Haben Sie sich jemals gefragt, warum Ihre CNC-Maschine immer wieder ausfällt? Von Kollisionsunfällen bis hin zu elektrischen Ausfällen - CNC-Maschinen stehen vor zahlreichen betrieblichen Herausforderungen. Dieser Artikel befasst sich mit den häufigsten Problemen und bietet praktische Lösungen, um einen reibungslosen Betrieb Ihrer Maschinen zu gewährleisten. Tauchen Sie ein, um wichtige Tipps zur Fehlerbehebung zu entdecken und zu erfahren, wie Sie kostspielige Ausfallzeiten vermeiden und die optimale Leistung Ihrer CNC-Maschinen aufrechterhalten können.
(1) Inhärente Fehler von CNC-Werkzeugmaschinen haben ihren Ursprung in Faktoren innerhalb der Werkzeugmaschine selbst, unabhängig von äußeren Umgebungsbedingungen. Diese Fehler machen den Großteil der Fehlfunktionen von CNC-Werkzeugmaschinen aus und betreffen typischerweise:
- Verschleiß und Ermüdung mechanischer Komponenten (z. B. Lager, Zahnräder, Kugelumlaufspindeln)
- Beeinträchtigung elektronischer Systeme (z. B. Platinenfehler, Sensorfehlfunktionen)
- Software-Störungen oder Firmware-Probleme
- Probleme mit dem Schmierungssystem
- Ausfälle des Kühlmittelsystems
- Probleme mit der Spindel (z. B. Unwucht, Lagerverschleiß)
(2) Externe Ausfälle von CNC-Werkzeugmaschinen werden durch Faktoren verursacht, die nicht in der Konstruktion der Maschine begründet sind. Dazu können gehören:
- Probleme mit der Stromversorgung: Spannungsschwankungen, falsche Phasenfolge oder unsymmetrische dreiphasige Einspeisung
- Umweltfaktoren: erhöhte Umgebungstemperatur, Vorhandensein korrosiver Gase, übermäßige Luftfeuchtigkeit, Staubansammlung
- Mechanische Störungen: externe Vibrationen durch nahegelegene Geräte oder Bautätigkeiten
- Elektromagnetische Störungen: durch elektrische Geräte oder Stromleitungen in der Nähe
- Netzwerkbezogene Probleme: für Maschinen, die an zentrale Steuerungssysteme oder Cloud-basierte Plattformen angeschlossen sind
(3) Menschliche Faktoren stellen eine bedeutende Untergruppe der externen Fehlerursachen dar, insbesondere in der Anfangsphase des Maschineneinsatzes. Studien zeigen, dass im ersten Betriebsjahr mehr als ein Drittel aller Maschinenausfälle auf unsachgemäße Handhabung durch unerfahrene Bediener zurückzuführen ist. Diese vom Menschen verursachten Ausfälle können die Folge sein von:
- Falsche Maschineneinstellung oder Werkzeuginstallation
- Unsachgemäße Programmierung oder G-Code-Fehler
- Fehlinterpretation von Alarmen oder Fehlermeldungen
- Unzureichende vorbeugende Wartung
- Außerkraftsetzen von Sicherheitseinrichtungen oder Missachtung von Betriebsgrenzen
Wenn Sie auf ein solches Problem stoßen, sollten Sie zunächst den Ort des Geschehens absichern, sich darüber informieren, in welchem Zustand sich die Werkzeugmaschine befand, als der Fehler auftrat, und unterscheiden, ob es sich um die erste Bearbeitung oder mitten in der Bearbeitung handelte und welchen Status der Bediener zu diesem Zeitpunkt hatte.
Die Hauptgründe für diese Probleme sind folgende: Die Mitarbeiter vergessen, vor der ersten Bearbeitung zum Referenzpunkt zurückzukehren, oder die Werkzeugmaschine kehrt zwar zum Referenzpunkt zurück, aber der Bediener achtet nicht auf Fehlbedienungen. Eine weitere Ursache ist die falsche Eingabe von Daten bei der Änderung des Programms. Manche Bediener sind unvorsichtig und setzen das Werkstück verkehrt herum ein, was zu einer Kollision führt.
Es gibt viele Faktoren, die dazu führen, dass die Größe der Werkzeugmaschine die Toleranzen überschreitet.
