Mistä koneistuskeskuksen pyöreysvirhe johtuu? Kuinka säätää?

Vastauksena siihen, että työstökeskusten työstöprosessissa esiintyy usein pyöreysvirheistä johtuvia toleranssin ylittäviä osia, tällaisten ongelmien välttämiseksi analysoidaan pyöreysvirheiden syitä ja miten tällaiset ongelmat voidaan estää varsinaisessa työstökoneen käsittelyssä. osien käsittelyn tarkkuusvaatimuksia käsitellään.
Pyöreysvirhe tarkoittaa mitattavan kohteen todellisen ympyrän vaihtelua pyörivän kappaleen saman poikkileikkauksen sisällä ideaaliympyrään verrattuna. CNC-työstökoneiden pitkäaikaisessa käytössä kuularuuvit, ohjauskiskot ja laakerit voivat kulua jonkin verran. Samaan aikaan sellaiset tekijät kuin riittämätön huolto, voitelun puute ja suuret työkalun leikkaukset voivat pahentaa mekaanisten komponenttien kulumista, mikä johtaa CNC-laitteiden geometrisen tarkkuuden nopeutumiseen. Nämä ovat kaikki tekijöitä, jotka aiheuttavat pyöreysvirheitä. CNC-järjestelmien epävakaa dynaaminen vaste ja epätäydellinen servooptimointi voivat myös vaikuttaa CNC-työstökoneiden pyöreysvirheeseen.
Yleensä työstökoneiden käytännön sovelluksissa koneistuslaitteiston pyöreysvirheiden havaitseminen voidaan suorittaa pallo-tankotesterillä tai laitteiston sisäänrakennetulla pyöreyden testaustoiminnolla. Siemens 840Dsl CNC -järjestelmän pyöreyden testaustoiminto voi simuloida koneistuksen CNC-ohjelmien avulla ilman osien koeleikkauksen tarvetta. CNC-järjestelmän tehokkaalla laskentateho- ja paikkatakaisinkytkentätoiminnolla voidaan mitata työstökoneen todelliset ja teoreettiset pyöreysvirheet. Analysoimalla pyöreystestauksesta saatua erilaista grafiikkaa voidaan selvittää erilaisten virheiden syyt ja säätötavat tällaisten virheiden osalta. Pääasiallisia pyöreysvirheiden syitä ovat yleensä interpolointiakselin suuri käänteinen välys, käänteinen hyppy, servo-epäsopivuus, kaksi interpolointiakselia, jotka eivät ole kohtisuorassa, ja työstökoneen tärinä. Seuraavassa selitetään esimerkkinä Siemens 840Dsl CNC-järjestelmä.
yksi
Käänteinen tyhjennysvirhe
Työstökoneen käänteisvälysvirhe viittaa työstökoneen akselin käänteiseen välykseen, joka yleensä heijastuu ruuvin kierrekulmaan puolisuljetussa CNC-järjestelmässä. Vaikka käyttömoottori käyttää ruuvia peruuttamaan tietyssä kulmassa, työpöydän on silti odotettava ruuvin ja mutterin välisen välyksen poistamista, ennen kuin se voi liikkua taaksepäin. Tämä välys on työstökoneen akselin käänteinen välys, joka heijastuu yleensä ruuvin kierrekulmaan. Ero komentoarvon ja todellisen liikkeen määrän välillä, kun akseli on taaksepäin liikkeessä, on käänteisen välyksen virhearvo. akseli.
(1) Käänteisen välyksen vaikutus pyöreysvirheeseen voi vaikuttaa työstökoneen paikannustarkkuuteen ja toistuvaan paikannustarkkuuteen, vähentää CNC-työstökoneiden työstötarkkuutta ja aiheuttaa pyöreysvirheitä koneistuskeskuksen jyrsintäprosessin aikana. Kun Y-akseli on päinvastaisessa liikkeessä käänteisen välyksen vuoksi, Y-akseli jää jäljessä X-akselista interpolointiliikkeessä, mikä johtaa kuvan 1 mukaiseen jyrsintäprosessiin.

