1. Descrição do problema e âmbito de aplicação
Este manual destina-se ao diagnóstico do sistema e à solução de problemas de erros de posicionamento que ocorrem em máquinas-ferramenta CNC, como fresadoras, torneamento, retificadoras e máquinas EDM. O posicionamento impreciso pode levar a defeitos de produção, aumento do tempo de ciclo e danos a ferramentas e máquinas. Três categorias principais de erros de posicionamento são definidas pelo grau de criticidade:
- Crítico (Crítico): Erros de posicionamento que excedem os limites de tolerância da peça em mais de 50% levam à falha completa do produto, danos à máquina ou ferramenta. Eles exigem a parada imediata do equipamento.
- Grandes: Erros de posicionamento na faixa de 25 a 50% da tolerância permitida da peça. Pode levar a peças condicionalmente aceitáveis ou à necessidade de retrabalho. Eles exigem uma parada programada para diagnóstico.
- Insignificante (Menor): Erros de posicionamento que estão na faixa de até 25% da tolerância permitida da peça, mas já são observados pelo operador ou registrados pelo sistema de monitoramento. Eles indicam o início da degradação do sistema. Eles exigem monitoramento e inclusão na manutenção programada.
2. Precauções
ATENÇÃO: Antes de iniciar qualquer trabalho de diagnóstico ou reparo em máquinas CNC, regras rígidas de segurança devem ser seguidas. O não cumprimento destas instruções pode resultar em ferimentos graves ou morte, ou danos ao equipamento.
- Bloqueio e etiquetagem (LOTO): Certifique-se de executar o procedimento de bloqueio/sinalização de acordo com as instruções internas da empresa e os requisitos das normas (por exemplo, DSTU EN 1037, ISO 14118). Garanta o desligamento completo de todas as fontes de energia (elétrica, hidráulica, pneumática).
- Energia residual: Certifique-se de que toda a energia residual (em capacitores, molas, acumuladores hidráulicos, sistemas pneumáticos) seja descarregada ou bloqueada.
- Equipamento de proteção individual (EPI): Sempre use EPI apropriado: óculos de segurança, luvas de trabalho, sapatos de segurança, roupas de proteção. Use luvas e ferramentas dielétricas ao trabalhar com componentes elétricos.
- Superfícies/componentes quentes: Tenha cuidado, pois alguns componentes (motores, inversores, fusos) podem ficar quentes mesmo depois que a energia for desligada.
- Peças móveis: Nunca trabalhe com proteções abertas enquanto a máquina estiver funcionando. Evite o contato com peças móveis (SHP, guias lineares).
3. Ferramentas de diagnóstico necessárias
| Ferramenta | Especificação/Modelo | Faixa de medição | Objetivo |
|---|---|---|---|
| Multímetro digital | True RMS, não inferior à classe de precisão 0,5 | Tensão: até 1000 V (CA/CC); Corrente: até 10 A (CA/CC); Resistência: até 50 MΩ | Verificação da fonte de alimentação, integridade do cabo, resistência do enrolamento do motor, sinais do encoder (tensão). |
| Indicador tipo relógio/indicador com alavanca | Classe de precisão 0,001 mm, faixa 0-10 mm | Precisão: ±0,001 mm | Medições de folga, desvio, paralelismo, perpendicularidade e deslocamento axial. |
| Interferômetro laser | HEIDENHAIN, Renishaw ou equivalente | Comprimento: até 80 m; Precisão: ±0,5 μm/m | Medição de alta precisão de exatidão linear, repetibilidade, folga, erro de passo, retilineidade. Conformidade com ISO 230-2. |
| Termovisor (câmera termográfica) | Faixa de temperatura: -20°C a +350°C; Precisão: ±2°C ou 2% | Resolução: 320x240 IR | Detecção de superaquecimento de rolamentos, motores, acoplamentos, fontes de deformação térmica de elementos estruturais. |
| Osciloscópio digital | Largura de banda: pelo menos 100 MHz; 2-4 canais | Frequência de amostragem: pelo menos 1 Gwib/s | Análise de sinais de realimentação de encoders (sinais de quadratura, senoidal, pulso), diagnóstico de ruídos, interferências, distorções. |
| Analisador de vibração | Faixa de frequência: 0,5 Hz - 20 kHz; Acelerômetro: 100 mV/g | Faixa dinâmica: >80 dB | Detecção de desequilíbrio, inconsistência, defeitos de rolamentos em caixas de câmbio, motores. Conformidade com ISO 10816. |
| Software de servodiagnóstico | SEDRIVE (Siemens), DriveMonitor (FANUC), Servus (Bosch Rexroth) ou similar | Depende do fabricante | Análise de parâmetros servo, configurações do controlador PID, monitoramento de erros, oscilografia de sinais internos. |
4. Lista de verificação de avaliação inicial
Antes de iniciar um diagnóstico detalhado, é necessário coletar o máximo de informações possível sobre as condições do mau funcionamento.
