تحلیل و راه‌حل‌های مشکل حرکت نامنظم مختصات ماشین ابزار در مراکز ماشینکاری
در زمینه پردازش مکانیکی، عملکرد پایدار ماشین‌های مرکز ماشینکاری نقش حیاتی در کیفیت محصول و راندمان تولید ایفا می‌کند. با این حال، نقص در حرکت نامنظم مختصات ماشین ابزار هر از گاهی رخ می‌دهد و مشکلات زیادی را برای اپراتورها ایجاد می‌کند و همچنین ممکن است منجر به حوادث جدی در تولید شود. در ادامه، بحث عمیقی در مورد مسائل مربوط به حرکت نامنظم مختصات ماشین ابزار در مراکز ماشینکاری انجام شده و راه‌حل‌های عملی ارائه خواهد شد.
I. پدیده و شرح مسئله
در شرایط عادی، هنگامی که یک دستگاه مرکز ماشینکاری پس از هومینگ در هنگام راه اندازی، برنامه‌ای را اجرا می‌کند، مختصات و موقعیت ابزار ماشین می‌تواند صحیح باقی بماند. با این حال، پس از اتمام عملیات هومینگ، اگر ابزار ماشین به صورت دستی یا با چرخ دستی کار کند، انحرافاتی در نمایش مختصات قطعه کار و مختصات ابزار ماشین ظاهر می‌شود. به عنوان مثال، در یک آزمایش میدانی، پس از هومینگ در هنگام راه اندازی، محور X ابزار ماشین به صورت دستی 10 میلی متر حرکت داده می‌شود و سپس دستورالعمل G55G90X0 در حالت MDI اجرا می‌شود. اغلب مشاهده می‌شود که موقعیت واقعی ابزار ماشین با موقعیت مختصات مورد انتظار مغایرت دارد. این ناسازگاری ممکن است به صورت انحراف در مقادیر مختصات، خطا در جهت حرکت ابزار ماشین یا انحراف کامل از مسیر از پیش تعیین شده ظاهر شود.
دوم. تجزیه و تحلیل علل احتمالی نقص
(۱) عوامل مونتاژ مکانیکی
دقت مونتاژ مکانیکی مستقیماً بر دقت نقاط مرجع ماشین ابزار تأثیر می‌گذارد. اگر در طول فرآیند مونتاژ ماشین ابزار، اجزای انتقال هر محور مختصات به درستی نصب نشوند، مانند وجود شکاف در تناسب بین پیچ و مهره، یا مشکلاتی در نصب ریل راهنما که غیر موازی یا غیر عمود است، ممکن است انحرافات جابجایی اضافی در طول کار ماشین ابزار رخ دهد و در نتیجه باعث تغییر نقاط مرجع شود. این تغییر ممکن است در طول عملیات هومینگ ماشین ابزار به طور کامل اصلاح نشود و سپس منجر به پدیده حرکت نامنظم مختصات در عملیات دستی یا اتوماتیک بعدی شود.
(II) خطاهای پارامتر و برنامه‌نویسی
- جبران ابزار و تنظیم مختصات قطعه کار: تنظیم نادرست مقادیر جبران ابزار باعث ایجاد انحراف بین موقعیت واقعی ابزار در طول فرآیند ماشینکاری و موقعیت برنامه‌ریزی شده می‌شود. به عنوان مثال، اگر مقدار جبران شعاع ابزار خیلی بزرگ یا خیلی کوچک باشد، ابزار هنگام برش قطعه کار از مسیر کانتور از پیش تعیین شده منحرف می‌شود. به طور مشابه، تنظیم نادرست مختصات قطعه کار نیز یکی از دلایل رایج است. هنگامی که اپراتورها سیستم مختصات قطعه کار را تنظیم می‌کنند، اگر مقدار صفر آفست نادرست باشد، تمام دستورالعمل‌های ماشینکاری مبتنی بر این سیستم مختصات باعث می‌شوند که ابزار ماشین به موقعیت اشتباه حرکت کند و در نتیجه نمایش مختصات آشفته شود.
- خطاهای برنامه‌نویسی: سهل‌انگاری در طول فرآیند برنامه‌نویسی نیز ممکن است منجر به مختصات غیرطبیعی ماشین ابزار شود. به عنوان مثال، خطاهای ورودی مقادیر مختصات هنگام نوشتن برنامه‌ها، استفاده نادرست از قالب‌های دستورالعمل یا منطق برنامه‌نویسی غیرمنطقی ناشی از سوءتفاهم در فرآیند ماشینکاری. به عنوان مثال، هنگام برنامه‌نویسی درون‌یابی دایره‌ای، اگر مختصات مرکز دایره به طور نادرست محاسبه شود، ماشین ابزار هنگام اجرای این بخش از برنامه در مسیر اشتباه حرکت می‌کند و باعث می‌شود مختصات ماشین ابزار از محدوده طبیعی منحرف شود.