Kuva 1 Käänteisen välyksen aiheuttama pyöreysvirhe
(2) Käänteisen välyksen mittaamisessa ja säädössä on useita tekijöitä, jotka vaikuttavat työstökoneen akselin kääntövälyksen virheeseen. Kaikissa käyttömoottorin ja liikkuvien osien välisissä mekaanisissa liitännöissä on välykset, ja työstökoneen akselin käänteisen välyksen syynä ovat, onko moottorin kytkentä löysällä, kuularuuvin valmistusvirhe, onko ruuvin esikiristys on liian tiukka tai löysä, ja onko ruuvin mutterin ja liikkuvan osan välinen liitäntä tiukka. Välyksille, joita ei voida poistaa mekaanisessa osassa, on tarpeen kompensoida käänteinen välys CNC-järjestelmässä.
Kuten kuvassa 2, käänteinen välysmittaus suoritetaan kiinnittämällä asento magneettimittarin pidikkeellä, painamalla mittarin pää kiinteään asentoon työpöydällä, jossa mitattava akseli, nollaamalla mitta-asteikon ja jatkamalla liikkumista syöttöakselia samaan suuntaan tietyn matkan, liikuttamalla akselia vastakkaiseen suuntaan alkuasentoon nähden, lukemalla mittakellon eron A. 7 mittauksen jälkeen saatu keskiarvo on akselin käänteinen välysvirhe eli A=(A1+A2+A3+A4+ A5+A6+A7)/7. Mitatun ja lasketun arvon A kirjoittaminen vastaavaan akseliparametriin MD32450 voi poistaa tämän akselin käänteisen välyksen. Kompensoimalla akselin käänteistä välystä voidaan parantaa tehokkaasti syöttöakselin tarkkuutta interpolointiliikkeen tarkkuuden varmistamiseksi ja pyöreysvirheen parantamiseksi.

Kuva 2 Peruutusvälyksen mittaus
kaksi
Työstökoneen syöttöakselin tärinä
CNC-työstössä syntyvä tärinä ei vaikuta vain työstökoneen dynaamiseen tarkkuuteen, vaan myös heikentää koneistettujen osien ääriviivatarkkuutta, lisää pinnan karheusarvoa ja vaikuttaa jopa työkalun ja työstökoneen käyttöikään, kun tärinä on vaikea. (1) Tärinän syyt ja sen vaikutus pyöreysvirheeseen CNC-työstökoneiden syöttöjärjestelmissä johtuvat pääasiassa kolmesta syystä: ensinnäkin liikkuvien osien välinen huono voitelu, liikkuvien osien lisääntynyt kitkavastus, joka voi helposti aiheuttaa koneen ryömimistä ja tärinää. rehu-akseli; Toiseksi mekaanisen voimansiirtoketjun yleinen jäykkyys syöttöjärjestelmän käyttölaitteen ja liikkuvien osien välillä on huono; Kolmas ongelma on, että suljetun silmukan CNC-järjestelmissä järjestelmän värähtelyt johtuvat liiallisista paikan, nopeuden ja virtasilmukoiden vahvistusasetuksista sekä kohtuuttomista kiihdytyksen parametriasetuksista. CNC-työstökoneiden käyttöprosessissa tärinän syyt ovat yleensä kattavat ja ne tulee tutkia yksitellen. Kuten kuvassa 3 näkyy, kun työstökoneen syöttöakseli tärisee, työkalu ja työkappale hyppäävät ajoittain ja työkappaleen koneistettu pinta tuottaa satunnaisesti raitoja, joilla on sama alustavärähtelytaajuus. Tämä vaikuttaa työkappaleen ääriviivojen tarkkuuteen ja pinnan karheuteen.

Kuva 3 Aksiaalisen tärinän aiheuttama pyöreysvirhe
(2) Menetelmä syöttöakselin tärinän vaimentamiseksi CNC-työstökoneissa aiheuttaa yleensä koneen akselin tärinää epäsopivien sähkömekaanisten järjestelmien vuoksi. Ajo-optimoinnin tarkoituksena on saavuttaa paras sähkömekaanisen järjestelmän yhteensopivuus, jolloin saavutetaan optimaalinen ja vakain dynaaminen suorituskyky. Kuten kuvasta 4 näkyy, työstökoneen akselin servokäyttö sisältää kolme takaisinkytkentäsilmukkaa, nimittäin asemasilmukan, nopeussilmukan ja virtasilmukan. Kun syöttöakseli tärisee, ensimmäinen askel on tarkistaa, onko mekaanisessa järjestelmässä hyvä voitelu ja onko voimansiirtoketjussa riittävä jäykkyys; Toiseksi servomoottorin lisäoptimointia tulisi suorittaa mekaanisen huoltotilanteen perusteella. Manuaalinen optimointi voidaan suorittaa säätämällä asentosilmukan vahvistusparametria MD32200 ja nopeussilmukan vahvistusparametria 1407, kunnes servoakseli ei tärise ja liike on vakaa.