| Parâmetro | O que observar/registrar | Objetivo |
|---|---|---|
| Termos de uso | Temperatura na oficina (°C), umidade (%), presença de correntes de ar, estabilidade da alimentação (V). | Detecção da influência do ambiente externo, principalmente na estabilidade térmica. |
| Histórico de alarmes | Anote os códigos de erro do CNC (por exemplo, FANUC SV0401, Siemens 25000), o tempo e a frequência de sua ocorrência. | Identificação do tipo de avaria e sua frequência. |
| Hora da ocorrência do erro | O erro aparece imediatamente após a partida, após uma corrida longa ou após determinados movimentos? | Indica problemas térmicos ou dependência de carga. |
| Erro de localização | Em qual eixo (X, Y, Z, A, B) o erro é observado? Em que amplitude de movimento? | Ajuda a restringir sua pesquisa a um sistema mecânico ou elétrico específico. |
| Processamento de resultados | Inspeção de peças processadas (imprecisões de dimensões, irregularidades, degraus em superfícies). Fotos de defeitos. | Identificação visual da natureza do erro de posicionamento. |
| Alterações recentes | A manutenção foi realizada, os componentes foram substituídos, o software do software CPC foi atualizado e os programas de processamento foram alterados? | Identificar possíveis causas relacionadas a intervenções recentes. |
| Ruídos/vibrações mecânicas | Ruídos atípicos (rangidos, zumbidos, batidas) ou vibrações durante o movimento do eixo. | Sinais de desgaste mecânico ou danos. |
5. Algoritmo de diagnóstico sistemático
Siga este algoritmo passo a passo para identificar sistematicamente a causa do erro de posicionamento.
- Verificação inicial (sem energia):
- Inspeção visual:
- Verifique os cabos dos motores, codificadores, sensores quanto a danos, dobras e confiabilidade da conexão.
- Inspecione os acoplamentos entre o motor e a caixa de câmbio quanto a folgas, danos ou parafusos soltos.
- Verifique a presença de objetos estranhos no SHP, guias lineares.
- Inspecione as capas protetoras quanto a danos que possam interferir no movimento.
- Verificação mecânica manual:
- Desconecte a embreagem do servo motor do SHV. Tente girar o SHVP manualmente. SE a válvula girar firmemente ou com resistência perceptível ENTÃO verifique os rolamentos da válvula, a presença de sujeira, danos na porca da válvula (Ver 7.1.3).
- Role o servo motor manualmente. SE girar rígido ou barulhento ENTÃO verifique os rolamentos do motor.
- Mova o eixo da máquina manualmente (com o controle remoto desconectado ou o motor desligado). SE o movimento ocorrer com solavancos ou com grande esforço ENTÃO verifique as guias lineares, sua lubrificação, a presença de danos mecânicos.
- Inspeção visual:
- Diagnóstico da folga do parafuso esférico (folga do parafuso esférico):
- Medição da folga do parafuso esférico usando um indicador:
- Instale um indicador do tipo relógio na base da máquina, apoie sua perna contra a parte móvel do eixo (por exemplo, uma mesa).
- Mude para o modo MDI no CPC.
- Mova o eixo para a posição onde ocorre o erro.
- Faça um pequeno movimento (por exemplo, 10 mm) em uma direção (por exemplo, +X). Registre a leitura do indicador.
- Faça um pequeno movimento (por exemplo, 10 mm) na direção oposta (-X). Registre a leitura do indicador.
- SE a diferença nas leituras do indicador exceder 0,02 mm ENTÃO a causa provável é a folga da haste da válvula.
- SE a folga for de 0,005 mm a 0,02 mm ENTÃO isso é um sinal de desgaste inicial que requer monitoramento ou manutenção programada.
- Especialmente crítico: folga > 0,05 mm.
- Verificação dos rolamentos da válvula:
- Verifique o deslocamento axial do suporte da válvula usando o indicador.
- SE o deslocamento axial exceder 0,005 mm ENTÃO os rolamentos do SHV precisam ser substituídos ou ajustados.
