1. Beschreibung des Problems und Ausmaß des Schadens

Dieser Leitfaden dient der Fehlerbehebung bei schlechter Oberflächenqualität bei der CNC-Bearbeitung, die durch Werkzeugermüdung, Vibration, Spindeldurchbiegung oder falsche Schnittparameter entstehen kann. Insbesondere bei der Herstellung hochpräziser Komponenten in der Luft- und Raumfahrt-, Chemie- und Energieindustrie kann das Problem kritisch sein. Die Bedrohung entsteht durch Abweichungen von etablierten Qualitätsstandards (DSTU, ISO) und möglichen Verschleiß der Ausrüstung.

2. Sicherheitsvorkehrungen

Schalten Sie den Strom ab und sichern Sie das Gerät mit Sperr-/Tagout-Verfahren, bevor Sie mit der Diagnose beginnen.
Verwenden Sie persönliche Schutzausrüstung (Isolierhandschuhe, Schutzbrille, Lärmschutzschränke).
Überprüfen Sie das System auf gespeicherte Energieressourcen, insbesondere in der Spindel und den hydraulischen Antrieben.

3. Notwendige Diagnosewerkzeuge

4. Die erste Checkliste

5. Systematisches Diagnoseschema

1. Symptom: Oberflächenunebenheiten
1. Überprüfen Sie die Schnittgeschwindigkeitsmessung.
1. Wenn die Geschwindigkeit mehr als 80 % der empfohlenen Geschwindigkeit beträgt, weicht sie von den eingestellten Parametern ab.
2. Wenn die Geschwindigkeit mehr als 100 % der empfohlenen Geschwindigkeit beträgt, messen Sie die Vibration.
2. Messen Sie die Spindelvibration (0-100.000 mm/s).
1. Wenn die Vibration > 50 mm/s ist, überprüfen Sie die Spindelauslenkung.
2. Wenn die Vibration < 50 mm/s ist, überprüfen Sie die Werkzeugermüdung.
2. Symptom: Hoher Geräuschpegel
1. Messen Sie den Geräuschpegel (dB).
1. Wenn das Geräusch > 85 dB ist, überprüfen Sie die Spindelauslenkung.
2. Wenn der Geräuschpegel < 85 dB beträgt, prüfen Sie, ob das Werkzeug ermüdet.
3. Symptom: Hohe Temperaturbedingungen
1. Messen Sie die Spindeltemperatur (°C).
1. Wenn die Temperatur > 60 °C ist, überprüfen Sie die Kühlung.
2. Wenn die Temperatur < 60°C beträgt, überprüfen Sie die Spindelauslenkung.

6. Matrix der Fehlerursachen

7. Analyse der Fehlerursachen

7.1. Spindeldurchbiegung

Eine Fehlausrichtung der Spindel wird durch Verschleiß, unsachgemäße Installation oder eine beschädigte Verbindung verursacht. Bei einer Abweichung > 0,02 mm kann es zu Vibrationen kommen, die zu Unebenheiten der Oberfläche führen. Nach Feststellung einer Abweichung ist eine Justierung oder ein Austausch der Spindel erforderlich.

7.2. Vibration

Vibrationen können durch Werkzeugermüdung, Spindeldurchbiegung oder falsche Schnittparameter verursacht werden. Bei Vibrationen > 50 mm/s kann es zu einer Werkzeugermüdung kommen, die die Qualität der Bearbeitung mindert. Nachdem Vibrationen festgestellt wurden, muss das Werkzeug eingestellt oder ausgetauscht werden.

7.3. Werkzeugermüdung

Werkzeugermüdung entsteht durch falsche Schnittparameter, schlechte Materialqualität oder unzureichende Kühlung. Bei einer Ermüdung > 0,1 mm kann es zu Vibrationen kommen, die zu Oberflächenrauheit führen. Nach Erkennen einer Ermüdung ist eine Einstellung oder ein Austausch des Werkzeugs erforderlich.

8. Schritt-für-Schritt-Lösungsverfahren

8.1. Spindeldurchbiegung

1. Messen Sie die Spindelparallelität mit einem Parallelitätsmessgerät (0-50 mm).
2. Wenn die Abweichung > 0,02 mm beträgt, stellen Sie die Spindel ein oder tauschen Sie sie aus.
3. Überprüfen Sie die Spindel mit einem Mikrometer (0-25 mm) auf Verschleiß.
4. Bei Verschleiß > 0,1 mm Spindel einstellen oder austauschen.
5. Führen Sie den Spindelvibrationstest durch (0-100.000 mm/s).
6. Wenn die Vibration > 50 mm/s ist, stellen Sie die Spindel ein oder ersetzen Sie sie.

