat, než se odstraní vůle mezi šroubem a maticí, než se bude moci pohybovat zpět. Tato vůle je zpětná vůle hřídele obráběcího stroje, která se obecně odráží v úhlu šroubovice šroubu, Rozdíl mezi požadovanou hodnotou a skutečným množstvím pohybu, když je osa ve zpětném pohybu, je hodnota chyby zpětné vůle šroubu. osa.
(1) Vliv zpětné vůle na chybu kruhovitosti může ovlivnit přesnost polohování a opakovanou přesnost polohování obráběcího stroje, snížit přesnost obrábění CNC obráběcích strojů a způsobit chybu kruhovitosti během procesu frézování obráběcího centra. Když je osa Y ve zpětném pohybu, v důsledku přítomnosti zpětné vůle to způsobí, že se osa Y zpozdí za osou X pro interpolační pohyb, což má za následek proces frézování, jak je znázorněno na obrázku 1.

Obrázek 1 Chyba kruhovitosti způsobená obrácenou vůlí
(2) Měření a nastavení zpětné vůle mají různé faktory, které ovlivňují chybu zpětné vůle hřídele obráběcího stroje. Všechna mechanická spojení mezi hnacím motorem a pohyblivými částmi budou mít vůle a důvody pro obrácenou vůli hřídele obráběcího stroje jsou, zda je uvolněná spojka motoru se šroubem, výrobní chyba kuličkového šroubu, zda předběžné utažení šroubu je příliš těsné nebo příliš volné a zda je spojení mezi maticí šroubu a pohyblivou částí těsné. U vůlí, které nelze odstranit v mechanické části, je nutné kompenzovat zpětnou vůli v CNC systému.
Jak je znázorněno na obrázku 2, zpětné měření vůle se provádí upevněním polohy pomocí magnetického držáku měřidla, přitlačením hlavy úchylkoměru do pevné polohy na pracovním stole, kde se má měřit hřídel, vynulováním stupnice úchylkoměru a pokračováním v pohybu. podávací hřídel ve stejném směru po určitou vzdálenost, posunutím hřídele v opačném směru do výchozí polohy a odečtením rozdílu A úchylkoměru. Průměrná hodnota získaná po 7 měřeních je chyba obrácené vůle hřídele, tedy A=(A1+A2+A3+A4+ A5+A6+A7)/7. Zápis naměřené a vypočtené hodnoty A do příslušného parametru osy MD32450 může eliminovat zpětnou vůli této osy. Kompenzací zpětné vůle hřídele lze účinně zlepšit přesnost podávacího hřídele, aby se zajistila přesnost interpolačního pohybu a účinně se zlepšila chyba kruhovitosti.

Obrázek 2 Měření zpětné vůle
dva
Vibrace podávacího hřídele obráběcího stroje
Vibrace vznikající při CNC obrábění ovlivňují nejen dynamickou přesnost obráběcího stroje, ale také snižují obrysovou přesnost obráběných součástí, zvyšují hodnotu drsnosti povrchu a dokonce ovlivňují životnost nástroje a obráběcího stroje, když jsou vibrace těžké. (1) Příčiny vibrací a jejich vliv na chybu kruhovitosti v systémech podávání CNC obráběcích strojů jsou způsobeny především třemi důvody: za prvé, špatné mazání mezi pohyblivými částmi, zvýšený třecí odpor na pohyblivých částech, který může snadno způsobit plazení a vibrace podávací hřídel; Za druhé, celková tuhost mechanického převodového řetězu mezi hnacím zařízením podávacího systému a pohyblivými částmi je špatná; Třetím problémem je, že v CNC systémech s uzavřenou smyčkou jsou oscilace systému způsobeny nadměrným nastavením zesílení pro polohové, rychlostní a proudové smyčky a také nepřiměřeným nastavením parametrů pro zrychlení. V procesu aplikace CNC obráběcích strojů jsou příčiny vibrací obvykle komplexní a měly by být zkoumány jedna po druhé. Jak je znázorněno na obrázku 3, když podávací hřídel obráběcího stroje vibruje, nástroj a obrobek budou pravidelně poskakovat a obrobený povrch obrobku bude náhodně vytvářet pruhy se stejnou frekvencí vibrací lože. Bude ovlivněna přesnost obrysu a drsnost povrchu obrobku.