Wenn bei der Bearbeitung die Größe der Oberfläche, die geometrische Form und die relative Position der Systemverbindungen zwischen ihnen jederzeit geändert werden, werden die Folgen im Werkstück deutlich, was zu Schwankungen in der Größe führt.
Im Folgenden wird der Fehler der Größenüberschreitung, der durch das Übertragungsspiel zwischen den Antriebssystemen in X- und Z-Richtung der CNC-Werkzeugmaschine verursacht wird, im Detail vorgestellt.
Im Allgemeinen ist die Arbeitsreihenfolge zuerst die elektrische und dann die mechanische. Messen Sie zunächst das Übertragungsspiel der X-Achse und der Z-Achse. Normalerweise ist die X-Achse ≤ 0,005 mm, die Z-Achse ≤ 0,01 mm.
Überschreitet er den oben genannten Standardwert, bedeutet dies, dass das Übertragungsspiel der X (Z)-Achse zu groß ist, was der Grund für die übergroßen Werkstückabmessungen ist. Die Abhilfe für dieses Problem besteht darin, eine Spielkompensation in der Systemumgebung durchzuführen.
Bei FANUC-Systemen stellen Sie ihn auf N 00N00 ein; bei Mori Seiki II NC-Systemen stellen Sie ihn auf N0000 N000 ein, und stellen Sie sicher, dass die Stromversorgung vor der Einstellung unterbrochen wird. Der Grenzwert für diesen Kompensationswert liegt im Bereich von (0,5 ~ 0,8), darüber hinaus besteht Gefahr.
Wenn das Übertragungsspiel zu groß ist, muss das mechanische Spiel eingestellt werden. Stellen Sie zunächst das Übertragungsspiel zwischen der Kugelumlaufspindel und dem Servomotor ein. Die Einstellmethode des Geräts variiert aufgrund der unterschiedlichen Geräte und Übertragungsmethoden.
Zu diesem Zeitpunkt können Sie sich auf die zufällige Gebrauchsanweisung beziehen. Stellen Sie dann die Lagerspiel der Kugelumlaufspindel, und der Grad der Einstellung sollte flexibel und gleichmäßig über den gesamten Hub sein, ohne Dämpfung.
Nach diesen Einstellungen ist es in der Regel erforderlich, den Spielausgleich wie oben beschrieben neu einzustellen.
Die Häufigkeit des Einsatzes der CNC-Drehmaschine kann als unübertroffen von anderen Komponenten der CNC-Maschine bezeichnet werden.
Aufgrund der schlechten Arbeitsbedingungen und der komplexen internen Struktur ist die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls daher besonders hoch.
Phänomen 1:
Die Werkzeugsäule dreht sich nicht (das System meldet im Allgemeinen einen Fehler bei der Werkzeughalterposition), und es gibt viele Gründe, die dazu führen können, dass sich die Werkzeugsäule nicht dreht.
Ursachenanalyse:
Nach der elektrischen Überlastung springt die Werkzeugsäule automatisch ab. Der 380V-Phasenfehler der Werkzeugsäule, denn die Werkzeugsäule kann sich nur im Uhrzeigersinn drehen, wenn sie sich dreht (es gibt einen Richtungspositionierungsmechanismus in der Werkzeugsäule), so dass, sobald die dreiphasige Stromphase falsch angeschlossen ist, der Elektromotor der Werkzeugsäule nach dem Einschalten rückwärts läuft und die Werkzeugsäule sich nicht drehen kann; die dreiphasige Stromversorgung des Elektromotors der Werkzeugsäule fehlt, und die 24-V-Stromversorgung, die für das Positionssignal der Werkzeugsäule verwendet wird, funktioniert nicht.
Die axiale Positionierungsplatte zerdrückte das Axialkugellager auf der zentralen Welle im Inneren des Werkzeugständers, so dass sich das Lager nicht mehr drehen konnte und der Elektromotor des Werkzeugständers den Werkzeugständer nicht mehr antreiben konnte.
Nach dem Ausbau der Teile wurde festgestellt, dass die Schrauben locker waren. Dies liegt daran, dass die durch die Drehung der Werkzeugsäule verursachten Vibrationen langfristige tangentiale Kräfte in positiver und negativer Richtung auf den Positionierschlüssel ausüben, was zu einer Beschädigung des Positionierschlüssels führt.