- Use um analisador de vibração. Meça a vibração nos suportes do SHVP. SE o nível total de vibração exceder 4,5 mm/s (RMS) ou frequências características dos rolamentos forem observadas ENTÃO os rolamentos estão desgastados.
- Verificando a fixação da porca do parafuso:
- Inspecione a fixação da porca do parafuso na peça móvel para ver se está afrouxada.
- Aperte os fixadores com o torque recomendado (consulte a documentação do OEM).
- Medição da folga do parafuso esférico usando um indicador:
- Diagnóstico de feedback do codificador (Encoder Feedback):
- Verificação da integridade do cabo do codificador:
- ATENÇÃO: Desligue a alimentação do CNC!
- Usando um multímetro, verifique a condutividade de cada condutor do cabo do encoder. A resistência deve ser <1 ohm.
- Verifique o isolamento do cabo quanto a curto-circuito no corpo ou entre si. A resistência deve ser >1 MΩ.
- SE um circuito aberto ou curto for detectado ENTÃO substitua o cabo do codificador.
- Análise dos sinais do encoder com um osciloscópio:
- Conecte o osciloscópio às saídas A, B, Z do encoder (sinais diferenciais, se houver).
- Mova o eixo manualmente ou em baixa velocidade.
- SE os sinais de quadratura (A e B) não tiverem uma mudança de fase de 90° ± 10° ou tiverem amplitude irregular (mais de 10% do nominal) ENTÃO encoder com defeito ou régua suja.
- SE sinal Z (marca de referência) ausente ou instável ENTÃO codificador defeituoso ou régua suja.
- SE os sinais apresentarem ruído ou distorção significativa ENTÃO verifique a blindagem do cabo e o aterramento do sistema.
- Exemplo de valores limite: para codificadores TTL, a amplitude dos sinais deve estar na faixa de 4,5 a 5,5 V. Para senoides - 0,5 a 1,2 V pico a pico.
- Verifique se há contaminação ou danos na linha do codificador:
- CUIDADO: Desligue a fonte de alimentação do CNC!
- Inspecione a régua óptica ou a fita magnética do codificador quanto a sujeira, poeira, graxa e arranhões.
- Limpe cuidadosamente a régua com um agente especial para óptica (sem abrasivos) ou álcool isopropílico.
- SE a régua estiver danificada (arranhões profundos, lascas) ENTÃO substitua a régua ou o codificador.
- Verificação do deslocamento do codificador/régua de escala:
- Verifique a confiabilidade da fixação do cabeçote de leitura do codificador e da própria régua.
- Verifique a folga recomendada entre a cabeça de leitura e a régua (normalmente 0,1 - 0,2 mm). Ajuste conforme necessário.
- Verificação da integridade do cabo do codificador:
- Diagnóstico de compensação térmica (Compensação térmica):
- Monitoramento de temperatura:
- Use um termovisor para monitorar a temperatura do cabeçote, base, rolamentos e motores durante a operação da máquina.
- Compare a temperatura com os valores nominais ou com as temperaturas de nós de trabalho semelhantes.
- SE a temperatura da PCH na parte central diferir das bordas em mais de 5°C após 30 minutos de operação ENTÃO provável deformação térmica.
- Verificando os sensores de temperatura:
- ATENÇÃO: Desligue a energia do PDA!
- Verifique a resistência dos termistores ou termopares, caso estejam instalados no SVP ou em outros componentes. Compare com os dados da tabela ou leituras de um sensor em funcionamento.
- Verifique a integridade da fiação dos sensores de temperatura.
- Configuração dos parâmetros do CPC:
- Verifique se a função de compensação térmica está ativada nos parâmetros do CPC.
- Verifique os parâmetros de compensação (coeficientes de expansão, pontos de medição). Se necessário, consulte a documentação do fabricante da máquina.
- Monitoramento de temperatura:
- Diagnóstico de ajuste de servo:
- Análise de erro de servo:
- Use software de diagnóstico de servo (como DriveMonitor) para ler o registro de erros e os parâmetros de servo.
- Preste atenção aos erros de posicionamento, erros atuais, erros de velocidade.
- Verificação dos parâmetros de ganho:
- Verifique os valores de ganho proporcional (P), integral (I) e diferencial (D) (controlador PID) para o eixo correspondente.
- SE os valores forem muito diferentes das configurações de fábrica ou das configurações de outros eixos íntegros ENTÃO provavelmente o servo está com defeito.
