異常な加工精度の原因は隠蔽性が高く、診断が困難です。今回は4大診断原則と5大診断法をまとめました。全部知っているかどうか見てみましょう。
1. 加工精度異常の原因
主な理由は 5 つあります。工作機械の送りユニットが改造または変更されている。工作機械の各軸のゼロオフセットが異常である。アキシアル逆すきまが異常である。モーターの動作状態が異常、つまり電気部品や制御部品が異常である。ネジ、ベアリング、シャフトカップリング、その他のコンポーネントなどの機械的故障。また、加工プログラムの作成や工具の選択、人的要因によっても加工精度に異常が生じる場合があります。
2. CNC工作機械の故障診断の原理
1. 最初に外部、次に内部 CNC 工作機械は、機械、油圧、電気を統合した工作機械であるため、その故障の発生もこれら 3 つに反映されます。メンテナンス担当者は、まず外側から内側まで一つ一つ確認し、勝手に開封したり分解したりしないようにしてください。そうしないと、故障が拡大し、工作機械の精度が低下し、性能が低下します。
2. 最初に機械的、次に電気的 一般的に言えば、機械的故障の検出は容易ですが、CNC システムの故障の診断はより困難です。トラブルシューティングを行う前に、まず機械的な障害を取り除くことに注意してください。これにより、多くの場合、半分の労力で 2 倍の結果を達成できます。
3. 最初に静的、次に動的。まず、工作機械の電源をオフにした静止状態で、理解、観察、テスト、分析を通じて、非破壊的な故障であることを確認してから、工作機械の電源をオンにします。動作条件下で、故障を見つけるために動的観察、検査、テストが実行されます。破壊的な障害の場合は、電源を入れる前に危険を取り除く必要があります。
4. 最初は単純で、次に複雑になります。複数の障害が絡み合ってカバーされており、現時点で着手することが難しい場合は、簡単な問題を最初に解決し、次により困難な問題を解決する必要があります。簡単な問題が解決されると、難しい問題も簡単になることがよくあります。
3. CNC工作機械の故障診断方法
1. 直感的な方法：（見て、嗅いで、聞いて、感じて）尋ねる - 工作機械の故障現象、加工条件など。外観 - CRT アラーム情報、アラーム表示灯、変形、発煙、コンデンサなどの部品の焼け、プロテクタのトリップなど。聞いてください - 異常な音。臭い - 電気部品の焦げた臭いやその他の臭い。接触 - 熱、振動、接触不良など
2. パラメータの検査方法: パラメータは通常 RAM に保存されます。場合によっては、バッテリー電圧の不足、長期にわたるシステム電源障害、または外部干渉により、パラメーターの損失や混乱が発生することがあります。関連するパラメータをチェックし、障害の特性に従って修正する必要があります。
3. 切り分け方法: 故障の中には、CNC 部品、サーボ システム、機械部品のいずれが原因であるかを区別するのが難しいものがあります。絶縁法がよく使われます。
4. 同種交換方式 故障が疑われるテンプレートを同機能の予備ボードと交換するか、同機能のテンプレートまたはユニットを交換します。
5. 関数プログラムのテスト方法 G、M、S、T 関数のすべての命令について、いくつかの小さなプログラムを作成します。障害を診断する場合、これらのプログラムを実行して機能の欠如を判断できます。
（画像出典：Angke Machine Tool）
IV.加工精度異常の診断と治療例
1. 機械の故障により加工精度が異常になる
故障現象: SV-1000 立形マシニング センターはフランク システムを使用しています。コンロッド金型の加工中、突然Z軸送りに異常が発生し、1mm以上の切削誤差（Z方向のオーバーカット）が発生していることが判明した。
故障診断：調査の結果、突然故障が発生したことが判明しました。工作機械はインチング動作しており、各軸は手動データ入力モードで正常に動作し、基準点も正常に戻り、アラームも発生せず、電気制御部のハードフォールトの可能性は排除されました。次の点を 1 つずつ確認する必要があります。
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、加工座標系の校正と計算を確認してください (G54-G59)。
インチングモードでは、Z軸を繰り返し移動させ、その動作状態を視覚、触覚、聴覚で診断します。 Z軸の動作音が異常で、特に急激なインチング音が顕著であることが分かりました。このことから、機械に危険が潜んでいる可能性があると判断できます。
工作機械のZ軸精度を確認してください。手回しパルス発生器を使用して Z 軸を移動し (倍率を 1×100 に設定します。つまり、モーターはステップごとに 0.1 mm 送ります)、ダイヤルインジケータを使用して Z 軸の動きを観察します。 Z軸。一方向の動きが正常のままになった後、正の動きが開始点として扱われます。パルサーの各ステップで、工作機械の Z 軸が移動する実際の距離 d は、d です。1=d2=d3=……=0.1mm, indicating that the motor runs well and the positioning accuracy is also good. The change in the actual movement displacement of the returning machine tool can be divided into four stages: (1) The machine tool movement distance d1>d=0.1mm (slope greater than 1); (2) It is shown as d1=0.1mm>d2>d3 (傾きが 1 未満); (3) 工作機械の機構部は実際には動かず、最も標準的な逆すきまを示します。 (4) 工作機械の移動距離がパルサ定数（傾き＝１）となり、工作機械は通常の動作に戻ります。逆すきまをどのように補正しても、その特性は、(3) 段階での補正を除いて、他の段階での変化は基準に基づいて変化します。 ただし、特に (1) 段階ではギャップが存在し、加工精度に重大な影響を与えます。工作機械の。補正中に、ギャップ補正が大きいほど、段階 (1) で移動する距離が大きくなることがわかりました。