Die Positionierplatte und die Mutter bewegen sich nach unten und üben eine größere axiale Kraft auf das Lager aus, so dass es sich nicht mehr drehen kann.
Bei einem Ausfall der "Systemortungsplatte" in der Systemsteuerung sollte die "Systemortungsplatte" in der Lage sein, das Positionssignal der Werkzeugsäule zu erkennen, nachdem die Werkzeugsäule eingesetzt wurde.
Die Maßnahmen, die wir aus den oben genannten Gründen ergreifen können, sind: Austausch beschädigter Teile, Überprüfung der 24-V-Stromversorgung, Überprüfung des Starkstromkreises der Werkzeugsäule, Demontage der Werkzeugsäule, Einstellung des Axialspiels des Axiallagers, Austausch der "Systemaufnahmeplatte" usw.
(1) Ausfall des Referenzpunktes.
Das Versagen der Werkzeugmaschine, zum Referenzpunkt zurückzukehren, kann im Allgemeinen in zwei Arten unterteilt werden: nicht in der Lage, den Referenzpunkt zu finden (abzulenken) und nicht in der Lage, den Referenzpunkt zu finden.
Ersteres wird hauptsächlich durch die falsche Einstellung des Referenzpunktschalterblocks verursacht und muss nur nachjustiert werden.
In der Zubehörfabrik werden im Allgemeinen gerne kostengünstige CNC-Drehmaschinen verwendet, die zwar billig sind, deren Schutzmaßnahmen aber nicht sehr ideal sind, so dass das Phänomen der Stromkreisunterbrechung und des Kurzschlusses, das durch das Eindringen des Fahrschalters verursacht wird, häufig auftritt.
Der letztgenannte Fehlertyp wird durch die Ungültigkeit des Nullmarkierungsimpulssignals (einschließlich des nicht erzeugten oder bei der Übertragung und Verarbeitung verlorenen Signals) oder des vom Verzögerungsschalter bei der Rückkehr zum Referenzpunkt erzeugten Signals verursacht.
Um den Fehler zu beheben, muss man zunächst den Modus der Rückkehr der Werkzeugmaschine zum Referenzpunkt verstehen und dann eine Fehlervergleichsanalyse durchführen. Die Methode, die wir anwenden können, ist die Verwendung der "externen" und "internen" Methoden und der Signalverfolgung, um das fehlerhafte Teil zu finden.
Mit "intern" ist hier die Nullmarkierungsposition auf dem Gitternetzlineal oder die Nullmarkierungsposition des Impulsgebers gemeint.
Die Erkennung des Nullmarkierungsimpulssignals kann mit einem Oszilloskop überprüft werden; "extern" bezieht sich auf den außerhalb der Werkzeugmaschine installierten Block- und Referenzpunktschalter, der direkt auf das Vorhandensein oder Fehlen von Signalen mit dem CNC-System E/A-Statusanzeige der SPS-Schnittstelle.
(2) Nachlauf:
Wenn die Vorschubbewegung den durch den Soft/Hard-Endschalter oder den durch die Software eingestellten Soft-Grenzwert überschreitet, wird ein Überlaufalarm ausgelöst. In diesem Fall kann der Fehler behoben und der Alarm gemäß den Anweisungen des CNC-Systemhandbuchs gelöscht werden.
Bei der Herstellung von Drehmaschinen ist der Schlüssel zur Verbesserung der Bearbeitungseffizienz bei ein CNC Drehmaschine liegt darin, ob die verwendeten Werkzeugparameter korrekt sind.
Wenn die Werkzeugparameter vernünftig eingesetzt werden, kann nicht nur die Lebensdauer des Werkzeugs, sondern auch die Effizienz und Qualität der Bearbeitung verbessert werden.
Wenn die Werkzeugparameter nicht korrekt verwendet werden, wird nicht nur die Qualität des Werkstücks ernsthaft beeinträchtigt, sondern auch die Bediener müssen die Werkzeuge ständig wechseln, schärfen und ausrichten, wodurch die CNC-Drehmaschine nicht kontinuierlich arbeiten kann, was sich direkt auf die Produktionseffizienz auswirkt. Gleichzeitig werden auch die Kosten und Gewinne stark reduziert.