(III) رویه‌های عملیاتی نامناسب
- خطاها در حالت‌های اجرای برنامه: هنگامی که برنامه تنظیم مجدد می‌شود و سپس مستقیماً از یک بخش میانی بدون در نظر گرفتن کامل وضعیت فعلی ابزار ماشین و مسیر حرکت قبلی آن شروع می‌شود، ممکن است منجر به هرج و مرج در سیستم مختصات ابزار ماشین شود. از آنجا که برنامه بر اساس منطق و شرایط اولیه خاصی در طول فرآیند عملیات اجرا می‌شود، شروع اجباری از یک بخش میانی ممکن است این پیوستگی را مختل کند و محاسبه صحیح موقعیت مختصات فعلی را برای ابزار ماشین غیرممکن سازد.
- اجرای مستقیم برنامه پس از عملیات ویژه: پس از اجرای عملیات ویژه مانند "قفل ابزار ماشین"، "مقدار مطلق دستی" و "وارد کردن چرخ دستی"، اگر تنظیم مجدد مختصات مربوطه یا تأیید وضعیت انجام نشود و برنامه مستقیماً برای ماشینکاری اجرا شود، به راحتی می‌توان مشکل حرکت نامنظم مختصات را ایجاد کرد. به عنوان مثال، عملیات "قفل ابزار ماشین" می‌تواند حرکت محورهای ابزار ماشین را متوقف کند، اما نمایش مختصات ابزار ماشین همچنان طبق دستورالعمل‌های برنامه تغییر خواهد کرد. اگر برنامه مستقیماً پس از باز کردن قفل اجرا شود، ابزار ماشین ممکن است طبق تفاوت‌های مختصات اشتباه حرکت کند. پس از حرکت دستی ابزار ماشین در حالت "مقدار مطلق دستی"، اگر برنامه بعدی به درستی آفست مختصات ناشی از حرکت دستی را مدیریت نکند، منجر به هرج و مرج مختصات خواهد شد. اگر همگام‌سازی مختصات هنگام بازگشت به عملکرد خودکار پس از عملیات "وارد کردن چرخ دستی" به خوبی انجام نشود، مختصات ابزار ماشین نیز غیرطبیعی ظاهر می‌شوند.
(IV) تأثیر اصلاح پارامتر NC
هنگام تغییر پارامترهای NC، مانند قرینه‌سازی، تبدیل بین سیستم‌های متریک و امپریال و غیره، اگر عملیات نادرست باشد یا تأثیر تغییر پارامتر بر سیستم مختصات ماشین ابزار به طور کامل درک نشود، ممکن است منجر به حرکت نامنظم مختصات ماشین ابزار نیز شود. به عنوان مثال، هنگام انجام عملیات قرینه‌سازی، اگر محور قرینه‌سازی و قوانین تبدیل مختصات مربوطه به درستی تنظیم نشده باشند، ماشین ابزار هنگام اجرای برنامه‌های بعدی طبق منطق قرینه‌سازی اشتباه حرکت می‌کند و موقعیت ماشینکاری واقعی را کاملاً خلاف موقعیت مورد انتظار قرار می‌دهد و نمایش مختصات ماشین ابزار نیز آشفته خواهد شد.
III. راهکارها و اقدامات متقابل
(۱) راه‌حل‌هایی برای مشکلات مونتاژ مکانیکی
اجزای انتقال مکانیکی ابزار ماشین، از جمله پیچ‌ها، ریل‌های راهنما، کوپلینگ‌ها و غیره را مرتباً بازرسی و نگهداری کنید. بررسی کنید که آیا فاصله بین پیچ و مهره در محدوده معقولی است یا خیر. اگر فاصله خیلی زیاد باشد، می‌توان با تنظیم پیش‌بار پیچ یا تعویض قطعات فرسوده آن را حل کرد. برای ریل راهنما، از صحت نصب آن اطمینان حاصل کنید، صافی، موازی بودن و عمود بودن سطح ریل راهنما را بررسی کنید و در صورت وجود انحراف، تنظیمات یا تعمیرات را به موقع انجام دهید.
در طول فرآیند مونتاژ ماشین ابزار، الزامات فرآیند مونتاژ را به شدت رعایت کنید و از ابزارهای اندازه‌گیری با دقت بالا برای تشخیص و کالیبراسیون دقت مونتاژ هر محور مختصات استفاده کنید. به عنوان مثال، از تداخل‌سنج لیزری برای اندازه‌گیری و جبران خطای گام پیچ استفاده کنید و از یک تراز الکترونیکی برای تنظیم تراز و عمود بودن ریل راهنما استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که ماشین ابزار در طول مونتاژ اولیه از دقت و پایداری بالایی برخوردار است.
