淺談數控機床回參考點及故障分析處理

黑龍江 李戰梅

淺談數控機床回參考點及故障分析處理

黑龍江 李戰梅

機床參考點是機床機械原點與電氣原點相重合的點，是建立工件坐標系的關鍵，本文主要介紹了機床回參考點的幾種常見方法及回參考點的動作過程，從而形成數控機床回參考點故障分析思路，同時介紹了常見的機床回參考點故障原因與處理方法。

參考點；減速開關；故障分析

數控機床是集機械制造、計算機、液壓、氣動、傳感檢測、自動控制等技術于一體的機電設備，它的正常工作取決于各部分的正常工作以及各部分之間的配合與協調，任何一部分出現故障，哪怕是很小的一個部件(檢測開關、電子元件、連接螺絲等)出現問題都會使機床無法正常工作。數控機床故障內容是千差萬別的，我們只要抓住它們的共性，了解它們的個性，找出數控機床各部分的診斷步驟和方法，在實踐中不斷學習和積累維修經驗，舉一反三就能夠提高維修水平。本文將通過對數控機床的回參考點故障進行分析并給出處理意見。

1 數控機床回參考點的意義

在數控機床使用過程中，對于使用相對編碼器的機床回參考點是數控機床啟動后首先必須進行的操作，然后數控機床才能進行正常工作。這是由于使用相對編碼的檢測裝置必須有絕對零點做為參考。參考點的位置是在每個軸上用擋塊和限位開關精確地預先確定好的，參考點對機床零點的坐標是一個已知數，參考點大多位于加工區的邊緣。數控機床的參考點是機床的機械原點和電氣原點相重合的點。參考點作為工件坐標系的參照點，機床參考點確定后，各工件坐標系隨即確立。電氣原點是以機床檢測反饋元件發出的柵點信號或零標志信號確立的參考點。每臺數控機床可以有一個參考原點，也可以按需要設置多個參考原點。控制系統啟動后，多數機床要自動返回參考點，并重新獲得準確的位置值。

2 數控機床回參考點的方法及過程

機床回基準點的方式隨機床所配用的數控系統不同而異，但多數采用柵格方式(在用脈沖編碼器做位置檢測元件的機床中)或磁性接近開關方式。在柵點法中，檢測器隨著電機每轉信號同時產生一個柵點或一個零位脈沖。在機械本體上安裝一個減速撞塊及一個減速開關，當減速撞塊壓下減速開關時，伺服電機減速接近原點，當減速撞塊離開減速開關即釋放開關后，數控系統檢測到的第一個柵點或零位信號即為原點。在磁開關法中，在機械本體上安裝磁鐵及磁感應原點開關或者接近開關，當磁感應原點開關或接近開關檢測到原點信號后，伺服電機立即停止，該停止點被認做參考點。柵點法的特點是如果接近原點速度小于某一固定值，則伺服電機總是停止于同一點，也就是說，在進行回參考點操作后，機床參考點的保持性好。磁開關法的特點是軟件及硬件簡單，但參考點位置隨著伺服電機速度的變化而成比例地漂移，即參考點不確定。

目前，大多數機床采用柵點法。柵點法中，按照檢測元件測量方式的不同分為以絕對脈沖編碼器方式回參考點和以增量脈沖編碼器方式回參考點。在使用絕對脈沖編碼器作為測量反饋元件的系統中，機床調試時第一次開機后，通過參數設置配合機床回零操作調整到合適的參考點后，只要絕對脈沖編碼器的后備電池有效，此后每次開機，不必進行回參考點操作。在使用增量脈沖編碼器的系統中，回參考點有兩種模式，一種為開機后在參考點回零模式下各軸手動回原點，每一次開機后都要進行手動回原點操作。另一種在存儲器模式下，第一次開機手動回原點，以后均可用G代碼指令回原點。

3 數控機床回參考點的故障分析處理

機床在每次開機后尋找參考點主要與參考點減速開關、編碼器或者光柵尺的零點脈沖有關，采用何種方式或如何運行，系統都是通過PLC的程序編制和數控系統的機床參數設定來決定，軸的運動速度也是在機床參數中設定的。數控系統回參考點的過程是PLC系統與數控系統配合完成的，由數控系統給出回參考點的命令，然后軸按預定的方向運動，壓上減速開關(或離開減速開關)后，PLC向數控系統發出減速信號，數控系統按照預定的方向減速運動，由測量系統接收零點脈沖，接收到第一個脈沖后，設定坐標值。所有的軸都找到參考點后，回參考點的過程結束。數控機床開機后回不了參考點的故障一般有以下幾種情況：一是由于減速開關出現問題，PLC沒有產生減速信號；二是編碼器或者光柵尺的零點脈沖出現了問題；三是數控系統的測量系統出現了問題，沒有接收到減速信號或零點脈沖信號。

如數控機床回參考點時發出超程報警，若數控機床在回參考點時一直快速移動無減速動作，直到數控機床發出超程報警停機；無論是發生軟件超程還是硬件超程，都不減速，一直移動到觸及限位開關而停機。故障原因是數控機床的回參考點減速信號問題，可能是回參考點減速開關失效，如開關觸頭沒有被壓下或壓下后沒動作，或減速擋塊、開關松動，或減速開關信號線路有問題，或數控系統信號接口電路故障，致使減速信號沒有輸入到數控系統。返回基準點過程中有減速，但以回參考點速度移動到觸及限位開關而停機，可能原因有：減速后，返回基準點標記指定的基準脈沖不出現。其中，一種可能是光柵在返回基準點操作中沒有發出返回基準點脈沖信號，或返回基準點標記失效，或由基準點標記選擇的返回基準點脈沖信號在傳送或處理過程中丟失；或測量系統硬件故障，對返回基準點脈沖信號無識別和處理能力。另一種可能是減速開關與返回基準點標記位置錯位，減速開關復位后，未出現基準點標記信號。

如機床不能準確返回參考點，偏離參考點一個或幾個柵格距離，造成這種故障的原因：減速擋塊位置不正確或松動；減速擋塊的長度太短；回參考點用的減速開關的位置不當或松動，該故障一般在機床大修后或長期使用未保養時發生。

如偏離基準點一個隨機值，這種故障主要是外界干擾，如電纜屏蔽層接地不良，脈沖編碼器的信號線與強電電纜靠得太近；脈沖編碼器用的電源電壓太低；進給軸與伺服電機之間的聯軸器松動。

結束語

本文主要是對數控機床的回參考點故障進行分析并給出處理意見，利求用這一故障現象的分析解決過程為大家提供數控機床維修的一些思路。

【1】劉永久主編.數控機床故障診斷與維修技術（FANUC系統）.北京：機械工業出版社，2009.

【2】于潤偉主編.機床電氣系統檢測與維修.北京：高等教育出版社，2009.

【3】楊興主編.數控機床電氣控制.北京：化學工業出版社，2008.

（作者單位：大慶職業學院機電工程系）

（編輯 呂智飛）