Поиск и устранение основных механических неисправностей станков с ЧПУ
До начала:
Опирайтесь на здравый смысл
Много неисправностей легко устранить, если верно оценить ситуацию. Во всех операциях станка участвуют программа, инструмент и оснастка. Все три составляющие должны быть изучены до определения причины неисправности. Если при сверлении отверстия возникает вибрация из-за того, что инструмент имеет слишком большой вылет, не ожидайте, что станок сам устранит проблему. Если зажимное приспособление деформирует деталь, точность станка ни при чем. Не удивляйтесь смещению отверстия, если не было выполнено центровочное отверстие.
Прежде всего определите причину
Многие механики начинают разбирать станок до того, как выявят неисправность, надеясь, что обнаружат ее в ходе работы. Нам известно, что больше половины всех деталей, возвращаемых нам по гарантии, находятся в рабочем состоянии. Если шпиндель не вращается, помните, что шпиндель связан с редуктором, связанным с двигателем шпинделя, который подключен к системе питания шпинделя, подключенной к плате ввода/вывода, управляемой MOCON (контроллер двигателя), который управляется процессором. Вывод таков: не заменяйте привод шпинделя, если лопнул ремень. Сначала найдите проблему, а не заменяйте все, что легко заменить.
Не пытайтесь ремонтировать станок на скорую руку
В станке имеются сотни параметров, проводов, выключателей и т.д., которые можно изменить. Не начинайте наобум менять части и параметры. Есть вероятность, что после замены частей, вы не сможете правильно установить их или при их установке сломаете что-либо еще. Предположим, например, что вы меняете плату процессора. Сначала нужно выгрузить все параметры, отсоединить десяток разъемов, заменить плату, все подключить, загрузить, а если по ошибке согнуть один контакт, ничего не заработает. При работе на станке всегда учитывайте риск случайного его повреждения в любое время. Недорогая мера предосторожности – проверить подозрительную часть перед ее физической заменой. Чем меньше работ вы выполняете на станке, тем лучше.
Настоящее руководство содержит информацию о горизонтально-фрезерных станках, токарных станках и вертикально-фрезерных станках:
Обозначение гориз используется для указания горизонтально-фрезерных станков.
Обозначение токар используется для указания токарных станков.
Обозначение верт используется для указания вертикально-фрезерных станков.
Вибрация
Оценка вибрация весьма субъективна, что в неявных случаях затрудняет определение факта неисправности.
В очевидных случаях – это определение источника. Вибрацию также нужно отличать от шума, например от изношенного подшипника. Мы будем считать, что вибрация – это то, что можно ощутить, касаясь рукой крышек шпинделя, кольца шпинделя и подтвердить циферблатным индикатором. Для примерного определения можно взять циферблатный индикатор на магнитном держателе, установить его на 10 дюймов между столом и корпусом шпинделя и наблюдать за показаниями. Показания более .001" указывает на чрезмерную вибрацию. Два обычных источника шума – это приводы шпинделя и подачи. Многие жалобы о вибрации, точности, и качестве обработки можно приписать неправильным действиям при механообработке, например, некачественными или поврежденными инструментами, с неправильной скоростью или подачей, с неисправной крепежной оснасткой.
Прежде чем делать вывод, что станок неисправен, убедитесь, что соблюдаются все правила механообработки.
Эти признаки не возникают сами по себе (например, станок, имеющий люфт, может сильно вибрировать, что снизит качество обработки поверхности). Чтобы получить полную картину неполадки, нужно объединить все признаки.
Станок вибрирует при вращении шпинделя без резания. Иногда только на некоторых RPM (ОБ /МИН)
Если сам шпиндель вызывает вибрацию станка, это обычно вызывается тем, что система ременной передачи/шкивов или кулачки патрона на токарном станке не сцентрированы.
