絕對編碼器數控機床的操作技巧

杜羽 李艷

摘 要：隨著數控技術的發展，編碼器在數控機床上的的應用越來越廣泛，但是在具體操作中合理的運用編碼器的特點，可以提高生產效率，避免錯誤和意外的發生，下面就淺談一下采用絕對編碼器的數控機床的操作技巧問題。

關鍵詞：絕對編碼器；數控機床；技巧

數控機床用旋轉編碼器測量長度角度，已經使用了幾十年，其技術已經相當成熟，廣泛應用于數控機床上。絕對編碼器的工作原理是這樣的，編碼器光碼盤上有許多道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線……編排，這樣，在編碼器的每一個位置，通過讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進制編碼（格雷碼），這就稱為n位絕對編碼器。這樣的編碼器是由碼盤的機械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。絕對型旋轉光電編碼器，絕對編碼器由機械位置決定的每個位置的唯一性，它無需記憶，無需找參考點，而且不用一直計數，什么時候需要知道位置，什么時候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數據的可靠性大大提高了。因其每一個位置絕對唯一、抗干擾、無需掉電記憶，已經越來越廣泛地應用于各種工業系統中的角度、長度測量和定位控制。

絕對編碼器在使用過程中定位方面明顯地優于增量式編碼器，已經越來越多地應用于工控定位中，并且絕對值編碼器具有掉電記憶功能，而增量編碼器沒有。因此設備開啟后可直接啟動工作，大大提高生產效率。

但是，不論絕對編碼器還是增量編碼器的機床，在操作的過程中都存在一定的問題。增量編碼器在使用時，開機需要先執行回參考點操作，使用時比較麻煩，但是一旦出現報警、工件尺寸或刀具位置出現問題時，只需再次執行一次回參考點操作，即可解決問題。絕對編碼器在使用中問題較少，但是尺寸一旦出現問題，解決起來比較麻煩，需要重新對刀操作。一般出現的問題是機床意外報警和程序仿真機床鎖定出現的絕對坐標改變等問題。

對于使用絕對編碼器的數控機床，現以FANUC 0i-TD系統為例，在操作中有以下幾種方法：（1）為避免程序仿真造成刀具絕對坐標的改變，不論哪種編碼器，在操作時應先編程，后仿真，回參考點，再對刀。就避免了機床鎖住后仿真對刀具坐標的影響。（2）在使用原已經對過刀的刀具情況下編程操作，雖然使用原刀具，可以減少對刀操作，減小工作量，但是編程后應進行仿真操作，觀察走刀軌跡，避免編程錯誤對機床和操作人員造成的傷害。仿真時應鎖住機床，觀察仿真走刀軌跡圖像，待校驗無誤后，再進行操作。但是程序仿真時，程序執行的是絕對坐標運行操作，機床上顯示的刀具絕對坐標值會產生變化，而事實上，機床鎖定后刀具的機械坐標沒有發生任何變化，實際絕對坐標也沒有變化，而程序結束時，刀具的實際絕對坐標和機床運行顯示的絕對坐標不一致，這將會造成絕對坐標偏移。造成的直接結果就是刀具位置不正確，偏移量就是刀具實際絕對坐標位置值，與機床顯示的絕對坐標值的差值。舉例說明：機床仿真操作時，所選刀具的實際絕對坐標值是X120、Z130，程序如下：

G98 G21 G40 M03 Sxx Txxxx；

G00 X100 Z100；（起刀點）

（中間程序省略）；

G00 X100 Z100；（退刀點、換刀點）

M05；

M30；

程序執行前刀具的絕對坐標為X120、Z130，機床鎖定后，程序啟動，機床面板顯示的刀具的絕對坐標按照所編制的程序發生變化，按照上方所示程序，運行后刀具最后所停止的位置是退刀點的坐標，即X100 、Z100。而實際上刀具在運行前后，位置沒有發生任何的變化，機械坐標不變，但是絕對坐標從X120、Z130變化至X100 、Z100，這樣造成的結果是刀具的位置發生偏移，偏移的結果是X軸移動120-100，即移動20mm，Z軸移動130-100，即移動30mm，造成的結果就是工件直徑X放大20mm，長度Z增加30mm長，這樣的結果顯然是不允許的。因此，怎樣避免上述問題是我們重點解決的事情。

方法一：當仿真后刀具坐標出現問題后，應先點擊面板坐標位置pos按鈕，顯示位置坐標，點擊絕對坐標按鈕，顯示絕對坐標方式，再點擊操作按鈕，頁面顯示預置和歸零選項，點擊預置按鈕，再點擊所有軸選項，最后顯示的就是現在的正確絕對坐標。原因在于，預置的結果是機床通過計算機械坐標和車刀對刀操作的刀具形狀補正數值，得出現在刀具的絕對坐標（絕對坐標=機械坐標+刀具形狀補正數值），而鎖定后機床運行程序后，面板顯示的是程序運行的絕對坐標，此時的絕對坐標與機械坐標無關，則會造成坐標顯示錯誤的情況。此方法是最簡單、有效的方法。例如上方程序，不論現在車刀在任何位置，當鎖住機床后，執行程序，程序執行后的絕對坐標為最后的刀具換刀點X100、Z100。若此時機床取消鎖定開始運行，則會出現問題。當執行預置結果后，顯示的坐標即為刀具的正確絕對坐標。

方法二：執行程序校驗時，觀察刀具的絕對坐標，X（現在）Y（現在），將程序的最后換刀點改為現在刀具的絕對坐標或者程序最后加G00 X（現在）Y（現在），則運行后刀具的回歸點，即為現在的刀具位置，做到坐標統一的結果。這樣的結果刀具坐標則不會產生問題。當檢驗程序無誤后，再將程序的換刀點改為原來的換刀點X100 、Z100或者刪除G00 X（現在）Y（現在） 。這樣的結果很簡單易接受，但是操作比較麻煩，需要頻繁改動程序。

方法三：在執行程序校驗前，將刀具移動到刀具的換刀點，執行MDI，G00 X100 Z100，或者手搖機床至換刀點坐標。此時刀具所在的位置即為程序中刀具的換刀點，機床鎖定后執行程序，程序的刀具起始位置和終止位置重合，則不會產生問題。這種方法操作較方法二簡單點，但是操作時需要看清程序的換刀點坐標，不能產生錯誤，否則也會產生刀具坐標偏差。

綜上所述，不管采用哪種方法，目的都是做到刀具的絕對坐標不產生錯誤，操作人員可以找到一種簡單易行、適合自己的方法，從而做到提高生產效率的目的。