- Autotuning do servo, se possível, seguindo as instruções do fabricante.
- Monitorando o sinal do servo com um osciloscópio:
- Conecte o osciloscópio à corrente de saída do servo amplificador e monitore a forma de onda durante o movimento do eixo.
- SE a forma de onda da corrente tiver oscilações, ultrapassagem significativa ou a corrente quiescente for significativamente maior do que a nominal ENTÃO o servo precisa de ajuste ou há um problema mecânico (atrito, alto atrito).
- Vibrações mecânicas:
- Usando um analisador de vibração, meça as vibrações no motor, na embreagem e na caixa de câmbio.
- SE em determinadas frequências do movimento do eixo houver vibrações significativas (> 3 mm/s RMS) que ressoem com as frequências do servo ENTÃO a configuração do servo poderá entrar em conflito com a ressonância mecânica do sistema.
- Análise de erro de servo:
6. Matriz de avarias e causas
| Sintoma | Causas prováveis (em ordem decrescente de probabilidade) | Teste de diagnóstico | Resultado esperado ao confirmar a causa |
|---|---|---|---|
| Imprecisão de posicionamento, principalmente ao mudar a direção do movimento (sempre maior ao se mover em uma direção) | Folga do PCH (desgaste de porcas, rolamentos); Enfraquecimento da embreagem servomotor-SHV; Deslocamento dos suportes do SHVP. | Medição de folga com indicador; Verificando a embreagem quanto a folga; Verificação do deslocamento axial dos suportes SHVP. | As leituras do indicador mudam >0,02 mm ao mudar de direção; O acoplamento apresenta folga visível ou fixação frouxa; Deslocamento axial dos suportes SHVP >0,005 mm. |
| Posicionamento instável, erros periódicos de posicionamento, "solavancos" do eixo | Contaminação/dano da régua/cabeça do codificador; Cabo do codificador com defeito; Codificador com defeito; Interferência eletromagnética. | Inspeção visual da régua/cabeça; Análise de sinais de encoder com osciloscópio; Verificando a integridade do cabo; Verificação de aterramento. | Sujeira, arranhões na régua; Sinais do codificador distorcidos, ruidosos ou ausentes; Quebra de cabo/curto-circuito; Aterramento deficiente da tela. |
| O erro de posicionamento aumenta com o tempo de operação da máquina ou após o aquecimento | Deformação térmica do SHVP/leito; Mau funcionamento do sistema de compensação térmica; Superaquecimento de componentes. | Monitoramento de temperatura com termovisor; Verificação de sensores de temperatura; Verificando os parâmetros do CPK. | Uma diferença significativa de temperatura da PCH ao longo de seu comprimento (>5°C); Leituras incorretas do sensor; Compensação térmica inativa ou configurada incorretamente. |
| Oscilações do eixo em posição estática, respostas lentas ou imprecisas aos comandos, aumento do ruído do motor | Configuração incorreta do servo (ganho P, I, D); Ressonância mecânica; Servo motor/acionamento com defeito. | Diagnóstico de software servo (log de erros, parâmetros); Análise da corrente do motor com osciloscópio; Análise de vibração. | Altos erros de posicionamento no magazine; Oscilações de corrente do motor; Picos de ressonância de vibração em frequências próximas às servofrequências; Valores incorretos de P, I, D. |
| Imprecisão geral ao longo de todo o eixo, “queda” de marcas | Problemas com a fixação da régua/codificador; Espaço incorreto entre a cabeça e a régua. | Inspeção visual, verificação de fixação; Medindo a folga com um calibrador de folga. | A régua balança, os parafusos estão soltos; A folga está fora da especificação (por exemplo, >0,25 mm ou <0,05 mm). |
7. Análise da causa raiz para cada mau funcionamento
7.1. Folga do fuso de esfera (folga do fuso de esfera)
7.1.1. Desgaste da porca do parafuso:
- PORQUÊ: o motivo mais comum. O desgaste ocorre como resultado do atrito das esferas contra as pistas da porca e do eixo da SHV. Acelera com lubrificação insuficiente, sobrecarga ou presença de partículas abrasivas. O desgaste da porca leva ao aumento da folga entre as esferas e os trilhos, o que se manifesta como folga.
- COMO CONFIRMAR: Medição de folga de SHP usando um interferômetro a laser (de acordo com ISO 230-2) ou um indicador do tipo relógio. Mover manualmente o eixo da máquina com o motor desligado: sentir-se-á um movimento livre considerável.