Станок вибрирует при перемещении оси маховичком толчковой подачи
Система управления Haas использует кривые ускорения с высоким коэффициентом. Эта вибрация при толчковом перемещении говорит о том, что двигатели подачи пытаются быстро выполнить команды маховичка толчковой подачи. Если это представляет проблему, используйте меньшее разрешение маховичка. Вы заметите, что вибрация больше при отдельных щелчках, чем при быстром вращении маховичка, это нормально.
Станок при резании сильно вибрирует
Это может вызываться рядом факторов. Вообще говоря, наименее жестким элементом при резании является инструмент, потому что его габариты малы. Любой режущий инструмент будет вибрировать при работе в режиме, превышающем его прочность на растяжение. Чтобы убедиться, что станок не является источником проблемы, нужно проверить шпиндель и люфт осей, как указано в следующих разделах. Как только установлено, что режим механообработки не является источником вибрации, проверьте как станок режет при пробном прогоне. Перемещайте оси по одной, без вращения шпинделя, и затем вращайте шпиндель, не перемещая осей. Определите, исходит ли вибрация от головки шпинделя или от оси.
Точность
Перед выполнением любого технического обслуживания необходимо проверить снижение точности.
Проверьте следующее:
Убедитесь, что перед началом обработки деталей станок был достаточно прогрет. Это устранит погрешности позиционирования, вызываемые тепловым расширением шариковых винтов (см. раздел «Тепловое расширение»).
Никогда не используйте цанговый индикатор для линейных измерений. Такие индикаторы измеряют по дуге и на больших расстояниях дают синус/косинусные погрешности.
Не используйте магнитные держатели в качестве точных опор для измерений. Сильный разгон/торможение оси может вызвать их смещение.
Не устанавливайте магнитные держатели/контрольные точки на штампованные панели станка.
Не устанавливайте магнитные держатели на фиксаторы шпинделя (фрезерные станки).
Не проверяйте точность/повторяемость индикатором с большим вылетом.
Убедитесь, что контрольные индикаторы и упоры совершенно жестки и установлены на ровных обработанных поверхностях литых деталей корпуса (например, на головке шпинделя, на торце шпинделя или на столе).
Не используйте ускоренную подачу для достижения положения при проверке точности. Индикатор может испытать сотрясение и дать неправильные показания. Для лучшего результата используйте позиционирование со скоростью 5-10 дюймов в минуту.
Перепроверьте предполагаемую неполадку с помощью другого индикатора или способа контроля.
Убедитесь, что индикатор параллелен проверяемой оси, чтобы избежать тангенциальных погрешностей показаний.
Если точность вызывает сомнения, перед использованием сверла рабочей длины выполните центровочные отверстия.
Если установлено, что источником неполадки не является режим механообработки, определите, что именно станок делает не так, как нужно.
Фрезерные станки
Станок не интерполирует круглые отверстия
Убедитесь, что станок горизонтален (см. инструкции по установке).
Проверьте люфт (раздел "Снятие и шарикового винта" и справочное руководство).
Отверстия в детали не выполняются прямолинейно
Убедитесь, что станок установлен горизонтально (см. справочное руководство).
Проверьте перпендикулярность оси Z.
Некруглость выполняемых станком отверстий
Убедитесь, что станок установлен горизонтально (см. справочное руководство).
Проверьте перпендикулярность станка (см. раздел "Замена тяги").
Некруглость или смещение выполняемых отверстий
Проверьте тепловое расширение шарикового винта (см. раздел «Тепловое расширение»).
Шпиндель непараллелен оси Z. Проверьте перпендикулярность станка ("Замена тяги").
Станок смещает отверстия
Проверяют тепловое расширение шарикового винта (см. раздел "Тепловое расширение").
Убедитесь, что станок установлен горизонтально (см. справочное руководство).
Проверьте люфт (см. справочное руководство).
Проверьте перпендикулярность оси Х к оси Y.
Станок оставляет большие ступеньки при использовании торцово-цилиндрической фрезы
Убедитесь, что станок установлен горизонтально (см. справочное руководство).