در طول فرآیند مونتاژ ماشین ابزار، الزامات فرآیند مونتاژ را به شدت رعایت کنید و از ابزارهای اندازه‌گیری با دقت بالا برای تشخیص و کالیبراسیون دقت مونتاژ هر محور مختصات استفاده کنید. به عنوان مثال، از تداخل‌سنج لیزری برای اندازه‌گیری و جبران خطای گام پیچ استفاده کنید و از یک تراز الکترونیکی برای تنظیم تراز و عمود بودن ریل راهنما استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که ماشین ابزار در طول مونتاژ اولیه از دقت و پایداری بالایی برخوردار است.
(II) اصلاح خطاهای پارامتر و برنامه‌نویسی
برای خطاهای مربوط به جبران ابزار و تنظیم مختصات قطعه کار، اپراتورها باید قبل از ماشینکاری، مقادیر جبران ابزار و پارامترهای تنظیم سیستم مختصات قطعه کار را به دقت بررسی کنند. شعاع و طول ابزار را می‌توان با ابزارهایی مانند پیش تنظیم کننده‌های ابزار به طور دقیق اندازه‌گیری کرد و مقادیر صحیح را می‌توان به سیستم کنترل ابزار ماشین وارد کرد. هنگام تنظیم سیستم مختصات قطعه کار، باید روش‌های مناسب تنظیم ابزار، مانند تنظیم آزمایشی ابزار برش و تنظیم ابزار لبه یاب، اتخاذ شود تا از دقت مقدار صفر آفست اطمینان حاصل شود. در همین حال، در طول فرآیند نوشتن برنامه، قطعات مربوط به مقادیر مختصات و دستورالعمل‌های جبران ابزار را به طور مکرر بررسی کنید تا از خطاهای ورودی جلوگیری شود.
در زمینه برنامه‌نویسی، آموزش و بهبود مهارت برنامه‌نویسان را تقویت کنید تا درک عمیقی از فرآیند ماشینکاری و سیستم دستورالعمل ماشین ابزار داشته باشند. هنگام نوشتن برنامه‌های پیچیده، تجزیه و تحلیل فرآیند و برنامه‌ریزی مسیر کافی انجام دهید و محاسبات مختصات کلیدی و استفاده از دستورالعمل‌ها را بارها و بارها تأیید کنید. می‌توان از نرم‌افزار شبیه‌سازی برای شبیه‌سازی اجرای برنامه‌های نوشته شده استفاده کرد تا خطاهای برنامه‌نویسی احتمالی از قبل کشف شوند و خطرات هنگام کار واقعی روی ماشین ابزار کاهش یابد.
در زمینه برنامه‌نویسی، آموزش و بهبود مهارت برنامه‌نویسان را تقویت کنید تا درک عمیقی از فرآیند ماشینکاری و سیستم دستورالعمل ماشین ابزار داشته باشند. هنگام نوشتن برنامه‌های پیچیده، تجزیه و تحلیل فرآیند و برنامه‌ریزی مسیر کافی انجام دهید و محاسبات مختصات کلیدی و استفاده از دستورالعمل‌ها را بارها و بارها تأیید کنید. می‌توان از نرم‌افزار شبیه‌سازی برای شبیه‌سازی اجرای برنامه‌های نوشته شده استفاده کرد تا خطاهای برنامه‌نویسی احتمالی از قبل کشف شوند و خطرات هنگام کار واقعی روی ماشین ابزار کاهش یابد.
(III) استانداردسازی رویه‌های عملیاتی
به شدت از مشخصات عملیاتی ابزار ماشین پیروی کنید. پس از تنظیم مجدد برنامه، اگر لازم باشد از یک بخش میانی شروع به کار کنید، ابتدا لازم است موقعیت مختصات فعلی ابزار ماشین تأیید شود و عملیات تنظیم مختصات یا مقداردهی اولیه لازم طبق منطق و الزامات فرآیند برنامه انجام شود. به عنوان مثال، می‌توان ابتدا ابزار ماشین را به صورت دستی به یک موقعیت ایمن منتقل کرد و سپس عملیات هومینگ را اجرا کرد یا سیستم مختصات قطعه کار را تنظیم مجدد کرد تا اطمینان حاصل شود که ابزار ماشین قبل از اجرای برنامه در حالت شروع صحیح قرار دارد.