- DANO SE NÃO REMOVIDO: imprecisão de posicionamento, conicidade e não arredondamento das peças. Aumento da vibração, que acelera o desgaste de outros componentes mecânicos (rolamentos, guias lineares). Danos à ferramenta e à máquina devido a cargas dinâmicas excessivas.
7.1.2. Desgaste ou danos aos rolamentos do SHVP:
- POR QUE: Os rolamentos autocompensadores de impulso (geralmente de impulso radial) garantem rigidez e precisão do posicionamento axial. Seu desgaste, pré-carga inadequada ou danos (por exemplo, devido a choques) levam à folga axial do SHV e ao desvio radial transmitido ao eixo.
- COMO CONFIRMAR: Medição do deslocamento axial dos suportes do SHVP com indicador. Análise de vibração de rolamentos. Fricção ou ruído característico podem ser sentidos ao girar a válvula manualmente.
- DANO SE NÃO FIXADO: Posicionamento instável, vibração, aumento de ruído, superaquecimento dos rolamentos, que podem levar à destruição do suporte e do SHV.
7.1.3. Enfraquecimento da embreagem servomotor-SHV:
- POR QUE: A embreagem transmite o torque do servo motor para o servo motor. Seu enfraquecimento, desgaste dos elementos de amortecimento ou estrias leva à perda de sincronização entre a rotação do motor e o movimento do eixo, criando folga.
- COMO CONFIRMAR: Inspecione visualmente o acoplamento quanto a folga ao tentar girá-lo manualmente. Verificação do aperto dos parafusos de fixação.
- DANO SE NÃO FOR CORRIGIDO: Erros de posicionamento que ocorrem aleatoriamente ou com mudanças rápidas de direção. Carga excessiva no servomotor e no servomotor, o que pode levar ao seu desgaste prematuro.
7.2. Problemas de feedback do codificador
7.2.1. Contaminação ou dano à cabeça da régua/codificador:
- POR QUE: Poeira, graxa, líquido refrigerante ou aparas de metal que ficam na régua óptica ou na fita magnética impedem a leitura correta. Arranhões ou danos mecânicos na régua/cabeça também distorcerão o sinal.
- COMO CONFIRMAR: Inspeção visual da régua e do cabeçote do codificador. Analisando sinais com um osciloscópio - os sinais podem estar faltando, distorcidos ou a marca Z pode “desaparecer”.
- DANO SE NÃO FIXO: Erros caóticos de posicionamento, impossibilidade de saída ao ponto de referência, mau funcionamento do CNC, movimentação de eixos com "solavancos". Pode causar colisão e danos à ferramenta e à máquina.
7.2.2. Cabo do codificador com defeito ou mau contato:
- POR QUE: Os cabos colocados em canais a cabo estão sujeitos a desgaste mecânico e dobras. Uma ruptura do condutor, um curto-circuito entre os condutores ou à “terra”, ou a oxidação dos contactos conduz à perda ou distorção dos sinais.
- COMO CONFIRMAR: Verificando a integridade do cabo com um multímetro (resistência, isolamento). Análise de sinais com um osciloscópio - os sinais podem ser de baixa amplitude, muito ruidosos ou completamente ausentes.
- DANO SE NÃO FOR CORRIGIDO: Perda de controle do eixo, movimentos descontrolados, alarmes CNC (por exemplo, "erro do encoder"). Alto risco de colisão e danos acidentais ao equipamento.
7.2.3. Falha do próprio codificador:
- POR QUE: Os componentes eletrônicos internos do codificador (elementos ópticos, fotorreceptores, microcircuitos) podem falhar devido ao envelhecimento, superaquecimento, quedas de tensão, vibrações ou choques mecânicos.
- COMO CONFIRMAR: Após excluir outras causas (cabo, régua), o mau funcionamento do codificador é confirmado pela ausência ou sinais de saída incorretos ao alimentar e mover.
- DANO SE NÃO FOR CORRIGIDO: Perda total do feedback do eixo, resultando na parada da máquina.
7.3. Problemas de compensação térmica
7.3.1. Deformação térmica do SHVP ou estrutura da cama:
- POR QUE: O aquecimento da PCH durante a operação (devido ao atrito) leva à sua expansão térmica. Caso a máquina não possua um sistema de refrigeração eficaz da PCH ou compensação térmica ativada, a expansão leva a uma mudança na posição real em relação ao set point. A cama também pode aquecer, causando deformações.