Проверьте перпендикулярность станка (см. раздел "Замена тяги").
Диаметр фрезы слишком велик для глубины резания.
Неточная глубина сверления
Проверяют тепловое расширение шарикового винта (см. раздел "Тепловое расширение").
Проверьте гидравлическую систему балансира. Убедитесь в отсутствии аномального шума в системе противовеса, течей масла (особенно на штуцерах и на фильтре сверху на цилиндре), заедания цилиндра.
Токарные станки
Некруглость по диаметру
Некруглость по диаметру
Убедитесь, что выбраны правильные инструмент и режим механообработки. Некруглость отверстий редко вызывается неисправностью подшипников шпинделя, гораздо чаще это вызвано отклонением инструмента.
Неверный диаметр по оси Х
Неверный диаметр по оси Х
Убедитесь, что измерительная головка установлена правильно (настройки и т.д.).
Убедитесь, что коррекции на инструмент задана правильно. Имейте в виду, что необходимо выбрать систему координат (FANUC, YASNAC, HAAS), перед настройкой инструментов.
Убедитесь, что параметр 254, Spindle Center, задан правильно.
Проверьте тепловое расширение шарикового винта оси Х (см. раздел "Тепловое расширение").
Центровочные отверстия деформированы
Убедитесь, что инструмент надежно закреплен.
Убедитесь, что параметр 254, Spindle Center, задан правильно.
Проверьте юстировку шпинделя по гнезду револьверной головки. Юстировка может быть нарушена из-за аварии или неправильной регулировки.
Проверьте тепловое расширение шарикового винта оси Х (см. раздел "Тепловое расширение").
Конусность торцов деталей
Юстировка клина может быть нарушена из-за удара.
Проверьте настройку инструмента. Обработка длинных деталей без поддержки может вызвать конусность торцов.
Проверьте тепловое расширение шарикового винта (см. раздел «Тепловое расширение»).
Конусность отверстий
Конусность отверстий
Убедитесь, что выбраны правильные инструмент и режим механообработки. Отверстия будут конусными, если инструмент не подходит для выполнения операции, выбраны неверные скорость и подача, или охлаждающая жидкость не попадает к режущему инструменту.
В редких случаях, юстировка шпинделя может быть нарушена из-за аварии.
Убедитесь что, торец револьверной головки параллелен оси Х.
Конусность по наружному диаметру (O.D.)
Конусность по наружному диаметру (O.D.)
Проверьте настройку инструмента. Обработка длинных деталей без поддержки может вызвать конусность по наружному диаметру.
Проверьте настройку задней бабки. Чрезмерное усилие крепления на задней бабке может деформировать детали.
Нарушена юстировка шпинделя по оси Z (непараллельность).
Измените программу. Уменьшите глубину чернового прохода и чистового прохода, чтобы уменьшить отклонение детали.
Остаток материала после обработки торца детали
Остаток материала после обработки торца детали
Убедитесь, что используется соответствующий инструмент.
Убедитесь, что юстировка револьверной головки по перемещениям по оси X в норме.
Убедитесь, что параметр 254, Spindle Center, задан правильно.
Качество обработки
Плохое качество обработки
Проверьте люфт (раздел "Снятие и установка шарикового винта").
Проверьте состояние инструмента и шпинделя.
Вертикальные и горизонтальные фрезерные станки
Проверьте вибрацию редуктора.
Проверьте шпиндель на отказ.
Проверьте состояние двигателей сервопривода подачи.
Убедитесь, что станок установлен горизонтально (см. справочное руководство).
Токарные станки
Проверьте юстировку револьверной головки.
Убедитесь, что револьверная головка зажата.
Убедитесь, что инструмент надежно закреплен.
Проверьте инструмент на вибрацию или недостаток жесткости.
Проверьте балансировку патрона, детали и оправки.