پس از اجرای عملیات ویژه مانند «قفل ابزار ماشین»، «مقدار مطلق دستی» و «وارد کردن چرخ دستی»، ابتدا باید عملیات تنظیم مجدد مختصات یا بازیابی حالت مربوطه انجام شود. به عنوان مثال، پس از باز کردن قفل «قفل ابزار ماشین»، ابتدا باید یک عملیات هومینگ اجرا شود یا ابزار ماشین به صورت دستی به یک موقعیت صحیح شناخته شده منتقل شود و سپس برنامه قابل اجرا باشد. پس از حرکت دستی ابزار ماشین در حالت «مقدار مطلق دستی»، مقادیر مختصات در برنامه باید بر اساس میزان حرکت اصلاح شوند یا مختصات ابزار ماشین قبل از اجرای برنامه به مقادیر صحیح بازنشانی شوند. پس از اتمام عملیات «وارد کردن چرخ دستی»، لازم است اطمینان حاصل شود که افزایش مختصات چرخ دستی می‌تواند به درستی با دستورالعمل‌های مختصات در برنامه مرتبط شود تا از پرش یا انحراف مختصات جلوگیری شود.
پس از اجرای عملیات ویژه مانند «قفل ابزار ماشین»، «مقدار مطلق دستی» و «وارد کردن چرخ دستی»، ابتدا باید عملیات تنظیم مجدد مختصات یا بازیابی حالت مربوطه انجام شود. به عنوان مثال، پس از باز کردن قفل «قفل ابزار ماشین»، ابتدا باید یک عملیات هومینگ اجرا شود یا ابزار ماشین به صورت دستی به یک موقعیت صحیح شناخته شده منتقل شود و سپس برنامه قابل اجرا باشد. پس از حرکت دستی ابزار ماشین در حالت «مقدار مطلق دستی»، مقادیر مختصات در برنامه باید بر اساس میزان حرکت اصلاح شوند یا مختصات ابزار ماشین قبل از اجرای برنامه به مقادیر صحیح بازنشانی شوند. پس از اتمام عملیات «وارد کردن چرخ دستی»، لازم است اطمینان حاصل شود که افزایش مختصات چرخ دستی می‌تواند به درستی با دستورالعمل‌های مختصات در برنامه مرتبط شود تا از پرش یا انحراف مختصات جلوگیری شود.
(IV) عملیات محتاطانه اصلاح پارامتر NC
هنگام تغییر پارامترهای NC، اپراتورها باید دانش و تجربه حرفه‌ای کافی داشته باشند و معنای هر پارامتر و تأثیر تغییر پارامتر بر عملکرد ابزار ماشین را کاملاً درک کنند. قبل از تغییر پارامترها، از پارامترهای اصلی نسخه پشتیبان تهیه کنید تا در صورت بروز مشکل، بتوان آنها را به موقع بازیابی کرد. پس از تغییر پارامترها، یک سری آزمایش، مانند آزمایش‌های خشک و آزمایش‌های تک مرحله‌ای، انجام دهید تا مشاهده کنید که آیا وضعیت حرکت ابزار ماشین و نمایش مختصات طبیعی است یا خیر. در صورت مشاهده هرگونه ناهنجاری، فوراً عملیات را متوقف کنید، ابزار ماشین را مطابق با پارامترهای پشتیبان به حالت اولیه خود برگردانید و سپس فرآیند و محتوای تغییر پارامتر را با دقت بررسی کنید تا مشکلات را پیدا کرده و اصلاحات را انجام دهید.
به طور خلاصه، حرکت نامنظم مختصات ماشین ابزار در مراکز ماشینکاری یک مشکل پیچیده است که عوامل متعددی را در بر می‌گیرد. در طول استفاده روزانه از ماشین ابزارها، اپراتورها باید یادگیری و تسلط خود را بر ساختار مکانیکی ماشین ابزارها، تنظیمات پارامترها، مشخصات برنامه‌نویسی و رویه‌های عملیاتی تقویت کنند. هنگام مواجهه با مشکل حرکت نامنظم مختصات، باید با آرامش آن را تجزیه و تحلیل کنند، از علل احتمالی ذکر شده در بالا شروع کنند، به تدریج بررسی کرده و راه‌حل‌های مربوطه را اتخاذ کنند تا اطمینان حاصل شود که ماشین ابزار می‌تواند به عملکرد عادی بازگردد، کیفیت ماشینکاری و راندمان تولید را بهبود بخشد. در همین حال، تولیدکنندگان ماشین ابزار و تکنسین‌های تعمیر و نگهداری نیز باید به طور مداوم سطح فنی خود را بهبود بخشند، فرآیندهای طراحی و مونتاژ ماشین ابزارها را بهینه کنند و تجهیزات پردازش پایدارتر و قابل اعتمادتر و خدمات پشتیبانی فنی کاملی را در اختیار کاربران قرار دهند.