محورهای یک دستگاه CNC ستون فقرات کل سیستم حرکتی هستند. عملکرد صحیح محورهای X ،Y ،Z و محورهای چرخشی در دستگاههای چندمحوره تعیین میکند که قطعهکار با چه دقتی ماشینکاری میشود، ابزار چه میزان فشار را تحمل میکند و آیا دستگاه میتواند مسیرهای پیچیده را بدون خطا اجرا کند یا نه. بنابراین وقتی یکی از محورها حرکت نمیکند، یا حرکتش نامنظم، لرزشی یا پرشی میشود، درواقع یکی از حیاتیترین اجزای دستگاه از کار افتاده است.
مشکلات محوری معمولاً ناگهانی نیستند؛ اغلب از نشانههای کوچکی مثل صدای غیرعادی، افت دقت، Following Error یا افزایش بار سروو (Servo Load) شروع میشوند و اگر بهموقع عیبیابی نشوند، میتوانند به خرابیهای جدیتر مثل شکستن ابزار، قفل شدن بالاسکرو یا آسیب به سرووموتور منجر شوند.
حتما بخوانید: آشنایی کامل با ماشینهای CNC چند محوره
این مقاله یک راهنمای کاملاً کاربردی و مهندسی برای عیبیابی محورهای CNC است—مخصوص تعمیرکاران، اپراتورها و مدیران کارگاه، بهویژه کسانی که با دستگاههایی مثل Fanuc، Siemens، Mitsubishi یا کنترلرهای Mach کار میکنند.
انواع مشکلات حرکتی محورهای CNC
در یک دستگاه CNC، چهار نوع مشکل حرکتی رایجتر از بقیه هستند:
محور اصلاً حرکت نمیکند (Axis Not Moving)
این حالت مشخصترین نوع خرابی است و معمولاً ناشی از یکی از موارد زیر است:
- خطای Servo Alarm روی کنترلر
- درگیر بودن کلید اضطراری یا Interlock
- خرابی درایو یا ازکارافتادن پاور سروو
- گیر مکانیکی در ریل یا بالاسکرو
- قطع شدن کابل انکودر یا Servo Feedback
در صورت عدم حرکت کامل محور، اولین گام این است که مشخص کنیم مشکل برقی است یا مکانیکی—زیرا فرآیند عیبیابی این دو کاملاً متفاوت است.
محور حرکت میکند اما نامنظم است (Jerky / Irregular Motion)
حرکتهای پرشی، لرزشی یا ناپیوسته اغلب نشانی از مشکلات زیر است:
- تنظیم نبودن پارامترهای سروو مثل Gain یا Acceleration
- خشک شدن یا آسیبدیدگی ریلها (Linear Guideways)
- بکلش زیاد در مهره بالاسکرو
- نویز الکتریکی در کابلهای فیدبک
- جرمگیری انکودر یا Error پالسدهی
این مشکلات معمولاً ابتدا خود را در حرکتهای آرام (Jog با سرعت پایین) نشان میدهند.
محور در جهت اشتباه حرکت میکند
این مشکل معمولاً بهعلت:
- اشتباه تنظیم پارامتر جهت (Axis Direction Parameter)
- جابهجایی کابلهای موتور و انکودر
- اشتباه سختافزاری در نصب موتور جدید
رخ میدهد.
این مورد بسیار خطرناک است زیرا میتواند باعث برخورد ابزار با فیکسچر یا گیره شود.
صدای غیرعادی در هنگام حرکت محور
صداهایی مثل خشخش، ضربهای، تقتق یا سوتزدن نشاندهندهٔ مشکلات مکانیکیاند:
- کمبود یا قطع روغنکاری بالاسکرو
- گیر کردن تراشه در ریل
- خرابی بیرینگهای اسپیندل یا بالاسکرو
- شلشدن کوپلینگ موتور–بالاسکرو
این بخش یکی از علائم اولیه خرابی است و معمولاً قبل از توقف کامل محور رخ میدهد.
چکلیست جامع عیبیابی محورهای CNC
این چکلیست بهگونهای طراحی شده که بتوانید بهصورت مرحلهبهمرحله مشکل را پیدا کنید، بدون اینکه دستگاه را بیجهت باز کنید یا ساعتها وقت تلف شود.
مطالعه بیشتر : تفاوت آلارمهای سخت افزاری و نرم افزاری کنترلر فانوک FANUC + از 0 تا 100 عیب یابی به صورت خلاصه1- چکهای اولیه (بدون باز کردن دستگاه)
این مرحله در ۹۰٪ مواقع مشکل را مشخص میکند.
