生産時には、CNC工作機械の異常な加工精度で故障が発生することがよくあります。このような障害は非常に隠されており、診断が困難です。このタイプの障害の主な理由は次のとおりです。
- 1）工作機械の送り単位が変更または変更された
- 2）工作機械の各軸のゼロオフセット（NULLOFFSET）が異常
- 3）軸方向のバックラッシュ（BACKLASH）が異常
- 4）モーターの運転状態が異常である、つまり電気部品と制御部品が故障している
- 5）さらに、処理プログラムのプログラミング、ツールの選択、および人的要因も、異常な処理精度を引き起こす可能性があります。
1.システムパラメータが変更または変更されました
システムパラメータには、主に工作機械の送りユニット、ゼロオフセット、バックラッシュなどが含まれます。たとえば、SIEMENSおよびFANUC CNCシステムには、メトリックとインチの2つのフィードユニットがあります。工作機械の修理中の一部の処理は、ゼロオフセットとギャップの変化に影響を与えることがよくあります。障害が処理された後、タイムリーに調整および変更する必要がありますが、一方で、深刻な機械的摩耗または接続の緩みのために、パラメータの測定値も変化する可能性があります。工作機械の処理精度の要件を満たすために、それに応じてパラメータを変更する必要があります。
2.機械的故障による異常な加工精度
THM6350横型マシニングセンターはFANUC0i-MACNCシステムを採用しています。蒸気タービンブレードをフライス加工する過程で、突然、Z軸の送りが異常であり、少なくとも1 mmの切断エラー（Z方向のオーバーカット）が発生していることがわかりました。調査の結果、突然故障が発生したことがわかりました。ジョグおよびMDI動作モードでは、各軸は正常に動作し、基準点の戻りは正常です。アラームプロンプトは表示されず、電気制御部分のハード障害の可能性が排除されます。分析では、以下の側面を1つずつ確認する必要があると考えています。
- （1）工作機械の精度が異常なときに実行されている加工プログラムセグメント、特に工具長補正、校正、加工座標系（G54〜G59）の計算を確認してください。
- （2）ジョグモードでは、Z軸を繰り返し動かし、視覚、触覚、聴覚で動作状態を診断したところ、Z方向の動作音、特に高速ジョグが異常で、ノイズが目立ちました。これから判断すると、機械には隠れた危険があるかもしれません。
- （3）工作機械のZ軸の精度を確認してください。 MPGジェネレーターを使用してZ軸を移動し（MPG比を1×100ギアに設定します。つまり、モーターは各ステップで0.1mmフィードします）、ダイヤルインジケーターでZ軸の動きを観察します。一方向の移動精度が正常に保たれた後は、正の移動を起点とし、MPGが1ステップ変化するたびに、機械のZ軸移動の実際の距離d = d1 = d2 = d3 … = 0.1mmとなり、モーターが正常に動作し、位置決め精度が良好であることを示します。工作機械の実際の移動変位への復帰は、次の4段階に分けることができます。①工作機械の移動距離d1> d = 0.1mm（傾きが1より大きい）;②d= 0.1mm>; d2> d3（傾きが1より小さい）と表示されます。 ③機械工具機構は実際には動かず、最も標準的なバックラッシュを示します。④機械工具の移動距離はMPGの所定の値に等しく（傾きは1に等しい）、機械工具は通常の動きに戻ります。
- バックラッシュ（パラメータ1851）をどのように補正しても、その特徴は次のとおりです。第3段階での補正に加えて、特に第1段階で他の変更が存在し、工作機械の加工精度に深刻な影響を及ぼします。補正では、ギャップ補正が大きいほど、①項の移動距離が大きくなることがわかります。
上記の検査を分析すると、CNC技術者のトレーニングでは、いくつかの理由が考えられます。1つはモーターの異常、もう1つは機械的な故障、3つ目は特定のギャップがあることです。さらに故障を診断するために、モーターと親ねじを完全に外し、モーターと機械部品をそれぞれチェックしてください。モーターは正常に動作しており、機械部品の診断では、手でネジを回すと、最初の戻り動作に非常に明らかな空虚感があることがわかります。通常の状況では、ベアリングの整然としたスムーズな動きを感じることができるはずです。分解・検査の結果、ベアリングが実際に破損しており、1個のボールが脱落していることが判明しました。交換後、工作機械は正常に戻りました。
3.工作機械の電気的パラメータが最適化されていません。モーターが異常に動作しています。
FANUC0-MJCNCシステムを搭載したCNC縦型フライス盤。加工工程中に、異常なX軸精度が見つかりました。検査の結果、X軸に一定の隙間があり、始動時にモーターが不安定であることがわかりました。 X軸モーターに手で触れると、モーターの揺れが激しく感じられ、発進・停止時の目立たず、JOGモードの方が目立ちます。
分析によると、故障の原因は2つあり、1つは大きな機械的バックラッシュであり、もう1つはX軸モーターの異常動作です。 FANUCシステムのパラメータ機能を使用してモーターをデバッグします。まず、既存のギャップを補正し、サーボゲインパラメータとNパルス抑制機能パラメータを調整し、X軸モーターのジッターを除去し、工作機械の加工精度を正常に戻しました。
4.機械位置ループが異常であるか、制御ロジックが正しくない
TH61140ボーリングおよびミリングマシンマシニングセンターであるCNCシステムは、完全閉ループ制御モードのFANUC18iです。加工中に、工作機械のY軸の精度が異常であることが判明しました。最小精度誤差は約0.006mm、最大誤差は1.400mmに達する可能性があります。検査中に、工作機械は必要に応じてG54ワーク座標系を設定しました。 MDIモードで、G54座標系のプログラム「G90G54Y80F100; M30;」を実行します。スタンバイベッドの実行後にディスプレイに表示されるマシン座標値は「-1046.605」であり、この値を記録します。次に、手動モードで、工作機械のY軸を他の位置にジョグし、MDIモードで上記のステートメントを再度実行します。スタンバイベッドが停止した後、この時点での機械座標のデジタル表示値は、最初の値と同じ「-1046.992」であることがわかります。最初の実行後の数値の表示値の差は0.387mmです。同じ方法で、Y軸を別の位置に移動し、文を繰り返し実行すると、デジタル表示の表示値が不確定になります。ダイヤルインジケーターでY軸を検出したところ、実際の機械位置の誤差はデジタル表示の誤差と基本的に同じであることが判明したため、Y軸の繰り返し位置決め誤差が大きすぎたことが原因でした。 Y軸のバックラッシュと位置決め精度を注意深く確認し、補正しますが、効果はありません。したがって、グレーティングルーラーとシステムパラメーターに問題があるのではないかと思われますが、このような大きなエラーが発生したときに、対応するアラームメッセージが表示されないのはなぜですか。さらに詳しく調べてみると、この軸は垂直軸であることがわかりました。Y軸を緩めると、主軸台が落下し、許容範囲外になります。
工作機械のPLCロジック制御プログラムを変更しました。つまり、Y軸が解放されたときに、最初にY軸イネーブルをロードしてから、Y軸を解放します。クランプするときは、最初に軸をクランプしてから、軸の有効化が削除されます。調整後、機械の故障は解決しました。