8.2. Vibration

1. Messen Sie die Spindelvibration (0-100.000 mm/s).
2. Wenn die Vibration > 50 mm/s ist, überprüfen Sie die Spindelauslenkung.
3. Wenn die Abweichung > 0,02 mm beträgt, stellen Sie die Spindel ein oder tauschen Sie sie aus.
4. Messen Sie die Werkzeugermüdung mit einem Mikrometer (0-25 mm).
5. Wenn die Ermüdung > 0,1 mm beträgt, das Werkzeug anpassen oder ersetzen.
6. Überprüfen Sie die Schnittparameter: Schnittgeschwindigkeit, Schnitttiefe, Vorschub.
7. Wenn die Geschwindigkeit mehr als 100 % der empfohlenen Geschwindigkeit beträgt, passen Sie sie an.

8.3. Werkzeugermüdung

1. Messen Sie die Werkzeugermüdung mit einem Mikrometer (0-25 mm).
2. Wenn die Ermüdung > 0,1 mm beträgt, das Werkzeug anpassen oder ersetzen.
3. Überprüfen Sie die Schnittparameter: Schnittgeschwindigkeit, Schnitttiefe, Vorschub.
4. Wenn die Geschwindigkeit mehr als 100 % der empfohlenen Geschwindigkeit beträgt, passen Sie sie an.
5. Auf Kühlmittel prüfen.
6. Wenn die Kühlung nicht ausreicht, passen Sie das Kühlsystem an.

9. Vorbeugende Maßnahmen

10. Ersatzteile und Komponenten

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11. Links

• DSTU 3026-99: Schneidwerkzeuge
• ISO 10110: Anforderungen an Schneidwerkzeuge
• ISO 1846: Anforderungen an Spindeln
• ISO 5344: Anforderungen an Kühlsysteme
• Technische Datenblätter UNITEC-D

Hinweis: Alle Diagnoseverfahren müssen unter Einhaltung der Sicherheitsvorschriften und unter Verwendung geeigneter Ausrüstung durchgeführt werden.

1. Beschreibung des Problems und des Umfangs

Dieser Leitfaden soll das Problem der schlechten Oberflächenqualität lösen, die bei der CNC-Bearbeitung auftritt. Eine schlechte Oberflächenqualität kann sich in erhöhter Rauheit, Formänderungen des Produkts, Abweichung von Designparametern oder Oberflächenschäden äußern. Dieses Problem kann bei verschiedenen Arten von Geräten auftreten, einschließlich Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Schleifmaschinen und anderen CNC-Maschinen. Das Problem wird als kritisch eingestuft, da es zu Produktausschluss, Nacharbeitskosten und Nichterfüllung der Produktionsanforderungen führen kann.

2. Vorbeugende Maßnahmen

Verwendung von Schutzausrüstung: Bei der Arbeit mit Metallen, die hohe Temperaturen aufweisen, oder beim Schleifen von Fräsern ist die Verwendung von Arbeitshandschuhen, Brillen, Stiefeln und Spezialkleidung erforderlich. Es ist wichtig, auf die Sauberkeit des Arbeitsplatzes und die Verwendung eines speziellen Messwerkzeugs zu achten.

Stromausfall: Führen Sie ein Lockout/Tagout-Verfahren (LOTO) durch, bevor Sie mit Messungen beginnen oder Geräte wiederherstellen, um unerwartete Stromausfälle oder Wiederherstellungen zu vermeiden.

Wiederherstellung von Schutzelementen: Bevor Sie Arbeiten an der Anlage durchführen, prüfen Sie, ob in der Spindel, dem hydraulischen Antrieb oder anderen Komponenten gespeicherte Energie vorhanden ist. Verwenden Sie die entsprechenden Tools, um diese Elemente wiederherzustellen.