上記の検査を分析した結果、いくつかの原因が考えられます。1 つはモーターの異常、2 つ目は機械的な故障、3 つ目はリードスクリューに隙間があることです。故障をさらに診断するために、モーターとリードスクリューが完全に切り離され、モーターと機械部品がそれぞれチェックされます。検査の結果、モーターは正常に動作していることがわかりました。機械部品の診断の結果、リードスクリューを手で回すと戻り始めに大きな抜け感があることが判明しました。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が感じられるはずです。
故障対応：分解検査の結果、確かにベアリングが損傷しており、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。
2. 制御ロジックの誤りによる加工精度の異常
故障現象：上海の工作機械メーカー製マシニングセンタ、システムはフランクです。加工プロセス中に、工作機械の X 軸精度が異常であることが判明し、最小精度誤差は 0.008mm、最大精度誤差は 1.2mm でした。故障診断: 検査中、工作機械は必要に応じて G54 ワーク座標系を設定します。手動データ入力モードでは、G54 座標系でプログラム「GOOG90G54X60.OY70.OF150; M30;」を実行します。工作機械の運転終了後、ディスプレイに表示される機械座標値は(X軸)「-1025.243」となります。この値を記録します。次に、手動モードで工作機械を他の位置にジョグし、先ほどのプログラムセグメントを再度手動データ入力モードで実行します。工作機械が停止すると、工作機械の座標値は「-1024.891」となり、前回の実行後の値と0.352mm異なっていることがわかります。同様にX軸を別の位置に移動してプログラムセグメントを繰り返し実行しますが、ディスプレイに表示される値が異なります（不安定）。ダイヤル インジケータを使用して X 軸を注意深くチェックし、機械的位置の実際の誤差がデジタル ディスプレイに表示される誤差と基本的に一致していることを確認します。したがって、故障の原因は、X 軸の繰り返し位置決め誤差が大きすぎることにあると考えられます。 X軸の逆すきまと位置決め精度を確認し、誤差値を再補正しても効果はありません。したがって、格子定規とシステムパラメータに問題があると考えられます。しかし、これほど大きなエラーが発生しているのに、対応するアラーム情報が表示されないのはなぜでしょうか?さらに調査すると、この軸は垂直軸であることがわかりました。 X軸を放すと主軸箱が落下し、エラーが発生します。
障害処理: 工作機械の PLC ロジック制御プログラムが変更されました。つまり、X 軸が解放されると、最初に X 軸がロードされ、次に X 軸が解放されます。 X 軸がクランプされる場合、まず X 軸がクランプされ、次にイネーブルが解除されます。調整後、工作機械の故障は解消しました。
3. 工作機械の位置異常による加工精度の異常
故障現象: 北京 KND-10M システムを搭載した杭州製の立型 CNC フライス盤。ジョグまたはマシニングプロセス中に、Z 軸に異常が発見されました。
故障診断：検査の結果、Z軸の上下動が不均一でノイズがあり、一定の隙間があることが判明しました。モーター起動時、インチングモードでZ軸が上昇する際に不安定な異音や力の不均一があり、モーターの揺れが大きくなったように感じますが、下に移動しても、それほど明らかに揺れません。停止しても揺れませんが、処理中はそれがより顕著になります。解析によると、不具合の原因は3つあります。1つはネジの逆すきまが大きいこと、2つはネジの逆すきまが大きいことです。 2つ目は、Z軸モーターの異常動作です。 3つ目は、不均一な力によってプーリーが損傷したことです。ただし、注意すべき点は、停止時の揺れがなく、上下の動きも不均一であるため、モーターの異常動作の問題は除外できることです。したがって、最初に機械部品が診断され、診断テストプロセスでは異常は検出されず、許容範囲内に収まります。消去法で考えると、残る問題はベルトだけです。ベルトをテストしたところ、ベルトはつい最近交換したばかりであることが判明しましたが、慎重にベルトをテストしたところ、ベルトの内側に程度の差はあるが損傷していることが判明しました。不均一な力が原因であることは明らかです。原因は何ですか?診断の結果、モーターの配置に問題があることが判明しました。つまり、クランプの角度位置が非対称であるため、不均一な力が発生していました。
障害処理: モーターを再取り付けし、角度を調整し、距離 (モーターのベアリングと Z 軸) を測定するだけで、ベルトの両側 (長さ) が均一になる必要があります。これにより、Z 軸の上下の不均一な動きやノイズやジッター現象が解消され、Z 軸の処理が正常に戻ります。
4. システムパラメータが最適化されておらず、モーターが異常に動作する
異常な加工精度を引き起こすシステムパラメータには、主に工作機械の送り単位、ゼロオフセット、逆クリアランスなどが含まれます。たとえば、Frank CNC システムにはメートル法とインチ法の 2 つの送り単位があります。工作機械の修理では、局所的な加工がゼロオフセットやクリアランスの変更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は、適時に調整と変更を行う必要があります。一方、深刻な機械的磨耗や接続位置の緩みにより、パラメータの実測値も変化する可能性があります。工作機械の加工精度の要件を満たすために、パラメータを適宜変更する必要があります。
障害現象: 北京 KND-10M システムを搭載した杭州製の立型 CNC フライス盤。加工中にX軸の精度が異常であることが判明しました。
故障診断：検査の結果、X軸に一定の隙間があり、起動時にモーターが不安定であることが判明しました。 X 軸モーターを手で触ったとき、モーターが強く引っ張られているように感じましたが、特にインチング モードで停止すると、それはわかりませんでした。分析によると、失敗の原因は 2 つあります。1 つはネジのバックラッシが大きいことです。もう 1 つは、X 軸モーターが異常に動作していることです。
障害処理: KND-10M システムのパラメータ関数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、次にサーボシステムパラメータとパルス抑制機能パラメータを調整して、X 軸モータのジッタを除去し、工作機械の加工精度を正常に戻します。