Daher ist der richtige Einsatz von Werkzeugen und Werkzeugparametern für die Drehbearbeitung sehr wichtig. Die Werkzeugparameter sollten auf der Grundlage spezifischer Drehmaschinen, spezifischer Werkzeuge und spezifischer bearbeiteter Materialien ausgewählt werden.
Häufig sollte die maximale Schnittgeschwindigkeit der Werkzeugparameter so gewählt werden, dass sie den Anforderungen der Bearbeitungsmaschinen entspricht, was der Verbesserung der Arbeitseffizienz förderlich ist.
Im Allgemeinen berechnet man die maximalen und am besten geeigneten Werkzeugparameter oder verwendet vernünftige mathematische Modelle, um die besten Werkzeugparameter zu testen.
Gleichzeitig können aufgrund der begrenzten Arten von Werkzeugen einige häufig verwendete Werkzeuge im Grunde mehr als 80% des gesamten Verarbeitungsvolumens erledigen.
Daher können wir auf der Grundlage der Eigenschaften der zu bearbeitenden Werkstoffe in einem kleinen Teil des Arbeitsvolumens angemessene Werkzeuge auswählen und die optimalen Schneidparameter für den tatsächlichen Betrieb ermitteln.
(1) Halten Sie sich strikt an die Standardbetriebsverfahren für CNC-Drehmaschinen und befolgen Sie die technischen Verfahren für bestimmte Produktions- und Bearbeitungsvorgänge. Sicherstellen, dass die Bediener angemessene Kleidung und persönliche Schutzausrüstung (PSA) tragen. Reinigen Sie regelmäßig den Arbeitsbereich und führen Sie routinemäßige Wartungsarbeiten an der Maschine durch, um eine sichere und effiziente Produktionsumgebung zu gewährleisten.
(2) Führen Sie vor der Aufnahme der Produktion eine umfassende Inspektion der CNC-Drehmaschine vor der Inbetriebnahme durch. Dabei sollten die Ausrichtung der Maschine, die Schmiersysteme, der Kühlmittelstand und der Zustand der Werkzeuge überprüft werden. Überprüfen Sie die Genauigkeit der Positioniersysteme der Maschine und stellen Sie sicher, dass alle Sicherheitsvorrichtungen korrekt funktionieren. Dieser proaktive Ansatz trägt dazu bei, eine optimale technische Leistung aufrechtzuerhalten und unerwartete Ausfallzeiten bei der Bearbeitung von Bauteilen zu vermeiden.
(3) Wenn Sie die CNC-Drehmaschine für eine bestimmte Bearbeitung einrichten, berücksichtigen Sie sorgfältig das Material, die Geometrie und die gewünschte Oberflächengüte des Werkstücks. Optimieren Sie die Schnittparameter, einschließlich Spindeldrehzahl, Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe, auf der Grundlage dieser Faktoren. Verwenden Sie CAM-Software (Computer Aided Manufacturing), um den Werkzeugweg zu simulieren und zu verfeinern, um die Zykluszeit zu minimieren und gleichzeitig die Teilequalität zu erhalten.
Kontinuierliche Überwachung der wichtigsten Leistungsindikatoren während der Bearbeitung, z. B. Schnittkräfte, Vibrationspegel und Werkzeugverschleiß. Nehmen Sie bei Bedarf Echtzeitanpassungen an den CNC-Parametern vor, um während des gesamten Produktionslaufs optimale Schnittbedingungen aufrechtzuerhalten. Dieser adaptive Ansatz gewährleistet eine gleichbleibende Teilequalität und maximiert die Werkzeugstandzeit, was zur Effizienz und Kosteneffizienz des Gesamtprozesses beiträgt.
Mit dem kontinuierlichen Fortschritt von Wissenschaft und Technik wird sich die Anwendung von CNC-Drehmaschinen immer weiter verbreiten.
Wir haben häufige Probleme mit CNC-Drehmaschinen analysiert, die Ursachen von Problemen ermittelt und Methoden zu deren Lösung untersucht.
Wir müssen gute Betriebsgewohnheiten für CNC-Drehmaschinen entwickeln und kontinuierlich Erfahrungen sammeln, um qualitativ hochwertigere Produkte herzustellen.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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