- COMO CONFIRMAR: Medição da temperatura da PCH com termovisor ou termômetros de contato. Detecção da discrepância entre a posição especificada e a real, que aumenta com o tempo de operação da máquina. Medição da precisão linear com interferômetro laser após “aquecimento” da máquina.
- DANO SE NÃO FOR CORRIGIDO: Erros nas dimensões das peças que mudam durante um turno de trabalho. Redução da precisão e qualidade do processamento.
7.3.2. Mau funcionamento dos sensores de temperatura ou do sistema de refrigeração:
- PORQUÊ: Se a máquina estiver equipada com sensores de temperatura para compensação, seu mau funcionamento (quebra, curto-circuito, falha) leva a dados incorretos para o CNC. O mau funcionamento da bomba ou contaminação dos filtros do sistema de refrigeração da PCH leva ao seu superaquecimento.
- COMO CONFIRMAR: Verificando as leituras dos sensores de temperatura no sistema de diagnóstico CHPC. Verificando a integridade da fiação do sensor. Verificação do desempenho do sistema de refrigeração (fluxo de fluido, pressão).
- DANO SE NÃO REMOVIDO: O mesmo que para deformação por calor. Além disso, o superaquecimento pode acelerar o desgaste da haste da válvula e dos rolamentos.
7.4. Problemas de configuração do servo
7.4.1. Configuração incorreta dos parâmetros do controlador PID:
- POR QUE: Os parâmetros de ganho do servo (P, I, D) determinam a resposta do sistema aos sinais de controle e distúrbios. Valores incorretos (como ganho P muito alto ou ganho I muito baixo) podem resultar em oscilações, overshoots, resposta lenta ou manutenção de posição imprecisa.
- COMO CONFIRMAR: Análise de oscilogramas de movimento e corrente do motor usando software de servodiagnóstico. Observar a resposta do eixo ao comando de movimento (há oscilação, reajuste).
- DANO SE NÃO FOR REMOVIDO: Movimento irregular do eixo, vibração, superaquecimento do motor, redução da precisão do processamento, desgaste rápido de componentes mecânicos devido ao aumento de cargas dinâmicas.
7.4.2. Ressonância mecânica:
- POR QUE: Todo sistema mecânico tem suas próprias frequências de ressonância. Se as frequências do servo (especialmente com ajuste incorreto) coincidirem com essas frequências ressonantes, ocorrerão vibrações significativas que degradarão a precisão do posicionamento.
- COMO CONFIRMAR: Análise de vibração de frequência usando um analisador de vibração. Detecção de picos de vibração em frequências que coincidem com as frequências de operação do servoconversor.
- DANO SE NÃO FOR REPARADO: Vibração excessiva levando ao rápido desgaste dos rolamentos, vedações mecânicas, afrouxamento de fixadores e degradação significativa das superfícies usinadas.
8. Procedimentos passo a passo para solução de problemas
8.1. Eliminação da reação da PCH
- Substituição da porca da chave:
- SEGURANÇA: Execute o procedimento LOTO.
- Desconecte a porca do parafuso da parte móvel do eixo.
- Remova a porca do eixo de tomada de força (pode ser necessário um dispositivo especial para evitar que as esferas se quebrem).
- Instale uma nova porca da haste da válvula seguindo as instruções do fabricante. Certifique-se de que a orientação esteja correta.
- Aperte a porca à parte móvel com o torque de aperto recomendado (por exemplo, 80-120 Nm para M10).
- VERIFICAÇÃO: Repita a medição da folga com um indicador ou interferômetro a laser. Folga permitida <0,01 mm.
- Substituição ou ajuste dos rolamentos do suporte SHV:
- SEGURANÇA: Execute o procedimento LOTO.
- Desmonte os suportes do SHVP.
- Substitua os rolamentos por novos (geralmente um conjunto de rolamentos axiais radiais com pré-carga). Use uma ferramenta especial para instalação.
- Instale os suportes no lugar, observando o torque de aperto recomendado dos parafusos de fixação.
- VERIFICAÇÃO: Meça o deslocamento axial dos suportes SHVP com um indicador. Deve ser <0,003 mm. Faça uma análise de vibração.
- Aperto ou substituição do acoplamento servomotor-SHV:
- SEGURANÇA: Execute o procedimento LOTO.
- Verifique o aperto dos parafusos da embreagem. Aperte com o torque recomendado pelo fabricante (por exemplo, 15-25 Nm para acoplamentos montados em eixo).
- Se o acoplamento estiver gasto ou danificado, substitua-o por um novo.