✔ آیا کلید اضطراری (E-Stop) آزاد است؟
گاهی سادهترین چیزها بیشترین اتلاف وقت را ایجاد میکنند.
✔ آیا محور در حالت Lock است؟
در برخی کنترلها، نرمافزار یا PLC محور را قفل میکند.
✔ آیا Alarm روی صفحه کنترلر نمایش داده میشود؟
لیست Alarms های کنترلر مرتبط با محور عبارتاند از:
- Overload
- Overtravel
- Servo Error
- Encoder Fault
- Following Error
✔ آیا دستگاه در حالت Manual / JOG به محور اجازه حرکت میدهد؟
اگر در JOG حرکت نکند اما در Auto حرکتی مشاهده شود، احتمال خطا در برنامه وجود دارد.
✔ آیا کابلها و کانکتورهای سروو سالم هستند؟
کابل شلشده یکی از رایجترین علتهای پارازیت و حرکت پرشی است.
2- چکهای الکترونیکی (Electrical Diagnostics)
پس از چکهای اولیه، نوبت بررسی بخشهای الکتریکی و کنترلی است.
✔ بررسی Servo Drive
- LED خطا
- بار سروو (Load)
- دما
- وضعیت فیدبک
اگر Load دائم روی ۱۰۰٪ باشد، احتمال گیر مکانیکی خارج از تصور زیاد است.
✔ بررسی انکودر (Encoder)
انکودر معیوب = اطلاعات اشتباه = حرکت پرشی یا Following Error.
نشانهها:
- شمارش اشتباه پالس
- حرکت غیرمنتظره هنگام Jog
- خطای Zero Return
✔ تنظیمات پارامترها
مشکلات ناشی از پارامترها شامل:
- شتاب بیش از حد (Acceleration Too High)
- Gain نامناسب
- Backlash Comp Incorrect
- سرعت بالای Rapid
تنظیم اشتباه یکی از رایجترین علتهای حرکت نامنظم در کنترلهای Mach3/Mach4 است.
3- چکهای مکانیکی (Mechanical Diagnostics)
اگر بخش الکتریکی سالم باشد، مشکل تقریباً همیشه مکانیکی است.
✔ بررسی بالاسکرو (Ball Screw)
علائم خرابی:
- لقی غیرطبیعی
- صدای خشک
- گیرهای مقطعی هنگام حرکت
- تغییرات ناگهانی Load در حین حرکت
✔ بررسی ریل و واگنها
اگر ریل خشکی داشته باشد:
- حرکت پلهپله میشود
- صداهای خشخش شنیده میشود
- بازگشت به نقطه صفر با خطا همراه است
✔ بررسی روغنکاری
عدم پمپاژ روغن = آسیب بالاسکرو و ریل در چند ساعت.
✔ بررسی کوپلینگ موتور
شلشدن یا شکستگی کوپلینگ میتواند باعث موارد زیر در دستگاه CNC شما شود:
- لرزش
- از دست رفتن هماهنگی موتور و اسپیندل
- Following Error در Fanuc
جدول مشکلات رایج محورهای CNC
| مشکل | علت الکترونیکی | علت مکانیکی | نشانهها | راهحل اولیه |
|---|---|---|---|---|
| حرکت نکردن محور | Servo Alarm، قطع کابل، خطای انکودر | گیر بالاسکرو، قفل محور | محور در Jog هم حرکت نمیکند | بررسی سروو، تست دستی، بررسی کابل |
| حرکت پرشی | پارامترهای نادرست، نویز کابل | خشکی ریل، بکلش زیاد | لرزش، صدای تقتق | تنظیم پارامتر، روغنکاری، سرویس ریل |
| Following Error | فیدبک اشتباه | مقاومت مکانیکی بالا | توقف ناگهانی محور | بررسی انکودر، بررسی بالاسکرو |
| صدای غیرطبیعی | — | ریل خشک، تراشه گیر کرده | خشخش، صدای ضربه | تمیزکاری، روغنکاری |
| حرکت دیرهنگام | توان کم سروو | اصطکاک زیاد | واکنش کند در Jog | بررسی Load و سرویس مکانیکی |
در ادامه این بخش روشهای دقیقتر عیبیابی، ریشهیابی مشکلات تخصصی، تفاوت رفتار کنترلرهای مختلف و نکات پیشگیرانه را بررسی میکنیم تا مقاله کاملاً جامع، کاربردی و قابل استفاده برای اپراتورهای حرفهای و تکنسینهای تعمیر CNC باشد.
تحلیل تخصصی مشکلات و روش رفع آنها
در این بخش وارد جزئیات عمیقتر میشویم؛ یعنی دقیقاً بررسی میکنیم «چرا» هر مشکل اتفاق میافتد و «چگونه» باید آن را برطرف کرد.