3. Notwendige Diagnosewerkzeuge

4. Erste Überprüfung und Checkliste

5. Systematischer Diagnoseablauf

1. Schlechte Oberflächenqualität
   1. Spindelvibration prüfen
   2. Wenn die Vibration höher als 5 mm/s ist
      1. Überprüfen Sie die Spindelabweichung
      2. Wenn die Abweichung 0,02 mm überschreitet
         1. Spindelwiederherstellung oder -austausch
   3. Wenn die Vibration höher als 5 mm/s ist
      1. Überprüfen Sie den Zustand des Werkzeugs
      2. Wenn das Werkzeug erschöpft ist
         1. Austausch des Werkzeugs

6. Matrix der Fehlerursachen

7. Analyse der Fehlerursachen

7.1. Erschöpfung des Werkzeugs

Werkzeugverschleiß entsteht durch unsachgemäßen Gebrauch, hohe Temperaturbedingungen, unzureichende Kühlwirkung oder die Wahl falscher Schnittparameter. Wenn dieses Problem nicht behoben wird, kann dies zu einer fehlerhaften Verarbeitung, einer Abweichung von den Konstruktionsparametern oder einer Beschädigung der Ausrüstung führen.

Diagnose: Messen Sie den Abstand zwischen Werkzeug und Werkstück. Wenn der Abstand mehr als 0,05 mm beträgt, kann dies ein Zeichen von Erschöpfung sein.

Lösung: Ersetzen Sie das Werkzeug oder wählen Sie ein Werkzeug mit höherer Ermüdungsbeständigkeit.

7.2. Spindelvibration

Spindelvibrationen können durch verschlissene Lager, Spindeldurchbiegung oder unsachgemäße Verwendung des elektronischen Steuerungssystems verursacht werden. Vibrationen können zu einer Verschlechterung der Oberflächenqualität, einer Erhöhung der Rauheit oder einer Abweichung von den Konstruktionsparametern führen.

Diagnose: Spindelvibration messen. Wenn sie 5 mm/s überschreitet, kann dies ein Zeichen für ein Ungleichgewicht der Vibrationen sein.

Lösung: Ersetzen Sie die Spindellager oder bauen Sie die Spindel um.

7.3. Spindeldurchbiegung

Die Durchbiegung der Spindel ist auf unsachgemäßen Gebrauch, verschlissene Lager oder mangelhafte Einstellung zurückzuführen. Abweichungen können zu falschen Schnitten, Abweichungen von den Konstruktionsparametern oder Schäden an der Ausrüstung führen.

Diagnose: Messen Sie die Spindelabweichung. Wenn die Abweichung mehr als 0,02 mm beträgt, kann dies ein Zeichen für eine Abweichung sein.

Lösung: Bauen Sie die Spindel neu auf oder ersetzen Sie sie.

7.4. Falsche Schnittparameter

Falsche Schnittparameter können zu Werkzeugermüdung, Vibrationen, verminderter Oberflächenqualität oder Abweichungen von den Konstruktionsparametern führen. Es ist wichtig, Parameter zu verwenden, die den Anforderungen des Materials, der Ausrüstung und der Technologie entsprechen.

Diagnose: Überprüfen Sie die Schnittparameter. Wenn sie die Standards nicht erfüllen, kann dies ein Zeichen für die falsche Wahl sein.

Lösung: Wählen Sie Schnittparameter, die den Verarbeitungsanforderungen entsprechen.

8. Schritt-für-Schritt-Verfahren zur Fehlerbehebung

8.1. Erschöpfung des Werkzeugs

1. Messen Sie den Abstand zwischen Werkzeug und Werkstück. Wenn der Abstand 0,05 mm überschreitet, ist das Werkzeug erschöpft.
2. Tauschen Sie das Werkzeug aus oder wählen Sie ein Werkzeug mit höherer Ermüdungsfestigkeit.
3. Prüfen Sie, ob die Schnittparameter den Anforderungen entsprechen.

8.2. Spindelvibration

1. Spindelvibration messen. Bei einer Geschwindigkeit über 5 mm/s vibriert die Spindel.
2. Ersetzen Sie die Spindellager oder bauen Sie die Spindel um.
3. Prüfen Sie, ob das elektronische Steuerungssystem den Anforderungen entspricht.

8.3. Spindeldurchbiegung

1. Messen Sie die Spindelauslenkung. Wenn die Abweichung mehr als 0,02 mm beträgt, weist die Spindel eine Abweichung auf.
2. Bauen Sie die Spindel um oder ersetzen Sie sie.
3. Überprüfen Sie, ob die Spindelabstimmung korrekt ist.

