Phân tích và giải pháp cho vấn đề chuyển động không đều của tọa độ máy công cụ trong trung tâm gia công
Trong lĩnh vực gia công cơ khí, hoạt động ổn định của máy trung tâm gia công đóng vai trò quan trọng đối với chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất. Tuy nhiên, sự cố trục trặc do chuyển động không đều của tọa độ máy công cụ đôi khi vẫn xảy ra, gây ra nhiều phiền toái cho người vận hành và cũng có thể dẫn đến tai nạn sản xuất nghiêm trọng. Bài viết sau đây sẽ thảo luận sâu về các vấn đề liên quan đến chuyển động không đều của tọa độ máy công cụ trong trung tâm gia công và đưa ra các giải pháp thực tế.
I. Hiện tượng và Mô tả Vấn đề
Trong điều kiện bình thường, khi máy trung tâm gia công chạy chương trình sau khi về đích khi khởi động, tọa độ và vị trí của máy công cụ có thể vẫn chính xác. Tuy nhiên, sau khi hoàn tất thao tác về đích, nếu máy công cụ được vận hành thủ công hoặc bằng tay quay, độ lệch sẽ xuất hiện trên màn hình hiển thị tọa độ phôi và tọa độ máy công cụ. Ví dụ, trong một thí nghiệm thực địa, sau khi về đích khi khởi động, trục X của máy công cụ được di chuyển thủ công 10 mm, sau đó lệnh G55G90X0 được thực thi ở chế độ MDI. Thường thấy rằng vị trí thực tế của máy công cụ không nhất quán với vị trí tọa độ dự kiến. Sự không nhất quán này có thể biểu hiện dưới dạng độ lệch trong giá trị tọa độ, lỗi trong hướng di chuyển của máy công cụ hoặc độ lệch hoàn toàn so với quỹ đạo được đặt trước.
II. Phân tích các nguyên nhân có thể gây ra sự cố
(I) Các yếu tố của lắp ráp cơ khí
Độ chính xác của lắp ráp cơ khí ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của các điểm tham chiếu của máy công cụ. Nếu trong quá trình lắp ráp máy công cụ, các bộ phận truyền động của từng trục tọa độ không được lắp đặt đúng cách, chẳng hạn như khe hở giữa vít và đai ốc, hoặc sự cố lắp đặt ray dẫn hướng không song song hoặc không vuông góc, thì trong quá trình vận hành máy công cụ, độ lệch dịch chuyển bổ sung có thể xảy ra, do đó làm dịch chuyển các điểm tham chiếu. Sự dịch chuyển này có thể không được khắc phục hoàn toàn trong quá trình vận hành máy công cụ về vị trí ban đầu, và sau đó dẫn đến hiện tượng dịch chuyển tọa độ không đều trong các thao tác thủ công hoặc tự động tiếp theo.
(II) Lỗi tham số và lập trình
- Bù trừ dao và thiết lập tọa độ phôi: Việc thiết lập sai giá trị bù trừ dao sẽ gây ra sai lệch giữa vị trí thực tế của dao trong quá trình gia công và vị trí được lập trình. Ví dụ, nếu giá trị bù trừ bán kính dao quá lớn hoặc quá nhỏ, dao sẽ lệch khỏi quỹ đạo đường đồng mức được thiết lập trước khi cắt phôi. Tương tự, việc thiết lập sai tọa độ phôi cũng là một trong những nguyên nhân phổ biến. Khi người vận hành thiết lập hệ tọa độ phôi, nếu giá trị bù trừ bằng không không chính xác, tất cả các lệnh gia công dựa trên hệ tọa độ này sẽ khiến máy công cụ di chuyển sai vị trí, dẫn đến hiển thị tọa độ hỗn loạn.
- Lỗi lập trình: Sự bất cẩn trong quá trình lập trình cũng có thể dẫn đến tọa độ máy công cụ bất thường. Ví dụ, lỗi nhập giá trị tọa độ khi viết chương trình, sử dụng sai định dạng lệnh, hoặc logic lập trình không hợp lý do hiểu sai quy trình gia công. Ví dụ, khi lập trình nội suy cung tròn, nếu tọa độ tâm đường tròn được tính toán không chính xác, máy công cụ sẽ di chuyển theo đường dẫn sai khi thực hiện đoạn chương trình này, khiến tọa độ máy công cụ lệch khỏi phạm vi bình thường.