- VERIFICAÇÃO: Controle visual da ausência de folga. Teste de funcionamento do eixo em baixas velocidades.
8.2. Solução de problemas de feedback do codificador
- Limpar a régua e a cabeça do codificador:
- SEGURANÇA: Execute o procedimento LOTO.
- Limpe cuidadosamente a régua e os elementos ópticos da cabeça do codificador com um pano macio e sem fiapos umedecido com álcool isopropílico ou um agente especial para óptica. Não use materiais abrasivos!
- VERIFICAÇÃO: Após a limpeza, analise os sinais com um osciloscópio. Os sinais devem ser limpos, sem ruídos, com fase e amplitude corretas.
- Substituição do cabo do codificador:
- SEGURANÇA: Execute o procedimento LOTO.
- Desconecte o cabo antigo. Coloque um novo cabo, seguindo a rota original e os raios de curvatura. Evite tensão e danos mecânicos.
- Conecte o novo cabo, certificando-se de que cada condutor esteja conectado corretamente (pino a pino).
- VERIFICAÇÃO: Verifique a integridade do novo cabo com um multímetro. Analise os sinais do codificador com um osciloscópio.
- Substituição do codificador:
- SEGURANÇA: Execute o procedimento LOTO.
- Desmonte o codificador com defeito.
- Instale o novo codificador, garantindo o alinhamento adequado e a folga recomendada entre a cabeça e a régua (geralmente 0,1 – 0,2 mm).
- Aperte o codificador com o torque recomendado.
- VERIFICAÇÃO: Após a instalação, analise os sinais com um osciloscópio. Execute o procedimento de configuração do ponto de referência (Ponto Zero) do CPC.
8.3. Eliminação de problemas de compensação térmica
- Verificação e ativação da compensação térmica no CPC:
- Insira os parâmetros do CPC. Verifique o estado da função de compensação térmica (ON/OFF). Se desativado, ative.
- Verifique os parâmetros de compensação (por exemplo, os coeficientes de expansão térmica para um SHVP específico). Se necessário, ajuste de acordo com a documentação do fabricante da máquina-ferramenta ou com um interferômetro a laser após medir a deformação.
- VERIFICAÇÃO: Depois de fazer alterações, aqueça a máquina e meça a precisão do posicionamento usando um interferômetro a laser.
- Diagnóstico e reparo do sistema de refrigeração SHP:
- SEGURANÇA: Execute o procedimento LOTO.
- Verifique o nível do líquido refrigerante, o estado da bomba, filtros e trocador de calor.
- Limpe os filtros, substitua o fluido, repare ou substitua a bomba/trocador de calor conforme necessário.
- VERIFICAÇÃO: Monitoramento da temperatura do trocador de calor com um termovisor ou sensores integrados. A temperatura não deve exceder os valores nominais (por exemplo, +5°C da temperatura ambiente) após uma hora de operação.
8.4. Configurações servo
- Executando o ajuste automático do servo:
- Inicie o software de diagnóstico do servo (por exemplo, Servus, DriveMonitor).
- Selecione a função de autoajuste. Siga as instruções do fabricante do software e do servo. A máquina realizará movimentos de teste durante o ajuste automático.
- VERIFICAÇÃO: Após o autoajuste, verifique os parâmetros de ganho. Teste o início do eixo, observando o movimento e a ausência de oscilações.
- Ajuste manual dos parâmetros do controlador PID:
- Se o ajuste automático não deu resultados ou não está disponível, execute o ajuste manual.
- Ajuste sequencialmente os parâmetros de ganho P, I, D, começando por P. Aumente P até o momento das oscilações, depois diminua um pouco. Em seguida, ajuste I e D para otimizar a resposta e eliminar o erro estático.
- VERIFICAÇÃO: Use a função de osciloscópio no software de servodiagnóstico para monitorar o erro de posicionamento e a corrente do motor. O movimento deve ser suave, sem ajustes e oscilações.
- Identificação e eliminação de fontes de ressonância mecânica:
- Usando um analisador de vibração, identifique componentes que vibram em frequências ressonantes.
- Verifique a rigidez de fixação dos motores, dos suportes do SHVP e das guias lineares. Aperte todos os fixadores soltos.
- Se a vibração for devida a um desequilíbrio, equilibre as peças rotativas (por exemplo, o volante do motor).
- VERIFICAR: Reanálise da vibração. O nível de vibração deve estar dentro dos limites normais (normalmente < 2,8 mm/s RMS para máquinas novas, < 4,5 mm/s RMS para máquinas desgastadas).