Obrázek 3 Chyba kruhovitosti způsobená axiálními vibracemi
(2) Způsob potlačení vibrací podávacího hřídele u CNC obráběcích strojů obvykle způsobuje vibrace hřídele stroje v důsledku neshodných elektromechanických systémů. Účelem optimalizace jízdy je dosáhnout nejlepšího přizpůsobení elektromechanického systému, a tím získat optimální a nejstabilnější dynamický výkon. Jak je znázorněno na obrázku 4, servopohon osy obráběcího stroje obsahuje tři zpětnovazební smyčky, jmenovitě polohovou smyčku, rychlostní smyčku a proudovou smyčku. Když podávací hřídel vibruje, prvním krokem je zkontrolovat, zda má mechanický systém dobré mazání a zda má převodový řetěz dostatečnou tuhost; Za druhé, další optimalizace servomotoru by měla být provedena na základě situace mechanické údržby. Ruční optimalizaci lze provést úpravou parametru zesílení polohové smyčky MD32200 a parametru zesílení rychlostní smyčky 1407, dokud hřídel serva nevibruje a pohyb není stabilní.

Obrázek 4 Blokové schéma servosystému
tři
Nesoulad zisku serva interpolace osy
Vzdálenost mezi každou osou obráběcího centra by měla být během cyklu pohybu kruhu přesně stejná. Pokud proces frézování změní kruh na elipsu, jak je znázorněno na obrázku 5, znamená to, že hlavní osa je před vedlejší osou během interpolačního pohybu dvou os. U obráběcích strojů, které se používají po mnoho let, je prvním krokem kontrola mechanické struktury interpolačního hřídele obráběcího stroje, zda není převodové zařízení uvolněné a zda je opotřebení silné. Zkontrolujte předběžné utažení šroubu a ložiska pro nastavení vůle a vyrovnejte zpětnou vůli. Po odstranění výše uvedených problémů je třeba znovu upravit zesílení dvou interpolačních hřídelů, aby bylo zajištěno, že parametr zrychlení MD32300 a zisk pozičního kroužku MD32200 dvou interpolačních hřídelů jsou konzistentní.

Obrázek 5: Nekonzistentní zesílení způsobující elipsy
čtyři
Zpětný skok
Zpětný skok označuje, když se osa obráběcího stroje pohybuje v opačném směru a osa zrychluje ze záporné rychlosti na kladnou rychlost. Když rychlost osy prochází přes 0, změní se stav třecí síly ze statické třecí síly na dynamickou třecí sílu. Potřebná síla je větší než normální pohyb, což způsobuje krátkodobou viskózní pauzu v poloze zpětného chodu v důsledku změny stavu třecí síly.
(1) Vliv chyby zpětného skoku na chybu kruhovitosti V procesu frézování obráběcího centra, když je hřídel za kvadrantem, mění se směr rychlosti hřídele, hřídel začíná od nulové rychlosti a mění se stav třecí síly. v souladu s tím nevyhnutelně vede ke zpětnému skoku. Když jedna ze dvou interpolačních os dosáhne své maximální hodnoty, zatímco rychlost druhé osy je 0, dojde ke krátkému období stagnace, což má za následek chyby obrysu. Jak je znázorněno na obrázku 6, kruh má čtyři ostré rohy v kvadrantu, což je chyba zpětného skoku způsobená statickým třením.

Obrázek 6 Chyba kruhovitosti způsobená chybou zpětného skoku
(2) Způsob nastavení pro zpětný skok je způsoben hlavně změnou stavu tření. Proto, když dojde ke zpětnému skoku, měla by být na interpolační hřídel přidána kompenzace tření. V CNC systému Siemens je kompenzace tření určena hodnotou kompenzace tření MD32520 a časovou konstantou kompenzace tření MD32540.
For the adjustment of reverse jump, first set MD32500=1 (effective friction compensation), and then adjust the friction compensation value MD32520 and friction compensation time constant MD32540 corresponding to the jump axis. The size of the two parameter values can be adjusted according to Figure 7, and the impact on the quadrant point can be eliminated until the sharp point is crossed. It should be noted that the compensation value set should not be too large. When MD32520>150mm/min and MD32540>0.015s, je nutné nejprve zkontrolovat, zda je mechanický převod dobrý, zda je zisk rychlostní smyčky a integrační čas přiměřené. Nadměrná kompenzace statického tření může mít negativní dopad na kvalitu povrchu.

Obrázek 7 Reference kompenzace tření
Pět
epilog
CNC obráběcí stroje jsou kompletní organický celek a řízení mechanických, elektrických a hydraulických systémů je propojené a vzájemně se ovlivňuje. Proto by při analýze a řešení faktorů ovlivňujících chybu kruhovitosti měla existovat celková koncepce a zkušenost a mělo by být provedeno více aspektů detekce, analýzy a diagnostiky, dokud není identifikována hlavní příčina chyby.