(III) Quy trình vận hành không đúng
- Lỗi trong Chế độ Chạy Chương trình: Khi chương trình được thiết lập lại và sau đó khởi động trực tiếp từ một phần trung gian mà không xem xét đầy đủ trạng thái hiện tại của máy công cụ và quỹ đạo chuyển động trước đó của nó, điều này có thể dẫn đến sự hỗn loạn trong hệ thống tọa độ của máy công cụ. Do chương trình chạy dựa trên một số logic và điều kiện ban đầu trong quá trình vận hành, việc bắt buộc khởi động từ một phần trung gian có thể phá vỡ tính liên tục này và khiến máy công cụ không thể tính toán chính xác vị trí tọa độ hiện tại.
- Chạy trực tiếp chương trình sau các thao tác đặc biệt: Sau khi thực hiện các thao tác đặc biệt như “Khóa máy công cụ”, “Giá trị tuyệt đối thủ công” và “Chèn tay quay”, nếu không thực hiện đặt lại tọa độ hoặc xác nhận trạng thái tương ứng và chạy trực tiếp chương trình để gia công, cũng dễ gây ra sự cố chuyển động không đều của tọa độ. Ví dụ, thao tác “Khóa máy công cụ” có thể dừng chuyển động của các trục máy công cụ, nhưng hiển thị tọa độ máy công cụ vẫn sẽ thay đổi theo hướng dẫn của chương trình. Nếu chạy trực tiếp chương trình sau khi mở khóa, máy công cụ có thể di chuyển theo sai lệch tọa độ; sau khi di chuyển máy công cụ thủ công ở chế độ “Giá trị tuyệt đối thủ công”, nếu chương trình tiếp theo không xử lý chính xác độ lệch tọa độ do chuyển động thủ công gây ra, sẽ dẫn đến hỗn loạn tọa độ; nếu đồng bộ hóa tọa độ không được thực hiện tốt khi chuyển trở lại hoạt động tự động sau thao tác “Chèn tay quay”, tọa độ máy công cụ bất thường cũng sẽ xuất hiện.
(IV) Ảnh hưởng của việc sửa đổi tham số NC
Khi điều chỉnh các tham số NC, chẳng hạn như phản chiếu, chuyển đổi giữa hệ mét và hệ Anh, v.v., nếu thao tác không đúng hoặc tác động của việc điều chỉnh tham số lên hệ tọa độ máy công cụ không được hiểu đầy đủ, điều này cũng có thể dẫn đến chuyển động bất thường của tọa độ máy công cụ. Ví dụ, khi thực hiện thao tác phản chiếu, nếu trục phản chiếu và các quy tắc chuyển đổi tọa độ liên quan không được thiết lập chính xác, máy công cụ sẽ di chuyển theo logic phản chiếu sai khi thực hiện các chương trình tiếp theo, khiến vị trí gia công thực tế hoàn toàn ngược lại với vị trí mong muốn, và việc hiển thị tọa độ máy công cụ cũng sẽ trở nên hỗn loạn.
III. Giải pháp và biện pháp khắc phục
(I) Giải pháp cho các vấn đề lắp ráp cơ khí
Kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ các bộ phận truyền động cơ học của máy công cụ, bao gồm vít, ray dẫn hướng, khớp nối, v.v. Kiểm tra xem khe hở giữa vít và đai ốc có nằm trong phạm vi hợp lý hay không. Nếu khe hở quá lớn, có thể khắc phục bằng cách điều chỉnh tải trọng trước của vít hoặc thay thế các bộ phận bị mòn. Đối với ray dẫn hướng, hãy đảm bảo độ chính xác khi lắp đặt, kiểm tra độ phẳng, độ song song và độ vuông góc của bề mặt ray dẫn hướng, và nếu có sai lệch, hãy điều chỉnh hoặc sửa chữa kịp thời.