Kuva 4 Servojärjestelmän lohkokaavio
kolme
Interpolointiakselin servovahvistuksen epäsopivuus
Työstökeskuksen jokaisen akselin välisen etäisyyden tulee olla täsmälleen sama ympyrän ajon aikana. Jos jyrsintä muuttaa ympyrän ellipsiksi, kuten kuvassa 5 on esitetty, se osoittaa, että pääakseli on sivuakselin edellä näiden kahden akselin interpolointiliikkeen aikana. Useita vuosia käytettyjen työstökoneiden osalta ensimmäinen askel on tarkastaa työstökoneen interpolointiakselin mekaaninen rakenne, onko voimansiirtolaite löysällä ja onko kovaa kulumista. Tarkista ruuvin ja laakerin esikiristys välyksen säätöä varten ja kompensoi käänteinen välys. Kun edellä mainitut ongelmat on poistettu, kahden interpolointiakselin vahvistusta on säädettävä uudelleen sen varmistamiseksi, että kahden interpolointiakselin kiihtyvyysparametri MD32300 ja asentorengasvahvistus MD32200 ovat yhdenmukaisia.

Kuva 5: Epäjohdonmukainen vahvistus aiheuttaa ellipsejä
neljä
Peruutushyppy
Peruutushyppy tarkoittaa sitä, että työstökoneen akseli liikkuu vastakkaiseen suuntaan ja akseli kiihtyy negatiivisesta nopeudesta positiiviseen nopeuteen. Kun akselin nopeus kulkee 0:n läpi, kitkavoiman tila muuttuu staattisesta kitkavoimasta dynaamiseen kitkavoimaan. Tarvittava voima on normaalia liikettä suurempi, mikä aiheuttaa lyhytaikaisen viskoosin tauon peruutusasennossa kitkavoiman tilan muutoksesta johtuen.
(1) Taaksepäin hyppyvirheen vaikutus pyöreysvirheeseen Koneistuskeskuksen jyrsintäprosessissa, kun akseli on neljänneksen ulkopuolella, akselin nopeuden suunta muuttuu, akseli alkaa nollanopeudesta ja kitkavoiman tila muuttuu vastaavasti, mikä väistämättä johtaa taaksepäin hyppäämiseen. Kun toinen kahdesta interpolointiakselista on saavuttanut maksimiarvonsa ja toisen akselin nopeus on 0, esiintyy lyhyt pysähtymisjakso, mikä johtaa ääriviivavirheisiin. Kuten kuvasta 6 näkyy, ympyrässä on neljä terävää kulmaa kvadrantissa, mikä on staattisen kitkan aiheuttama paluuhyppyvirhe.

Kuva 6 Käänteisen hyppyvirheen aiheuttama pyöreysvirhe
(2) Peruutushypyn säätömenetelmä johtuu pääasiassa kitkatilan muutoksesta. Sen vuoksi, kun tapahtuu peruutushyppy, kitkakompensointi tulisi lisätä interpolointiakseliin. Siemensin CNC-järjestelmässä kitkakompensointi määräytyy kitkakompensaation arvon MD32520 ja kitkakompensoinnin aikavakion MD32540 perusteella.
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, on ensin tarkistettava, onko mekaaninen voimansiirto hyvä, ovatko nopeussilmukan vahvistus ja integrointiaika kohtuullisia. Liiallinen staattisen kitkan kompensointi voi vaikuttaa negatiivisesti pinnan laatuun.

Kuva 7 Kitkakompensaation viite
viisi
epilogi
CNC-työstökoneet ovat täydellinen orgaaninen kokonaisuus, ja mekaanisten, sähköisten ja hydraulisten järjestelmien ohjaus on yhteydessä toisiinsa ja vaikuttaa toisiinsa. Siksi pyöreysvirheeseen vaikuttavia tekijöitä analysoitaessa ja ratkaistaessa tulee olla kokonaiskonsepti ja kokemus, ja havaitsemiseen, analysointiin ja diagnosointiin tulee tehdä useita näkökohtia, kunnes vian perimmäinen syy on tunnistettu.