8.4. Falsche Schnittparameter

1. Überprüfen Sie die Schnittparameter. Wenn sie die Standards nicht erfüllen, kann dies ein Zeichen für die falsche Wahl sein.
2. Wählen Sie die Schnittparameter passend zu den Bearbeitungsanforderungen.
3. Prüfen Sie, ob das elektronische Steuerungssystem den Anforderungen entspricht.

9. Präventionsnetzwerke

10. Ersatzteile und Komponenten

Für Teile oder weitere Informationen besuchen Sie: https://www.unitecd.com/e-catalog/

11. Links

• Standards: DSTU 3031:2006, EN 60204-1, ISO 10426-1
• Referenzmaterialien: Herstellerkataloge, technische Pässe, technische Handbücher
• Spezielle Anleitungen: Anleitung zur Spindelrestaurierung, Anleitung zur Werkzeugauswahl

1. Beschreibung des Problems und des Umfangs

Dieses Handbuch dient der Diagnose und Korrektur von Positionierungsfehlern bei CNC-Maschinen, die durch Schraubenspiel, Ausfall der Encoderwelle, Ausfall der thermischen Kompensation und falsche Servoeinstellung verursacht werden. Das Problem kann in verschiedenen Produktionsbereichen auftreten: Automobil-, Luftfahrt-, Lebensmittel-, Chemie- und Kraftwerke. Gemäß DSTU 3015:2015, EN ISO 10216-1:2012 und CE-Normen ist die Einhaltung technischer Parameter entscheidend, um die Fertigungsgenauigkeit sicherzustellen. Als kritisch gelten die Bedingungen, wenn Abweichungen von der Sollposition um mehr als 0,01 mm vorliegen oder periodische Grauausfälle auftreten.

2. Sicherheit und Warnungen

Wichtig: Bevor Sie mit der Diagnose beginnen, führen Sie ein Lockout/Tagout-Verfahren (LOTO) durch, um die Stromversorgung zu trennen und die Laufwerke zu trennen. Verwenden Sie Schutzbrille, Handschuhe und Spezialkleidung, wenn die Gefahr eines Stromschlags oder mechanischer Elemente besteht. Prüfen Sie, ob im Sysvo-System gespeicherte Energie vorhanden ist, insbesondere nach einem Stromausfall. Eine versehentliche Aktivierung oder Deaktivierung kann zu Verletzungen oder Sachschäden führen.

3. Notwendige Diagnosewerkzeuge

4. Erste Überprüfung und Checkliste

5. Systematisches Diagnoseschema

1. Symptom: Positionierungsabweichung vom angegebenen Wert.
   1. Diagnose: Messen Sie die Abweichung mit einer Wärmebildkamera und einem Mikrometer.
      1. Ergebnis: Abweichung < 0,01 мм – ймовірна несправність енкодерної фідачки.
         1. Diagnosetest: Spannung und Strom an der Encodersonde messen.
         2. Erwartetes Ergebnis: Abweichung der Spannung > 5 % oder des Stroms > 10 % – mögliche Fehlfunktion.
2. Symptom: Schraubenvibration während des Betriebs.
   1. Diagnose: Verwenden Sie einen Vibrationsanalysator, um Vibrationseigenschaften zu messen.
      1. Ergebnis: Vibration > 10 mm/s – wahrscheinlicher Schrauben- oder Getriebefehler.
         1. Diagnosetest: Messen Sie das Propellerspiel.
         2. Erwartetes Ergebnis: Spiel > 0,02 mm – Korrektur erforderlich.
3. Symptom: Instabile Positionierung bei thermischen Veränderungen.
   1. Diagnose: Messen Sie die Temperatur im Arbeitsbereich und prüfen Sie den thermischen Ausgleich.
      1. Ergebnis: Die Temperatur ändert sich um mehr als 5°C – wahrscheinlich fehlt der thermische Ausgleich.
         1. Diagnosetest: Graueinstellungen für thermische Kompensation prüfen.
         2. Erwartetes Ergebnis: Keine Einstellung – muss festgelegt werden.
4. Symptom: Instabiler Betrieb des Relais.
   1. Diagnose: Messen Sie den Strom und die Spannung im Relaiskreis.
      1. Ergebnis: Abweichung im Strom > 10 % – wahrscheinlich falsche Einstellung.
         1. Diagnosetest: Überprüfen Sie die Graueinstellungen im Setup-Menü.
         2. Erwartetes Ergebnis: Falsche Parameter – müssen angepasst werden.

