Análise e Soluções para o Problema de Movimento Errático de Coordenadas de Máquinas-Ferramenta em Centros de Usinagem
Na área de processamento mecânico, a operação estável das máquinas de centros de usinagem desempenha um papel vital na qualidade do produto e na eficiência da produção. No entanto, o mau funcionamento causado pelo movimento errático das coordenadas da máquina-ferramenta ocorre ocasionalmente, causando muitos problemas para os operadores e podendo também levar a acidentes graves na produção. A seguir, discutiremos em profundidade as questões relacionadas ao movimento errático das coordenadas da máquina-ferramenta em centros de usinagem e apresentaremos soluções práticas.
I. Fenômeno e Descrição do Problema
Em circunstâncias normais, quando uma máquina de centro de usinagem executa um programa após o retorno à posição inicial na inicialização, as coordenadas e a posição da máquina-ferramenta podem permanecer corretas. No entanto, após a conclusão da operação de retorno à posição inicial, se a máquina-ferramenta for operada manualmente ou por volante, desvios aparecerão na exibição das coordenadas da peça e da máquina-ferramenta. Por exemplo, em um experimento de campo, após o retorno à posição inicial na inicialização, o eixo X da máquina-ferramenta é movido manualmente em 10 mm e, em seguida, a instrução G55G90X0 é executada no modo MDI. Frequentemente, verifica-se que a posição real da máquina-ferramenta é inconsistente com a posição de coordenadas esperada. Essa inconsistência pode se manifestar como desvios nos valores das coordenadas, erros na direção do movimento da máquina-ferramenta ou um desvio completo da trajetória predefinida.
II. Análise de Possíveis Causas de Avarias
(I) Fatores de Montagem Mecânica
A precisão da montagem mecânica afeta diretamente a precisão dos pontos de referência da máquina-ferramenta. Se, durante o processo de montagem da máquina-ferramenta, os componentes de transmissão de cada eixo de coordenadas não forem instalados corretamente, como folgas no encaixe entre o parafuso e a porca, ou problemas com a instalação do trilho-guia não paralelo ou não perpendicular, podem ocorrer desvios de deslocamento adicionais durante a operação da máquina-ferramenta, causando o deslocamento dos pontos de referência. Esse deslocamento pode não ser completamente corrigido durante a operação de retorno à posição inicial da máquina-ferramenta, levando ao fenômeno de movimento errático das coordenadas em operações manuais ou automáticas subsequentes.
(II) Erros de Parâmetros e Programação
- Compensação da Ferramenta e Configuração das Coordenadas da Peça: A configuração incorreta dos valores de compensação da ferramenta causará desvios entre a posição real da ferramenta durante o processo de usinagem e a posição programada. Por exemplo, se o valor de compensação do raio da ferramenta for muito grande ou muito pequeno, a ferramenta se desviará da trajetória de contorno predeterminada ao cortar a peça. Da mesma forma, a configuração incorreta das coordenadas da peça também é um dos motivos comuns. Quando os operadores definem o sistema de coordenadas da peça, se o valor de deslocamento zero for impreciso, todas as instruções de usinagem baseadas neste sistema de coordenadas farão com que a máquina-ferramenta se mova para a posição errada, resultando em uma exibição de coordenadas caótica.
- Erros de Programação: Negligência durante o processo de programação também pode levar a coordenadas anormais da máquina-ferramenta. Por exemplo, erros de entrada de valores de coordenadas ao escrever programas, uso incorreto de formatos de instruções ou lógica de programação irracional causada por mal-entendidos do processo de usinagem. Por exemplo, ao programar uma interpolação circular, se as coordenadas do centro do círculo forem calculadas incorretamente, a máquina-ferramenta se moverá na trajetória errada ao executar este segmento do programa, fazendo com que as coordenadas da máquina-ferramenta se desviem da faixa normal.
(III) Procedimentos de operação inadequados
- Erros nos Modos de Execução do Programa: Quando o programa é reiniciado e iniciado diretamente a partir de uma seção intermediária sem considerar completamente o estado atual da máquina-ferramenta e sua trajetória de movimento anterior, isso pode levar ao caos no sistema de coordenadas da máquina-ferramenta. Como o programa é executado com base em certas lógicas e condições iniciais durante o processo de operação, iniciar forçadamente a partir de uma seção intermediária pode interromper essa continuidade e impossibilitar que a máquina-ferramenta calcule corretamente a posição de coordenadas atual.
