數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)的故障分析與排除過程

摘要:本文針對數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)故障的常見類型，通過分析回參考點(diǎn)的方式以及回參考點(diǎn)故障的排除方法，并以實(shí)例分析排除故障，使大家了解數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)的故障分析及排除方法。

關(guān)鍵詞:數(shù)控機(jī)床 回參考點(diǎn) 故障排除

0 引言

數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)就是我們常說的機(jī)床回零點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床的參考點(diǎn)是機(jī)床廠家設(shè)定的(一般是接近機(jī)床各坐標(biāo)軸的正極限位置)通常是不能改變的，通過機(jī)床正確回參考點(diǎn)，CNC系統(tǒng)才能確定機(jī)床的原點(diǎn)位置。數(shù)控機(jī)床的原點(diǎn)是數(shù)控生產(chǎn)廠家設(shè)定在機(jī)床上的一個固定點(diǎn)，作為機(jī)床調(diào)整的基準(zhǔn)點(diǎn)。回參考點(diǎn)的操作是數(shù)控機(jī)床重要的功能環(huán)節(jié)之一，但由于操作頻繁，在這個過程中常會遇到各種問題，若回參考點(diǎn)出現(xiàn)故障，將無法進(jìn)行程序加工，回參考點(diǎn)的位置不準(zhǔn)確，將影響到加工精度，甚至出現(xiàn)撞車事故。因此，掌握回參考點(diǎn)常見故障的分析及診斷方法是非常必要的。

1 返回參考點(diǎn)的方式

數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)時根據(jù)檢測元件的不同分絕對脈沖編碼器方式和增量脈沖編碼器方式兩種，使用絕對脈沖編碼器作為反饋元件的系統(tǒng)，由于系統(tǒng)斷電后位置檢測裝置靠電池來維持坐標(biāo)值實(shí)際位置的記憶，所以在機(jī)床安裝調(diào)試后的正常使用過程中，只要絕對脈沖編碼器的后備電池有效，機(jī)床開機(jī)不必再進(jìn)行回參考點(diǎn)操作。而使用增量脈沖編碼器的系統(tǒng)，由于系統(tǒng)斷電后，工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)值就失去記憶，所以機(jī)床每次開機(jī)后都必須先進(jìn)行回參考點(diǎn)操作，通過參考點(diǎn)來確定機(jī)床的坐標(biāo)原點(diǎn)，建立正確的機(jī)床坐標(biāo)系。另外機(jī)床在按下急停開關(guān)后以及機(jī)床出現(xiàn)故障并修復(fù)后都需要進(jìn)行一次返回參考點(diǎn)的操作。回參考點(diǎn)方式一般有如下五種:

1.1 軸向預(yù)定點(diǎn)方向快速運(yùn)動，擋塊壓下零點(diǎn)開關(guān)后減速向前繼續(xù)運(yùn)動，因柵格法是采用脈沖編碼器或光柵尺發(fā)出的柵格信號來確定脈沖參考點(diǎn)的，所以當(dāng)軸部擋塊壓下零點(diǎn)開關(guān)后，系統(tǒng)開始查詢脈沖編碼器或光柵尺發(fā)出的基準(zhǔn)信號，當(dāng)該信號出現(xiàn)時，便控制回參考點(diǎn)坐標(biāo)軸制動停止。此時所處位置便是數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的參考點(diǎn)。

1.2 軸向預(yù)定點(diǎn)方向快速運(yùn)動，擋塊壓下零點(diǎn)開關(guān)后減速向前繼續(xù)運(yùn)動，直到擋塊脫離零點(diǎn)開關(guān)后，系統(tǒng)開始查詢脈沖編碼器或光柵尺發(fā)出的基準(zhǔn)信號，當(dāng)該信號出現(xiàn)時，便控制回參考點(diǎn)坐標(biāo)軸制動停止，便以確定參考點(diǎn)位置。

1.3 軸向預(yù)定點(diǎn)方向快速運(yùn)動，擋塊壓下零點(diǎn)開關(guān)后，數(shù)控系統(tǒng)便控制坐標(biāo)軸制動停止，然后反向運(yùn)動，當(dāng)擋塊釋放零點(diǎn)開關(guān)觸頭后，系統(tǒng)開始查詢脈沖編碼器或光柵尺發(fā)出的基準(zhǔn)信號，當(dāng)該信號出現(xiàn)時，便控制回參考點(diǎn)坐標(biāo)軸制動停止，便以確定參考點(diǎn)位置。

1.4 軸向預(yù)定點(diǎn)方向快速運(yùn)動，擋塊壓下零點(diǎn)開關(guān)后，數(shù)控系統(tǒng)便控制坐標(biāo)軸制動停止，然后反向運(yùn)動，當(dāng)擋塊釋放零點(diǎn)開關(guān)觸頭后，再反向向零點(diǎn)開關(guān)移動，擋塊再壓下零點(diǎn)開關(guān)后，系統(tǒng)開始查詢脈沖編碼器或光柵尺發(fā)出的基準(zhǔn)信號，當(dāng)該信號出現(xiàn)時，便控制回參考點(diǎn)坐標(biāo)軸制動停止，便以確定參考點(diǎn)位置。