Trong quá trình lắp ráp máy công cụ, cần tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu của quy trình lắp ráp và sử dụng các công cụ đo lường có độ chính xác cao để phát hiện và hiệu chuẩn độ chính xác lắp ráp của từng trục tọa độ. Ví dụ, sử dụng giao thoa kế laser để đo và bù sai số bước vít, sử dụng cân điện tử để điều chỉnh độ cân bằng và độ vuông góc của ray dẫn hướng, đảm bảo máy công cụ có độ chính xác và ổn định cao trong quá trình lắp ráp ban đầu.
Trong quá trình lắp ráp máy công cụ, cần tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu của quy trình lắp ráp và sử dụng các công cụ đo lường có độ chính xác cao để phát hiện và hiệu chuẩn độ chính xác lắp ráp của từng trục tọa độ. Ví dụ, sử dụng giao thoa kế laser để đo và bù sai số bước vít, sử dụng cân điện tử để điều chỉnh độ cân bằng và độ vuông góc của ray dẫn hướng, đảm bảo máy công cụ có độ chính xác và ổn định cao trong quá trình lắp ráp ban đầu.
(II) Sửa lỗi tham số và lập trình
Đối với các lỗi trong việc bù trừ dao và thiết lập tọa độ phôi, người vận hành nên kiểm tra cẩn thận các giá trị bù trừ dao và các thông số thiết lập của hệ tọa độ phôi trước khi gia công. Bán kính và chiều dài của dao có thể được đo chính xác bằng các công cụ như bộ cài đặt dao và các giá trị chính xác có thể được nhập vào hệ thống điều khiển máy công cụ. Khi thiết lập hệ tọa độ phôi, nên áp dụng các phương pháp thiết lập dao phù hợp, chẳng hạn như thiết lập dao cắt thử và thiết lập dao tìm cạnh, để đảm bảo độ chính xác của giá trị bù trừ bằng không. Đồng thời, trong quá trình viết chương trình, hãy kiểm tra nhiều lần các bộ phận liên quan đến giá trị tọa độ và lệnh bù trừ dao để tránh lỗi nhập liệu.
Về lập trình, tăng cường đào tạo và nâng cao kỹ năng cho lập trình viên để họ hiểu sâu sắc về quy trình gia công và hệ thống hướng dẫn máy công cụ. Khi viết chương trình phức tạp, cần tiến hành phân tích quy trình và lập kế hoạch đường dẫn đầy đủ, đồng thời kiểm tra lại nhiều lần các phép tính tọa độ chính và việc sử dụng hướng dẫn. Có thể sử dụng phần mềm mô phỏng để mô phỏng quá trình chạy của chương trình đã viết, nhằm phát hiện trước các lỗi lập trình có thể xảy ra và giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành thực tế trên máy công cụ.
Về lập trình, tăng cường đào tạo và nâng cao kỹ năng cho lập trình viên để họ hiểu sâu sắc về quy trình gia công và hệ thống hướng dẫn máy công cụ. Khi viết chương trình phức tạp, cần tiến hành phân tích quy trình và lập kế hoạch đường dẫn đầy đủ, đồng thời kiểm tra lại nhiều lần các phép tính tọa độ chính và việc sử dụng hướng dẫn. Có thể sử dụng phần mềm mô phỏng để mô phỏng quá trình chạy của chương trình đã viết, nhằm phát hiện trước các lỗi lập trình có thể xảy ra và giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành thực tế trên máy công cụ.
(III) Chuẩn hóa quy trình vận hành
Tuân thủ nghiêm ngặt các thông số vận hành của máy công cụ. Sau khi chương trình được thiết lập lại, nếu cần bắt đầu chạy từ một đoạn trung gian, trước tiên cần xác nhận vị trí tọa độ hiện tại của máy công cụ và thực hiện các thao tác điều chỉnh hoặc khởi tạo tọa độ cần thiết theo yêu cầu logic và quy trình của chương trình. Ví dụ, trước tiên có thể di chuyển máy công cụ đến vị trí an toàn bằng tay, sau đó thực hiện thao tác về đích hoặc thiết lập lại hệ tọa độ phôi để đảm bảo máy công cụ ở trạng thái khởi động chính xác trước khi chạy chương trình.