- Execução Direta do Programa Após Operações Especiais: Após a execução de operações especiais como "Bloqueio da Máquina-Ferramenta", "Valor Absoluto Manual" e "Inserção de Volante", se a redefinição de coordenadas ou a confirmação de status correspondentes não forem realizadas e o programa for executado diretamente para usinagem, também é fácil causar o problema de movimento errático das coordenadas. Por exemplo, a operação de "Bloqueio da Máquina-Ferramenta" pode interromper o movimento dos eixos da máquina-ferramenta, mas a exibição das coordenadas da máquina-ferramenta ainda mudará de acordo com as instruções do programa. Se o programa for executado diretamente após o desbloqueio, a máquina-ferramenta pode se mover de acordo com as diferenças de coordenadas incorretas; após mover manualmente a máquina-ferramenta no modo "Valor Absoluto Manual", se o programa subsequente não lidar corretamente com o deslocamento de coordenadas causado pelo movimento manual, isso levará ao caos das coordenadas; se a sincronização das coordenadas não for bem feita ao retornar para a operação automática após a operação de "Inserção de Volante", coordenadas anormais da máquina-ferramenta também aparecerão.
(IV) Influência da modificação dos parâmetros NC
Ao modificar parâmetros NC, como espelhamento, conversão entre sistemas métrico e imperial, etc., se as operações forem inadequadas ou o impacto da modificação de parâmetros no sistema de coordenadas da máquina-ferramenta não for totalmente compreendido, isso também pode levar a movimentos erráticos das coordenadas da máquina-ferramenta. Por exemplo, ao realizar uma operação de espelhamento, se o eixo de espelhamento e as regras de transformação de coordenadas relacionadas não estiverem definidos corretamente, a máquina-ferramenta se moverá de acordo com a lógica de espelhamento incorreta ao executar programas subsequentes, tornando a posição de usinagem real completamente oposta à esperada, e a exibição das coordenadas da máquina-ferramenta também se tornará caótica.
III. Soluções e Contramedidas
(I) Soluções para Problemas de Montagem Mecânica
Inspecione e faça a manutenção regular dos componentes de transmissão mecânica da máquina-ferramenta, incluindo parafusos, trilhos-guia, acoplamentos, etc. Verifique se a folga entre o parafuso e a porca está dentro de uma faixa razoável. Se a folga for muito grande, pode ser resolvida ajustando a pré-carga do parafuso ou substituindo as peças desgastadas. Para o trilho-guia, certifique-se de sua precisão de instalação, verifique a planura, o paralelismo e a perpendicularidade da superfície do trilho-guia e faça ajustes ou reparos em tempo hábil se houver desvios.
Durante o processo de montagem da máquina-ferramenta, siga rigorosamente os requisitos do processo de montagem e utilize ferramentas de medição de alta precisão para detectar e calibrar a precisão de montagem de cada eixo coordenado. Por exemplo, utilize um interferômetro a laser para medir e compensar o erro de passo do parafuso e um nível eletrônico para ajustar o nivelamento e a perpendicularidade do trilho-guia, garantindo alta precisão e estabilidade da máquina-ferramenta durante a montagem inicial.
Durante o processo de montagem da máquina-ferramenta, siga rigorosamente os requisitos do processo de montagem e utilize ferramentas de medição de alta precisão para detectar e calibrar a precisão de montagem de cada eixo coordenado. Por exemplo, utilize um interferômetro a laser para medir e compensar o erro de passo do parafuso e um nível eletrônico para ajustar o nivelamento e a perpendicularidade do trilho-guia, garantindo alta precisão e estabilidade da máquina-ferramenta durante a montagem inicial.
(II) Correção de Erros de Parâmetros e Programação
Em caso de erros na compensação da ferramenta e na configuração das coordenadas da peça, os operadores devem verificar cuidadosamente os valores de compensação da ferramenta e os parâmetros de configuração do sistema de coordenadas da peça antes da usinagem. O raio e o comprimento da ferramenta podem ser medidos com precisão por ferramentas como pré-ajustadores de ferramentas, e os valores corretos podem ser inseridos no sistema de controle da máquina-ferramenta. Ao configurar o sistema de coordenadas da peça, métodos apropriados de configuração da ferramenta devem ser adotados, como a configuração da ferramenta de corte de teste e a configuração da ferramenta com localizador de aresta, para garantir a precisão do valor de deslocamento zero. Ao mesmo tempo, durante o processo de escrita do programa, verifique repetidamente as peças que envolvem os valores de coordenadas e as instruções de compensação da ferramenta para evitar erros de entrada.
Em termos de programação, fortalecer o treinamento e o aprimoramento das habilidades dos programadores para que eles tenham um profundo conhecimento do processo de usinagem e do sistema de instruções da máquina-ferramenta. Ao escrever programas complexos, realizar análises de processo e planejamento de trajetória suficientes, e verificar repetidamente os cálculos de coordenadas principais e o uso das instruções. Softwares de simulação podem ser usados para simular a execução dos programas escritos, a fim de detectar possíveis erros de programação com antecedência e reduzir os riscos durante a operação real da máquina-ferramenta.