1- مشکلات الکتریکی و کنترلی
الف) Servo Error (خطای سرووموتور)
این خطا معمولاً نشانهٔ موارد زیر است:
- افزایش بیش از حد بار روی محور
- مقاومت مکانیکی و گیرکردن محور
- پارازیت در فیدبک انکودر
- تنظیم نبودن پارامترهای سروو
راهحل خطای سروو موتور برای محورهای CNC:
- بررسی Load روی سروو
- تست حرکت محور در حالت Jog Slow
- بررسی کابلهای موتور و انکودر
- Reset کردن آلارم و تست دوباره
ب) Following Error (اختلاف بین موقعیت مورد انتظار و موقعیت واقعی)
این خطا یکی از دقیقترین نشانهها برای تشخیص عیب در محور است.
علتها:
- خطای انکودر
- پارامتر Gain اشتباه
- کوپلینگ شل یا در حال خراب شدن
- اصطکاک بالا در ریلها
- مهره بالاسکرو لقی دارد
نشانهها:
- توقف ناگهانی محور
- حرکت با لرزش
- عدم رسیدن به Zero Return
راهحل اختلاف بین موقعیت مورد انتظار و موقعیت واقعی محور CNC
- بررسی دقیق انکودر و کابل آن
- تنظیم مجدد پارامترهای کنترلر (Gain، Backlash Comp، Accel)
- بررسی کوپلینگ موتور
- تمیزکاری و روغنکاری ریلها
ج) Encoder Error (خرابی یا کثیفی انکودر)
انکودر وظیفهٔ ارسال پالس موقعیت را دارد. اگر دچار مشکل شود:
- محور بهصورت «پرشی» حرکت میکند
- ابزار از مسیر منحرف میشود
- Following Error افزایش مییابد
راهحل:
- تمیز کردن انکودر نوری
- بررسی کابل فیدبک
- تعویض انکودر در صورت وجود پالسهای اشتباه
- بررسی اتصال زمین (Grounding) برای حذف نویز
د) پارامترهای اشتباه کنترلر
در کنترلرهایی مثل FANUC یا Siemens، پارامترهای محوری نقش مهمی دارند:
- شتاب (Acceleration)
- سرعت Rapid
- Gain سروو
- جبرانسازی Backlash
- موقعیت Home
اگر حتی یک پارامتر اشتباه تنظیم شود، محور ممکن است حرکت پرشی یا غیرعادی داشته باشد.
راهحل:
- مقایسه پارامترها با نسخه سالم یا Backup
- استفاده از تنظیمات Auto-Tuning برای سروو
مشکلات مکانیکی
الف) خشکی یا خرابی بالاسکرو
بالاسکرو قلب سیستم حرکتی خطی است. اگر خشک شود یا لقی پیدا کند:
- محور با صدای زیاد حرکت میکند
- در بعضی نقاط گیر میکند
- Load سروو بالا میرود
راهحل:
- روغنکاری مناسب
- بررسی مهره و گلویی بالاسکرو
- اندازهگیری Backlash
- در صورت نیاز، سنگزنی یا تعویض بالاسکرو
ب) گیر کردن یا خرابی ریل و واگنها
ریلها در اثر تراشه، گردوغبار یا نبود روغن از کار میافتند.
نشانهها:
- حرکت پلهپله
- صدای خشخش
- حرکت نامنظم
- لقی جانبی ابزار
راهحل:
- تمیزکاری کامل ریلها
- بررسی شل بودن یا شکستگی واگن
- روغنکاری با گریس مناسب
ج) خرابی کوپلینگ موتور
کوپلینگ واسط بین سرووموتور و بالاسکرو است. اگر ترک بردارد یا شل شود:
- محور Late Response دارد
- Following Error زیاد میشود
- صداهای تقتق شنیده میشود
د) روغنکاری نامناسب
قطع روغنکاری یکی از نابودکنندهترین مشکلات دستگاه CNC است.
راهحل:
- تست پمپ روغن
- بررسی مسیر شیلنگهای روغن
- تمیز کردن فیلترها
- تست رسیدن روغن روی ریلها
روشهای تخصصی تست محور CNC برای عیب یابی
تست محورهای CNC یک فرآیند چندمرحلهای است که هدف آن تشخیص این موضوع است که «مشکل از سیستم الکترونیکی است یا از مجموعه مکانیکی». برای رسیدن به این تشخیص، تکنسینها چند آزمون تخصصی را انجام میدهند که هرکدام اطلاعات متفاوتی درباره رفتار محور ارائه میدهد.