Тепловое расширение
Тепловое расширение
Возможный источник погрешностей позиционирования и точности - тепловое расширение шариковых винтов. По мере прогрева станка шариковые винты расширяются по всем линейным осям, что ведет к погрешностям позиционирования и точности (или неточной глубине сверления для вертикальных и горизонтальных станков). Это крайне важно при работах, требующих высокой точности, при обработке нескольких деталей без изменения настроек или при обработке одной детали с несколькими настройками.
ПРИМЕЧАНИЕ: На станках, оборудованных линейными шкалами, тепловое расширение не повлияет на позиционирование станка или точность.
Однако, несмотря на это, рекомендуется, чтобы станок был прогрет перед обработкой деталей. Расширение шарикового винта всегда происходит в направлении от двигателя. Тепловое расширение шарикового винта токарного станка будет более заметно по оси X, так как при резании погрешности будут удваиваться на диаметр.
Проверьте тепловое расширение
Есть много способов проверить проблему. Следующая процедура служит для проверки теплового расширения шарикового винта оси Х (закрепленного в обратном направлении на токарном станке) на не разогретом станке:
Установите станок в начало координат. В режиме MDI (ручной ввод данных) нажмите Posit (позиции) и Page Down (следующая страница) до страницы Oper (оператор).
Выполните перемещение к положению смещения (например, X-15.0" Y-8.0" для верт. и гориз.). Выберите ось X и нажмите клавишу Origin (исходное положение) обнуления. Выберите ось Y для фрезерных станков и обнулите ее.
Нажмите кнопку "Offset" (коррекция), затем перейдите вниз к G110 (или любой неиспользованной коррекции).
Переместите курсор на Х и один раз нажмите Part Zero Set (установка нуля детали) чтобы задать X0, затем нажмите снова и задайте Y0. На токарном станке один раз нажмите Z Face Meas (замер торца).
4. Введите следующую программу. Она начнется в новом исходном положении, выполнит ускоренное перемещение на 10 дюймов в направлении Х, на последних .25 дюймах выполнит подачу со скоростью 10 дюймов/мин., а затем повторит перемещение Х.
G00 G110 X0 Y0;
X10.0;
G01 X10.25 F10. ;
M99;
Чтобы установить индикатор, выполните программу в режиме Single Block (один блок), и остановите ее, когда X будет в положении 10.25" (или конце его заданного перемещения для токарных станков). Фрезерные станки:Установите магнитный держатель на столе так, чтобы наконечник индикатора касался корпуса шпинделя по оси Х для вертикально и горизонтально фрезерных станков. Токарные станки:
Установите его на фиксирующем кольце шпинделя или на другой жесткой поверхности так, чтобы наконечник индикатора касался револьверной головки на оси X, и обнулите его.
Выйдите из режима Single Block (один блок), и выполняйте программу несколько минут. Снова войдите в режим Single Block (один блок), остановите программу, когда X будет в положении 10.25" для вертикальных и горизонтальных или начале перемещения для токарных станков, и снимите окончательные показания с индикатора. Разница в положении X указывает на проблему теплового расширения.
ПРИМЕЧАНИЕ : Убедитесь, что индикатор установлен правильно, как указано в разделе "Точность". Ошибки установки нередко принимаются за тепловое расширение.
При необходимости можно написать похожую программу для проверки теплового расширения по осям Y и Z.
Решения
Так как имеется много переменных, которые влияют на тепловое расширение, например, температура воздуха в цеху и скорости подачи в программе, трудно дать одно решение всех проблем.
Проблемы теплового расширения можно устранить, выполняя программу прогрева в течение примерно 20 минут перед обработкой деталей на станке. Наиболее эффективным способом прогрева является выполнение текущей программы со смещением положения по Z до детали для токарных станков или выше детали стола при "резании воздуха" шпинделем для вертикальных и горизонтальных станков. Это позволит шариковым винтам прогреться до нормальной температуры и стабилизироваться. Когда станок достиг рабочей температуры, расширение шариковых винтов прекратится, если не давать им остыть.