9. Medidas preventivas
| A causa raiz | Estratégia de prevenção | Método de monitoramento | Intervalo recomendado |
|---|---|---|---|
| Desgaste da porca e rolamentos SHP | Lubrificação regular da válvula e dos rolamentos de acordo com as instruções do fabricante (ISO 100). Uso de lubrificante de alta qualidade. Proteção contra poluição (capas protetoras utilizáveis). | Medição de folga com indicador; Análise de vibrações em rolamentos; Monitoramento do consumo de corrente do servo motor. | Mensalmente (folga); Anualmente (vibração); Semanalmente (lubrificação). |
| Contaminação/dano do codificador | Limpeza regular da régua e da cabeça do codificador. Verificação da integridade das capas protetoras. | Inspeção visual da régua e da cabeça; Análise dos sinais do encoder com osciloscópio (planejado). | Mensalmente (inspeção/limpeza); Anualmente (análise de sinal). |
| Deformação térmica | Garantindo uma temperatura estável na loja. Ativação e ajuste correto da função de compensação térmica do CHPC. Manutenção do sistema de refrigeração SHVP. | Monitoramento da temperatura da PCH com termovisor; Verificando a eficiência do sistema de refrigeração. | Trimestralmente (termografia); Anualmente (manutenção do sistema de refrigeração). |
| Degradação do servo/configuração inadequada | Autoajuste planejado de servoacionamentos. Controle regular de componentes mecânicos para evitar ressonância. | Análise de servoparâmetros através de software de diagnóstico; Análise de vibrações de motores e SHV. | Anualmente (ajuste automático); Anualmente (análise de vibração). |
| Problemas de cabo | Inspeção regular dos dutos de cabos quanto ao desgaste dos cabos e roteamento adequado. | Inspeção visual de cabos; Verificação da resistência e isolamento dos cabos com multímetro (planejado). | Trimestralmente (inspeção visual); Uma vez a cada 2 anos (medições elétricas). |
10. Peças sobressalentes e componentes
| Descrição da peça | Especificação | Quando substituir | Categoria UNITEC |
|---|---|---|---|
| Porca ShVP | De acordo com o modelo SHVP (por exemplo, THK BNK, NSK BSS). Classe de precisão C3/C5. | Com folga >0,02 mm ou desgaste significativo. | Transmissão de movimento |
| Rolamentos de suporte ShVP | Resistência radial (por exemplo, série NSK 7000). Classe de precisão P4/P5. | Com deslocamento axial >0,005 mm, ruído, superaquecimento ou vibração >4,5 mm/s. | Rolamentos |
| Servomotor de embreagem-SHVP | Acoplamento flexível (por exemplo, KTR ROTEX, R+W). Diâmetro do eixo e torque transmitido. | Em caso de folga visível, desgaste dos amortecedores ou danos. | Acoplamentos e drives |
| Codificador linear | De acordo com o modelo da máquina (por exemplo, HEIDENHAIN LC, FANUC Alpha i). Comprimento de medição, tipo de sinal. | Em caso de distorção/ausência de sinais, impossibilidade de limpeza de danos. | Sensores e automação |
| Cabo codificador | Cabo flexível e blindado para dutos de cabos. Número de núcleos, tipo de conector. | Em caso de circuito aberto, curto-circuito, danos no isolamento. | Cabos e conectores |
| Servo motor | Modelo, poder, momento. | Em caso de falha, incapacidade de ajuste, superaquecimento constante. | Servoacionamentos |
| Servo drive (motorista) | Modelo, corrente nominal. | Em caso de falha, erros constantes, incapacidade de controlar o motor. | Servoacionamentos |
Para solicitar peças sobressalentes e componentes de qualidade dos principais fabricantes, visite nosso catálogo eletrônico unitec.
11. Links
- DSTU EN 1037: Segurança de máquinas. Prevenção de início inesperado.
- ISO 14118: Segurança de máquinas. Prevenção de início inesperado.
- ISO 230-2: Métodos de teste para máquinas-ferramentas. Parte 2: Determinação da precisão de posicionamento e repetibilidade de máquinas CNC.
- ISO 10816: Vibração mecânica. Avaliação da vibração da máquina através de medições em peças não rotativas.
- Manuais de operação e manutenção de fabricantes de máquinas-ferramenta (por exemplo, DMG MORI, MAZAK, OKUMA).
- Documentação para sistemas servo (por exemplo, FANUC, Siemens, Bosch Rexroth).