Diagnóstico e eliminação de erros no posicionamento de máquinas-ferramenta CNC: folga SHP, feedback de encoders, compensação térmica e ajuste de servo

Technical analysis: Troubleshooting CNC machine positioning errors: ballscrew backlash, encoder feedback, thermal compen

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.

  1. Verificação inicial (sem energia):
    1. 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.
    2. 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.
  2. Diagnóstico da folga do parafuso esférico (folga do parafuso esférico):
    1. 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.
    2. 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.
    3. 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).
  3. Diagnóstico de feedback do codificador (Encoder Feedback):
    1. 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.
    2. 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.
    3. 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.
    4. 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.
  4. Diagnóstico de compensação térmica (Compensação térmica):
    1. 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.
    2. 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.
    3. 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.
  5. Diagnóstico de ajuste de servo:
    1. 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.
    2. 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.
    3. 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).
    4. 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.

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

  1. Substituição da porca da chave:
    1. SEGURANÇA: Execute o procedimento LOTO.
    2. Desconecte a porca do parafuso da parte móvel do eixo.
    3. Remova a porca do eixo de tomada de força (pode ser necessário um dispositivo especial para evitar que as esferas se quebrem).
    4. Instale uma nova porca da haste da válvula seguindo as instruções do fabricante. Certifique-se de que a orientação esteja correta.
    5. Aperte a porca à parte móvel com o torque de aperto recomendado (por exemplo, 80-120 Nm para M10).
    6. VERIFICAÇÃO: Repita a medição da folga com um indicador ou interferômetro a laser. Folga permitida <0,01 mm.
  2. Substituição ou ajuste dos rolamentos do suporte SHV:
    1. SEGURANÇA: Execute o procedimento LOTO.
    2. Desmonte os suportes do SHVP.
    3. Substitua os rolamentos por novos (geralmente um conjunto de rolamentos axiais radiais com pré-carga). Use uma ferramenta especial para instalação.
    4. Instale os suportes no lugar, observando o torque de aperto recomendado dos parafusos de fixação.
    5. VERIFICAÇÃO: Meça o deslocamento axial dos suportes SHVP com um indicador. Deve ser <0,003 mm. Faça uma análise de vibração.
  3. Aperto ou substituição do acoplamento servomotor-SHV:
    1. SEGURANÇA: Execute o procedimento LOTO.
    2. Verifique o aperto dos parafusos da embreagem. Aperte com o torque recomendado pelo fabricante (por exemplo, 15-25 Nm para acoplamentos montados em eixo).
    3. Se o acoplamento estiver gasto ou danificado, substitua-o por um novo.
    4. VERIFICAÇÃO: Controle visual da ausência de folga. Teste de funcionamento do eixo em baixas velocidades.

8.2. Solução de problemas de feedback do codificador

  1. Limpar a régua e a cabeça do codificador:
    1. SEGURANÇA: Execute o procedimento LOTO.
    2. 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!
    3. VERIFICAÇÃO: Após a limpeza, analise os sinais com um osciloscópio. Os sinais devem ser limpos, sem ruídos, com fase e amplitude corretas.
  2. Substituição do cabo do codificador:
    1. SEGURANÇA: Execute o procedimento LOTO.
    2. Desconecte o cabo antigo. Coloque um novo cabo, seguindo a rota original e os raios de curvatura. Evite tensão e danos mecânicos.
    3. Conecte o novo cabo, certificando-se de que cada condutor esteja conectado corretamente (pino a pino).
    4. VERIFICAÇÃO: Verifique a integridade do novo cabo com um multímetro. Analise os sinais do codificador com um osciloscópio.
  3. Substituição do codificador:
    1. SEGURANÇA: Execute o procedimento LOTO.
    2. Desmonte o codificador com defeito.
    3. Instale o novo codificador, garantindo o alinhamento adequado e a folga recomendada entre a cabeça e a régua (geralmente 0,1 – 0,2 mm).
    4. Aperte o codificador com o torque recomendado.
    5. 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

  1. Verificação e ativação da compensação térmica no CPC:
    1. Insira os parâmetros do CPC. Verifique o estado da função de compensação térmica (ON/OFF). Se desativado, ative.
    2. 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.
    3. VERIFICAÇÃO: Depois de fazer alterações, aqueça a máquina e meça a precisão do posicionamento usando um interferômetro a laser.
  2. Diagnóstico e reparo do sistema de refrigeração SHP:
    1. SEGURANÇA: Execute o procedimento LOTO.
    2. Verifique o nível do líquido refrigerante, o estado da bomba, filtros e trocador de calor.
    3. Limpe os filtros, substitua o fluido, repare ou substitua a bomba/trocador de calor conforme necessário.
    4. 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

  1. Executando o ajuste automático do servo:
    1. Inicie o software de diagnóstico do servo (por exemplo, Servus, DriveMonitor).
    2. 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.
    3. VERIFICAÇÃO: Após o autoajuste, verifique os parâmetros de ganho. Teste o início do eixo, observando o movimento e a ausência de oscilações.
  2. Ajuste manual dos parâmetros do controlador PID:
    1. Se o ajuste automático não deu resultados ou não está disponível, execute o ajuste manual.
    2. 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.
    3. 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.
  3. Identificação e eliminação de fontes de ressonância mecânica:
    1. Usando um analisador de vibração, identifique componentes que vibram em frequências ressonantes.
    2. Verifique a rigidez de fixação dos motores, dos suportes do SHVP e das guias lineares. Aperte todos os fixadores soltos.
    3. Se a vibração for devida a um desequilíbrio, equilibre as peças rotativas (por exemplo, o volante do motor).
    4. 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).

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