Sau khi thực hiện các thao tác đặc biệt như "Khóa máy công cụ", "Giá trị tuyệt đối thủ công" và "Chèn tay quay", trước tiên cần thực hiện các thao tác đặt lại tọa độ hoặc khôi phục trạng thái tương ứng. Ví dụ, sau khi mở khóa "Khóa máy công cụ", trước tiên cần thực hiện thao tác về đích hoặc di chuyển máy công cụ thủ công đến vị trí chính xác đã biết, sau đó mới có thể chạy chương trình; sau khi di chuyển máy công cụ thủ công ở chế độ "Giá trị tuyệt đối thủ công", giá trị tọa độ trong chương trình cần được hiệu chỉnh tương ứng theo lượng dịch chuyển hoặc đặt lại tọa độ máy công cụ về giá trị chính xác trước khi chạy chương trình; sau khi hoàn tất thao tác "Chèn tay quay", cần đảm bảo rằng các gia số tọa độ của tay quay có thể được kết nối chính xác với các lệnh tọa độ trong chương trình để tránh nhảy hoặc lệch tọa độ.
Sau khi thực hiện các thao tác đặc biệt như "Khóa máy công cụ", "Giá trị tuyệt đối thủ công" và "Chèn tay quay", trước tiên cần thực hiện các thao tác đặt lại tọa độ hoặc khôi phục trạng thái tương ứng. Ví dụ, sau khi mở khóa "Khóa máy công cụ", trước tiên cần thực hiện thao tác về đích hoặc di chuyển máy công cụ thủ công đến vị trí chính xác đã biết, sau đó mới có thể chạy chương trình; sau khi di chuyển máy công cụ thủ công ở chế độ "Giá trị tuyệt đối thủ công", giá trị tọa độ trong chương trình cần được hiệu chỉnh tương ứng theo lượng dịch chuyển hoặc đặt lại tọa độ máy công cụ về giá trị chính xác trước khi chạy chương trình; sau khi hoàn tất thao tác "Chèn tay quay", cần đảm bảo rằng các gia số tọa độ của tay quay có thể được kết nối chính xác với các lệnh tọa độ trong chương trình để tránh nhảy hoặc lệch tọa độ.
(IV) Vận hành thận trọng khi sửa đổi tham số NC
Khi điều chỉnh thông số NC, người vận hành phải có đủ kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm, đồng thời hiểu rõ ý nghĩa của từng thông số và tác động của việc điều chỉnh thông số đến hoạt động của máy công cụ. Trước khi điều chỉnh thông số, hãy sao lưu thông số gốc để có thể khôi phục kịp thời khi có sự cố. Sau khi điều chỉnh thông số, hãy thực hiện một loạt các lần chạy thử, chẳng hạn như chạy thử và chạy từng bước, để quan sát trạng thái chuyển động của máy công cụ và hiển thị tọa độ có bình thường hay không. Nếu phát hiện bất thường, hãy dừng ngay hoạt động, khôi phục máy công cụ về trạng thái ban đầu theo thông số sao lưu, sau đó kiểm tra kỹ lưỡng quy trình và nội dung điều chỉnh thông số để tìm ra vấn đề và thực hiện khắc phục.
Tóm lại, sự dịch chuyển bất thường của tọa độ máy công cụ trong các trung tâm gia công là một vấn đề phức tạp liên quan đến nhiều yếu tố. Trong quá trình sử dụng máy công cụ hàng ngày, người vận hành nên tăng cường học tập và nắm vững cấu trúc cơ khí của máy công cụ, cài đặt thông số, thông số lập trình và quy trình vận hành. Khi gặp sự cố dịch chuyển bất thường của tọa độ, họ nên bình tĩnh phân tích, bắt đầu từ các nguyên nhân có thể đã đề cập ở trên, dần dần kiểm tra và đưa ra các giải pháp tương ứng để đảm bảo máy công cụ có thể hoạt động bình thường trở lại, cải thiện chất lượng gia công và hiệu quả sản xuất. Đồng thời, các nhà sản xuất máy công cụ và kỹ thuật viên bảo trì cũng nên liên tục nâng cao trình độ kỹ thuật, tối ưu hóa quy trình thiết kế và lắp ráp máy công cụ, đồng thời cung cấp cho người dùng thiết bị gia công ổn định và đáng tin cậy hơn cùng dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật hoàn hảo.