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工件坐标系偶发偏移问题处理案例

发布时间:2020-02-15 16:25:40

工件坐标系偶发偏移问题处理案例

FANUC某用户使用配置FANUC 0i-MD系统的小型龙门加工中心加工时,偶发工件坐标系突然偏移的问题。在FANUC系统中,修改工件坐标系有多种方式,所以解决该问题的思路,就是排查存在哪些改变工件坐标系的可能。

1故障分析

根据最终用户反映,机床在加工过程中发生过撞刀问题。操作人员查看系统坐标系设定界面后发现,第一工件坐标系G54中存储的坐标偏移量发生了改变,导致机床动作与编程路径不符,从而引发事故。从下图用户拍下的照片中可以发现,问题发生时,工件坐标系G54中的坐标值发生了变化。原有的“绝对坐标系坐标值=机械坐标系坐标值–工件坐标系坐标值”这一关系已不成立。两次故障时的具体现象如下图所示:

与现场操作人员沟通后了解到,该问题出现过几次,每次出现的时间间隔不等,且并不是每次均在固定程序的固定位置出现问题。这样该问题具有较大的偶发性,不易从问题发生时的现象入手分析问题。只能列出可能引起问题的原因,进行排查,预防问题的再次发生。

2方案选择

考虑引起问题的原因可能是由人为错误操作或者由于系统执行了更改系统参数的功能,主要从以下几点入手查找问题:

1.建议用户操作人员空运行加工程序,观察问题是否复现;

2.列出可能改变工件坐标系G54中参数的方法并一一排查;

3.陪同操作人员进行实际加工,观察其是否存在错误操作方式。

3解决过程

由于问题现象是系统中的工件坐标系G54参数突然发生变化,因此考虑逐一排查可以修改G54中参数的原因。

在FANUC 0i-D系统操作说明书,明确指出了改变外部工件原点偏置量或工件原点偏置的方法。根据操作说明书的描述,有三种方法可以改变工件坐标系:

(1)利用MDI面板的方法;

(2)利用程序的方法(使用可编程数据输入G代码或者工件坐标系设定G代码);

(3)使用外部数据输入功能的方法。

从以上三种方法分析,外部工件坐标系的修改可通过程序执行或手动操作,因此分这两大类进行问题的查找。

第一类:执行程序修改G54

1.检查加工程序

检查了用户操作人员经常使用的加工程序“O1981”,未发现编程错误。程序中有数段调用子程序的语句,对应的检测了被调用的子程序,也没有发现编程问题。这些程序中都没有使用宏语句。

2.检查系统内的宏程序

解除O9000号及其后宏程序的隐藏,查看宏程序和加工程序内中是否使用工件坐标系设定G代码或者可编程数据输入G代码。检测后并没有在程序中发现G92与G10 L2指令。

3.检查梯形图中的窗口读写功能

检查机床的梯形图,发现梯形图中包含“读取NC数据”和“写NC数据”两个子程序。这两个子程序中多次使用了PMC窗口功能。

仔细阅读子程序后发现,使用PMC窗口读数据时指定了写功能的功能号,使用PMC窗口写数据时指定了读功能的功能号。在使用低速PMC窗口功能时,编写方法有误,没有在窗口功能执行完成后打断ACT信号。

4.检查梯形图中的外部数据输入功能

由于存在使用外部数据输入修改工件坐标系的可能,因此检查了梯形图中是否使用了外部数据输入功能。但经过查找并未发现相关程序。

通过上述检测,判断梯形图中窗口功能的不正确使用可能会引起工件坐标系参数被误写入。为避免问题的发生,暂时屏蔽了这两个子程序的执行。但屏蔽相关子程序后,进行机床运行测试,并未改变影响机床的运行状况。

第二类:人工操作修改G54

分析该问题的第二个入手点就是排查是否存在人为误操作导致工件坐标系参数的变更。

1.检查系统参数

检查系统中与坐标系相关的参数(No.1201-No.1290),对照参数说明书,检查了这些参数中与工件坐标系相关的参数,发现这些参数没有特殊设定。

2.浏览了报警履历

通过获取报警履历,阅读履历后,定位到可能出现问题的信息处,得到了问题发生时出现的报警和机床模态信息。对比机床正常工作时的模态与出现问题时的模态,未发现不同。

3.了解操作人员的使用习惯

详细地了解了用户操作人员的编程和操作习惯。通过和操作人员的沟通并陪同其进行实际工件的加工,了解了其一般使用的操作方法。

该操作人员一般将可能用到的加工动作对应的加工程序保存在O1981号程序中,程序内部存有多种动作的程序,每段程序以M30结束。操作者在开始一个工件的加工后,先手动安装好测量用具,找到工件坐标系的原点,存储到G54中。在确定工件原点后,手动换好加工用刀具,在O1981中找到这一步工序的程序段,适当修改后执行该段程序。一道工序完成后,切换到JOG方式,手动更换刀具。由于刀具长度不同,重新确定G54中Z轴的坐标。再在O1981中找到合适的程序段,适当修改后执行下一道工序。通过这样一个过程完成对工件的加工。

询问操作人员为何使用手动换刀而不用机床具有的自动换刀功能,得到的答复是厂内刀具有限,一把刀具要用在多台机床上,因此不能固定在刀库中使用。询问操作人员为何将多段程序写到一个程序中。操作者认为这样比较方便,符合其每加工一道工序后换刀、对刀再加工的操作过程,且其称多年以来一直用该方法进行加工,都没有出现问题。

4.修改系统参数

查看O1981号程序后发现,编程者使用了G52指令建立局部坐标系。如果操作者在使用G52建立局部坐标系后没有取消,而直接开始了下一段程序的执行,就可能引起工件坐标系偏移的问题。

沟通过程中发现,操作人员在每完成一段加工后都会习惯性的按下RESET键。根据这一习惯,设定参数No.1202#3为1,通过复位来取消局部坐标系。这样在每次按下RESET键后G52局部坐标系就被取消,防止了由于操作者误操作而引起问题的发生。在设定后进行多次加工试验,均未再发生坐标系偏移问题,说明确实与操作人员不合理的操作习惯有关,通过修改参数,可以避免坐标系偏移问题的发生。

总结:机床操作人员不合规的操作方式有可能带来各种各样的异常情况,严重时甚至导致机床撞机危及生产。此案例中通过修改参数规避了不合理操作带来的影响,但是,我们仍然强烈建议,机床用户应按照标准的机床操作规范进行相关操作和使用。

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