Каждый раз после простоя станка должна выполняться программа прогрева.
Компенсация теплового расширения
При нормальной эксплуатации в обрабатываемых деталях могут появляться небольшие погрешности из-за теплового расширения шариковых винтов. Шариковые винты изготавливаются из стали, коэффициент расширения которой составляет 11 миллионных дюйма на градус Цельсия.
Система управления Haas имеет встроенные функции электронной коррекции расширения шарикового винта. Эта компенсация работает путем оценки нагрева винта на основании величины перемещения по длине винта и измеряется от двигателя. Если нужно, в настройки могут вноситься изменения. Пользователь может точно настроить эту компенсацию на 30% в сторону уменьшения или увеличения при помощи настроек 158, 159 и 160. Если размер детали слишком велик, уменьшите величину компенсации для соответствующей оси. Например, увеличивая значение в настройке 158 "X Screw Thermal Comp%" может увеличить величину термокомпенсации.
Часто используемые сокращения
AC - Переменный ток
AMP - Ампер
УАСС - Устройство автоматической смены спутников
АЗД - Автоматический загрузчик деталей
ASCII - Американский стандартный код обмена информацией
АУСИ - Автоматическое устройство смены инструмента
ATC FWD - (АУСИ вперед) Прямое направление автоматического устройства смены инструмента
ATC REV - Реверс автоматического устройства смены инструмента
AWG - Американский сортамент проволоки и проводов
BHCS - Винт с полукруглой головкой
BT - Британская машиностроительная система (общее значение)
CAD - Система автоматического проектирования (САПР)
CAM - Система автоматизированного производства (автоматизированная механическая обработка)
CAT-5 - Кабель категории 5
CB - Автоматический выключатель
CC - Кубический сантиметр
ПРЧС - Против часовой стрелки
CFM - Кубических футов в минуту
ЧПУ - Числовое программное управление
CNCR SPINDLE - Шпиндель совмещенного выполнения операций с координатным перемещением
CRC - Цифра контроля с помощью циклического избыточного кода
ЭЛТ - Электронно-лучевая трубка
CT - Инструменты Катерпиллер
CTS - Готовность к приему
ПЧС - По часовой стрелке
DB - Тяга
DC - Постоянный ток
DGNOS - Диагностика
DHCP - Протокол динамической конфигурации хоста
DIR - Каталог
ГЧПУ - Групповое ЧПУ, Групповое числовое программное управление
DOS - Дисковая операционная система
DTE - Терминальное оборудование
ENA CNVR - Включение транспортера
EOB - Конец блока
EOF - Конец файла
EPROM - Стираемое программируемое ПЗУ (СППЗУ)
E-STOP - Аварийная остановка
FHCS - Винт с плоской головкой
ft - Фут
FU - Предохранитель
FWD - Вперед
GA - Калибр
HHB - Болт с шестигранной головкой
л. с. - Лошадиная сила
HS - Серия горизонтальных обрабатывающих центров
ID - Внутренний диаметр
IGBT - Биполярный транзистор с изолированным затвором
in - Дюйм
I/O PCB - Печатная плата ввода/вывода
LAN - Локальная сеть
lb - Фунт
ЖКИ - Дисплей на жидких кристаллах
LED - Светодиод
LO CLNT - Низкое давление СОЖ
LOW AIR PR - Нижнее давление воздуха
LVPS - Низковольтный источник питания
MB - Мегабайт (1 миллион)
MCD RLY BRD - Релейная плата команд кода М
MDI - Ручной ввод данных
MEM - Память
M-FIN - Конец команд кода М
мм - Миллиметр
MOCON - Контроллер двигателя
MOTIF - Интерфейс двигателя
MSG - Сообщение
MSHCP - Винт с метрической головкой под шестигранный ключ