1.5 軸向預(yù)定點(diǎn)方向快速運(yùn)動，擋塊壓下零點(diǎn)開關(guān)后，數(shù)控系統(tǒng)便控制坐標(biāo)軸制動停止，然后反向低速運(yùn)動，直到遇到參考點(diǎn)脈沖信號，軸制動。為避免在回參考點(diǎn)過程中可能產(chǎn)生的機(jī)床間隙，該軸又繼續(xù)低速運(yùn)動到參考點(diǎn)。

2 回不了參考點(diǎn)的常見故障

數(shù)控機(jī)床回不了參考點(diǎn)的故障一般有以下幾種情況:零點(diǎn)開關(guān)出現(xiàn)問題;系統(tǒng)測量板出現(xiàn)問題;零點(diǎn)開關(guān)與硬(軟)限位位置太近;擋塊松動;系統(tǒng)參數(shù)丟失;編碼器或光柵尺損壞等等。

3 回參考點(diǎn)故障排除方法

對于出現(xiàn)超程并報警，分為兩種情況。一種情況是回參考點(diǎn)前，坐標(biāo)軸的位置離參考點(diǎn)距離過小造成的。排除方法是解除超程報警后，將坐標(biāo)軸移動到與會參考點(diǎn)方向相反并與參考點(diǎn)的距離較遠(yuǎn)的行程范圍內(nèi)，重新回參考點(diǎn)操作;另一種是參考點(diǎn)減速擋塊松動或位置發(fā)生了變化引起的故障，這時固定或重新調(diào)整擋塊就可以排除故障。

對于出現(xiàn)回參考點(diǎn)的位置不穩(wěn)定的故障，首先檢查擋塊的位置和固定情況，以及零點(diǎn)開關(guān)的固定情況，然后檢查脈沖編碼器的“零脈沖”是否有問題，最后檢查電動機(jī)與絲杠之間的間隙。如果不穩(wěn)定的位移誤差很小時，一般屬于最后一種情況，消除間隙或消除連接松動就可以排除故障。

對于回參考點(diǎn)時報警，并有報警信息的故障。針對報警信息，查看機(jī)床說明書，作相應(yīng)處理。信息提示可能屬于:編碼器的“零脈沖”不良及系統(tǒng)光柵尺不良、屏蔽線不良、信號線斷路、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置錯誤等故障。對于硬件不良，需要維修或更換;對于參數(shù)設(shè)置錯誤，需要按備份參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)置。

若擋塊脫開時，編碼器恰巧在“零脈沖”附近，并出現(xiàn)整螺距偏移。需要重新調(diào)整減速擋塊位置，最好是使減速擋塊脫開位置與編碼器“零脈沖”位置相差半個螺距。若回參考點(diǎn)欠量，參考點(diǎn)指示燈不亮。應(yīng)通過機(jī)床的診斷功能，在診斷頁面下對應(yīng)的“位置跟隨誤差”里進(jìn)行檢查，若跟隨誤差超出了定位精度的允許范圍，可以調(diào)整伺服驅(qū)動器的“偏移”電位器，使“位置跟隨誤差”的值接近“0”，就可以排除故障。

4 故障實(shí)例及排除過程

例1 一臺GSK980TD數(shù)控車床，Z軸找不到參考點(diǎn)。

觀察回參考點(diǎn)的過程，Z軸一直向尾座移動，直到碰到限位開關(guān)，有減速過程。根據(jù)故障現(xiàn)象和工作原理，認(rèn)為是零點(diǎn)開關(guān)有問題，經(jīng)檢查確實(shí)是零點(diǎn)開關(guān)觸頭撞掉了，更換零點(diǎn)開關(guān)故障排出。另一種是Z軸一直向尾座移動，直到碰到限位開關(guān)，沒有減速過程。根據(jù)故障現(xiàn)象和工作原理，判斷是接近開關(guān)有問題，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)接近開關(guān)松動位置發(fā)生了變化，調(diào)整并固定后故障排除。

例2一臺配備北京KND-10M的數(shù)控銑床，在開機(jī)回參考點(diǎn)時，Y、Z兩軸正常，但X軸回參考點(diǎn)時，出現(xiàn)“伺服準(zhǔn)備未緒報警”。

根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行針對性的檢查，沒有發(fā)現(xiàn)擋塊等有問題;懷疑是零點(diǎn)開關(guān)有問題，使Y、X兩開關(guān)交換，故障仍然存在，沒有變化，排出零點(diǎn)開關(guān)損壞;然后就根據(jù)說明書查看參數(shù)設(shè)置，沒有發(fā)現(xiàn)參數(shù)有問題;通過增量編程及運(yùn)行測試確定電機(jī)沒有問題;最后就檢查線路，最后發(fā)現(xiàn)反饋信號線斷路，換了根備用線故障排出。

5 結(jié)束語

數(shù)控機(jī)床操作過程中出現(xiàn)回參考點(diǎn)故障是數(shù)控機(jī)床常見的故障現(xiàn)象，只要我們掌握了回參考點(diǎn)的相關(guān)原理，并對故障現(xiàn)象做相應(yīng)的分析，按故障排除規(guī)律分步驟地進(jìn)行排查，就一定能找到故障的原因所在，應(yīng)用正確的方法排除故障。

參考文獻(xiàn):

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作者簡介:牛瑞利1981年9月生，河南新鄭人，助教，鄭州華信學(xué)院教師，主要從事工程力學(xué)、機(jī)械設(shè)計、液壓與氣動技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等課程的教學(xué)。