Em termos de programação, fortalecer o treinamento e o aprimoramento das habilidades dos programadores para que eles tenham um profundo conhecimento do processo de usinagem e do sistema de instruções da máquina-ferramenta. Ao escrever programas complexos, realizar análises de processo e planejamento de trajetória suficientes, e verificar repetidamente os cálculos de coordenadas principais e o uso das instruções. Softwares de simulação podem ser usados para simular a execução dos programas escritos, a fim de detectar possíveis erros de programação com antecedência e reduzir os riscos durante a operação real da máquina-ferramenta.
(III) Padronizar Procedimentos Operacionais
Siga rigorosamente as especificações de operação da máquina-ferramenta. Após a reinicialização do programa, caso seja necessário iniciar a execução a partir de uma seção intermediária, é necessário primeiro confirmar a posição atual das coordenadas da máquina-ferramenta e realizar os ajustes de coordenadas ou operações de inicialização necessários de acordo com a lógica e os requisitos de processo do programa. Por exemplo, a máquina-ferramenta pode ser movida manualmente para uma posição segura e, em seguida, a operação de retorno à posição inicial pode ser executada, ou o sistema de coordenadas da peça pode ser reiniciado para garantir que a máquina-ferramenta esteja no estado inicial correto antes da execução do programa.
Após executar operações especiais como "Bloqueio da Máquina-Ferramenta", "Valor Absoluto Manual" e "Inserção de Volante", as operações de redefinição de coordenadas ou recuperação de estado correspondentes devem ser realizadas primeiro. Por exemplo, após desbloquear o "Bloqueio da Máquina-Ferramenta", uma operação de retorno à posição inicial deve ser executada primeiro ou a máquina-ferramenta deve ser movida manualmente para uma posição correta conhecida, e então o programa pode ser executado; após mover manualmente a máquina-ferramenta no modo "Valor Absoluto Manual", os valores de coordenadas no programa devem ser corrigidos de acordo com a quantidade de movimento ou as coordenadas da máquina-ferramenta devem ser redefinidas para os valores corretos antes de executar o programa; após a conclusão da operação de "Inserção de Volante", é necessário garantir que os incrementos de coordenadas do volante possam ser conectados corretamente com as instruções de coordenadas no programa para evitar saltos ou desvios de coordenadas.
Após executar operações especiais como "Bloqueio da Máquina-Ferramenta", "Valor Absoluto Manual" e "Inserção de Volante", as operações de redefinição de coordenadas ou recuperação de estado correspondentes devem ser realizadas primeiro. Por exemplo, após desbloquear o "Bloqueio da Máquina-Ferramenta", uma operação de retorno à posição inicial deve ser executada primeiro ou a máquina-ferramenta deve ser movida manualmente para uma posição correta conhecida, e então o programa pode ser executado; após mover manualmente a máquina-ferramenta no modo "Valor Absoluto Manual", os valores de coordenadas no programa devem ser corrigidos de acordo com a quantidade de movimento ou as coordenadas da máquina-ferramenta devem ser redefinidas para os valores corretos antes de executar o programa; após a conclusão da operação de "Inserção de Volante", é necessário garantir que os incrementos de coordenadas do volante possam ser conectados corretamente com as instruções de coordenadas no programa para evitar saltos ou desvios de coordenadas.
(IV) Operação cautelosa de modificação de parâmetros NC
Ao modificar os parâmetros NC, os operadores devem possuir conhecimento e experiência profissional suficientes e compreender plenamente o significado de cada parâmetro e o impacto da modificação dos parâmetros na operação da máquina-ferramenta. Antes de modificar os parâmetros, faça backup dos parâmetros originais para que possam ser restaurados a tempo caso ocorram problemas. Após a modificação dos parâmetros, realize uma série de testes, como testes de simulação e testes de passo único, para observar se o estado de movimento da máquina-ferramenta e a exibição das coordenadas estão normais. Se forem encontradas anormalidades, interrompa imediatamente a operação, restaure a máquina-ferramenta ao seu estado original de acordo com os parâmetros de backup e, em seguida, verifique cuidadosamente o processo e o conteúdo da modificação dos parâmetros para descobrir os problemas e fazer as correções.
Em resumo, o movimento errático das coordenadas da máquina-ferramenta em centros de usinagem é um problema complexo que envolve múltiplos fatores. Durante o uso diário das máquinas-ferramenta, os operadores devem fortalecer seu aprendizado e domínio da estrutura mecânica das máquinas-ferramenta, configurações de parâmetros, especificações de programação e procedimentos operacionais. Ao se depararem com o problema do movimento errático das coordenadas, eles devem analisá-lo calmamente, partindo das possíveis causas mencionadas acima, verificando gradualmente e tomando as soluções correspondentes para garantir que a máquina-ferramenta possa retornar à operação normal, melhorar a qualidade da usinagem e a eficiência da produção. Enquanto isso, os fabricantes de máquinas-ferramenta e os técnicos de manutenção também devem aprimorar continuamente seus níveis técnicos, otimizar os processos de projeto e montagem das máquinas-ferramenta e fornecer aos usuários equipamentos de processamento mais estáveis e confiáveis e serviços de suporte técnico perfeitos.