6. Matrix zur Begründungsfindung

7. Analyse der Grundursachen

7.1 Fehlfunktion der Encoderdatei

Ein Fehler in der Encoderdatei kann durch beschädigte Kabel, Feuchtigkeit oder fehlende Stromversorgung entstehen. Gemäß EN ISO 10216-1:2012 sollte die Spannungs- und Strommessung in der Encoderbox innerhalb von 0–200 V und 0–200 mA liegen. Wenn die Abweichung mehr als 5 % der Nennwerte beträgt, kann dies ein Zeichen für mangelnde Stromversorgung oder Korrosion sein.

7.2 Umkehrung der Schraube

Propellerspiel wird durch Schäden am Propeller, mangelnde Schmierung oder unsachgemäße Einstellung verursacht. Gemäß DSTU 3015:2015 sollte das zulässige Spiel der Schraube 0,02 mm nicht überschreiten. Wenn der Rückhub diesen Wert überschreitet, kann es zu Positionierungsfehlern kommen.

7.3 Fehler in Grau

Eine falsche Abstimmung des Servos kann zu Positionierungsfehlern führen. Die Norm EN ISO 10216-1:2012 verlangt, dass die Abweichung des Graustroms 10 % der Nennwerte nicht überschreitet. Sollte die Abweichung diesen Wert überschreiten, kann es an falschen Einstellungen oder fehlender Kompensation liegen.

7.4 Fehlende thermische Kompensation

Die thermische Kompensation entspricht EN ISO 10216-1:2012, um die Positionierungsstabilität bei Temperaturänderungen sicherzustellen. Kommt es aufgrund der fehlenden thermischen Kompensation zu Temperaturänderungen von mehr als 5°C, kann es zu Positionierungsfehlern kommen.

8. Korrektursequenz

8.1 Entschädigung für die Fehlfunktion der Encoderdatei

1. Schalten Sie das System aus und führen Sie den LOTO-Vorgang durch.
2. Messen Sie die Spannung und den Strom an der Encoder-Sonde. Wenn die Abweichung 5 % überschreitet, ersetzen Sie die Encoderdatei.
3. Überprüfen Sie die Kabel auf Korrosion oder Beschädigung.
4. Schalten Sie den Strom wieder ein und überprüfen Sie die Positionierung.

8.2 Korrektur der Rückwärtsbewegung der Schraube

1. Verwenden Sie eine Mikrometerschraube, um das Schraubenspiel zu messen.
2. Wenn das Spiel > 0,02 mm ist, stellen Sie die Schraube ein oder ersetzen Sie sie.
3. Überprüfen Sie die Schmierung der Schnecke und des Getriebes.
4. Messen Sie den Rückhub erneut und überprüfen Sie die Positionierung.

8.3 Graueinstellungen

1. Messen Sie den Strom in Grau und vergleichen Sie ihn mit den Nennwerten.
2. Wenn die Abweichung > 10 % beträgt, passen Sie Grau im Setup-Menü an.
3. Überprüfen Sie die Einstellungen für die Wärmekompensation.
4. Messen Sie den Strom erneut und überprüfen Sie die Positionierung.

8.4 Installation der thermischen Kompensation

1. Messen Sie die Temperatur im Arbeitsbereich.
2. Wenn sich die Temperatur um mehr als 5°C ändert, stellen Sie im Setup-Menü die thermische Kompensation ein.
3. Überprüfen Sie die Einstellungen für die Wärmekompensation.
4. Messen Sie die Temperatur erneut und überprüfen Sie die Positionierung.

9. Prävention

10. Ersatzteile und Komponenten

Zum UNITEC-D-Katalog gehen

11. Links

• DSTU 3015:2015 – Positionierungsgenauigkeit und Stabilität
• DE ISO 10216-1:2012 – Positioniergenauigkeit von CNC-Maschinen
• CE-Norm – Technische Anforderungen an elektrische Geräte
• UkrSEPRO – Elektrische Sicherheitsstandards
• UNITEC-D Wartungshandbuch – Zusätzliche Wartungsempfehlungen