اولین مرحله معمولاً تست JOG است. در این روش محور را در سه سرعت پایین، متوسط و بالا حرکت میدهند. اگر محور در سرعت پایین کاملاً نرم و بدون لرزش حرکت کند اما در سرعت بالا دچار پرش یا صدای غیرعادی شود، بیشتر احتمال میرود که خرابی مکانیکی در ریلها یا بالاسکرو وجود داشته باشد. اما اگر در هر سرعت حرکت نامنظم باشد، باید بخش الکترونیکی شامل سروو یا انکودر بررسی شود.
پس از آن، تکنسینها به سراغ تحلیل Following Error میروند. این تست در کنترلرهایی مثل FANUC یا Siemens از طریق نمودار وضعیت سروو قابل مشاهده است. اگر خط حرکتِ واقعی محور دائماً عقبتر از خط حرکتِ مورد انتظار باشد، این نشانهٔ وجود اصطکاک زیاد، خطای فیدبک یا لقی مکانیکی است. بهخصوص پیکهای ناگهانی در این نمودار، تقریباً همیشه نشانهٔ خرابی انکودر یا گیر مکانیکی در بالاسکرو است.
یکی دیگر از تستهای مهم، اندازهگیری Backlash با ساعت اندیکاتور است. در این روش، محور در فاصلهٔ کوتاهی یک حرکت رفت و برگشتی انجام میدهد تا میزان لقی واقعی مشخص شود. این تست بهخصوص برای تشخیص سلامت مهره بالاسکرو اهمیت بالایی دارد. اگر مقدار Backlash بیشتر از مقدار تعریفشده در پارامترهای کنترلی باشد، باید سیستم مکانیکی سرویس یا تعمیر شود.
نکات پیشگیرانه برای جلوگیری از خرابی محورها
پیشگیری از خرابی محورهای CNC همواره هزینهٔ بسیار کمتری نسبت به تعمیر آنها دارد. به همین دلیل، در کارگاههای حرفهای برنامهای تحت عنوان PM — Maintenance Preventive یا نگهداری پیشگیرانه تعریف میشود. اجرای منظم این برنامه باعث میشود بالاسکرو، ریلهای خطی، موتورهای سروو و انکودر در شرایط بهینه کار کنند و عمر دستگاه چندین برابر افزایش یابد.
یکی از مهمترین اقدامات، کنترل روزانهٔ سیستم روغنکاری است. ریلها و بالاسکرو بدون چربی مناسب بهسرعت دچار سایش میشوند و این سایش بعدها خود را بهصورت لرزش، پرش محور یا Following Error نشان میدهد. بنابراین اپراتور باید هر روز قبل از شروع کار بررسی کند که پمپ روغن فعال است و مسیرهای روغنکاری گرفتگی ندارند.
بهطور دورهای باید بار سروو (Servo Load) در هنگام حرکت محور بررسی شود. اگر بار سروو در عملیات معمولی از ۵۰٪ عبور کند، احتمالاً یک مشکل مکانیکی در حال شکلگیری است؛ مثلاً بالاسکرو خشک شده یا ریلها مقاومت اضافه ایجاد میکنند. شناسایی همین علائم قبل از آنکه به خرابی جدی تبدیل شوند، بخش مهمی از نگهداری پیشگیرانه است.
همچنین توصیه میشود هر چند هفته یکبار ریلها و بالاسکرو از تراشههای ریز فلزی و گردوغبار تمیز شوند. این ذرات کوچک گاهی به زیر واگنها میچسبند و باعث ایجاد سکتههای حرکتی میشوند. یک ریل تمیز + روغنکاری صحیح، تا ۷۰٪ از مشکلات حرکتی جلوگیری میکند.
در دستگاههای قدیمیتر، استفاده از کابلهای شیلددار برای انکودر و موتور به جلوگیری از ایجاد نویز الکتریکی کمک میکند. نویز الکتریکی یکی از دلایل پنهانِ حرکت نامنظم محور و Following Error است. علاوه بر آن، کوپلینگهای موتور باید ماهانه از نظر شلشدن پیچها یا ایجاد ترک بررسی شوند، زیرا کوچکترین لقی در کوپلینگ میتواند حرکت محور را کاملاً مختل کند.
جمعبندی
مشکلات محوری CNC از سادهترین علائم مثل صدا و حرکت پرشی آغاز میشوند و اگر نادیده گرفته شوند، میتوانند باعث خرابیهای سنگین و توقف تولید شوند. با استفاده از چکلیست دقیق، بررسی الکتریکی و مکانیکی، تستهای تخصصی و شناخت رفتار کنترلرهای مختلف، میتوان ۹۰٪ مشکلات محوری را بدون نیاز به تعویض قطعات گرانقیمت برطرف کرد.