數控機床開機回零問題及對策分析

李曄　于洪涓

摘 要：作為數控機床控制操作系統的重要組成部分，回零操作環節的設置其目的旨在重新確定數控機床的原點與坐標，找對基準點對于后期的機床坐標系建立有著積極的指向作用。數控機床開機回零問題的落實其意義還在于完善機床的精度補償措施，例如軸向補償、間隙補償等。由此可見，作為零件加工質量與效率的重要保證，回零操作是數控機床任務實施過程中的必要步驟，它的完成與否直接關系到數控機床的故障排除及有序運轉，在實際工作環節中不容忽視。

關鍵詞：數控機床 回零操作 工作原理 改進對策

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（a）-0112-01

回零操作是數控機床在控制操作過程中必須執行的重要環節，數控機床操作流程中關于開機回零問題有著明文規定，這主要是由于一旦機床斷電之后并不會對原有的坐標軸位置進行自動記憶與保存，遺失的原點與坐標需要通過回零操作來重新獲取。所謂的開機回零問題，正是讓數控機床的坐標重新回到原點位置，從這一參考點來執行后續的任務控制與操作。類似間隙補償、刀具補償等一系列補償措施的作用發揮正是依賴于開機回零問題的有效落實。從檢測裝置與方法的不同可以將回零操作分為兩種，即柵格法回零和磁開關回零，后者由于定位漂移問題的干擾甚少采用，目前數控機床的開機回零問題主要是通過柵格法得以實現。

1 關于數控機床的開機回零問題

數控機床回零操作其目的旨在重新確立參考點與坐標軸的位置，能夠使各項控制操作任務重新回到零點坐標，從而完善自身的系統功能。值得注意的是，回零操作這一簡單的步驟不僅關系到數控機床的各項功能環節，例如精度補償、軸向補償等，同時還與數控機床的零件加工質量之間存在著必然聯系。

1.1 回零操作的基本原理

回零操作是數控機床操作功能得以體現的重要步驟，其工作原理主要包括兩方面內容：其一，手動操作使得坐標軸位置趨于零點方向，在完成回零操作之后數控機床的控制操作系統將尋找到另一參考點，當軸部壓塊觸碰到開關后機床便通過脈沖來實現對有效信息的查詢，直至零脈沖出現后才會終止這一回零過程。其二，機床坐標軸以最快速度向零點方向靠近，直至軸部下壓至零點開關，這時機床控制系統將以同等速度返回到坐標軸的零點位置，已完成必要的信息檢索工作。值得注意的是，這時的控制信號是由回零軸制動控制而并非系統脈沖，以此來完成整個回零操作。

1.2 回零操作的兩種方式

柵格法回零和磁開關回零作為數控機床回零操作的兩種主要方式，其執行過程和效果也都不盡相同。作為數控機床回零操作的最常見方式，柵格法回零主要是通過脈沖編碼器和光柵尺來實現控制操作系統的有效回零，同時這一方法又被劃分為絕對柵格法與增量柵格法兩個部分。所謂的絕對柵格法回零主要是指數控機床只需在首次調試中完成必要的回零步驟便可將這一信息長期儲存于零點位置處，而無須此后重復操作。至于增量柵格法則相對來說較為復雜，不僅需要手動完成坐標軸的設置，更需要通過脈沖來完成對控制操作系統的信號控制，進而反向查詢零點開關位置，完成回零過程。關于第二種磁開關回零方式由于定位漂移現象的影響，無論是回零的準確度還是實施效果都遠遠不如上述第一種回零方式，因此關于磁感應開關回零此處不再贅述。

2 數控機床開機回零問題的故障診斷

面對數控機床在開機回零問題中出現的種種突發狀況，我們需要以冷靜的態度和嚴謹的思維來面對和解決，從實際回零操作的方式選擇著手來分析可能導致回零操作故障產生的根本原因，并積極采取有效的改進策略來防止開機回零故障的再次發生。值得注意的是，現有數控機床系統中的危機預警裝置也能夠第一時間將數控機床設備中存在的問題暴露出來，以便采取有效的措施加以遏制。在實際數值沒有發生改變的狀況下造成回零故障的原因來自多方面，需要在實際的操作過程中得以分析與闡釋。筆者從實際的工作經驗出發，將常見的數控機床回零故障總結為以下兩大方面：

第一，回零操作系統正常，但卻無法找到零點位置。從數控機床的預警指示燈鳴閃情況來看，控制操作系統顯然不存在問題，元器件安裝位置也與接口狀態相契合，但零點脈沖處卻沒有接收到指示信號。造成這類回零故障的原因主要有三個方面：其一，零點位置處的開關破損；其二，零點開關與信號接收系統間的電路遭到破壞；其三，控制操作系統內的元件出現了破損問題。這時可有針對性的對零點位置的元件、開關和電路狀況進行及時故障排查。

第二，回零操作步驟正確，零點位置卻不準確。在對數控機床的控制脈沖和控制系統進行檢查時我們發現其操作過程皆屬正常，然而最終確定的零點位置卻存在著嚴重誤差，出現了壓塊的無規律漂移。造成這類回零故障的原因也可概括為三個方面：回零減速過快使得零點位置遠遠超過了實際范圍；零點偏移量的參數設計欠缺妥當；操作系統中機械結構對零點位置的影響。這時我們可以通過對開關位置的排查、機械結構的重置以及系統壓塊的重新設計來解決其中的回零操作問題。

數控機床回零故障的排查需要維修人員本身具備一定的機械操作與維修原理，能夠從故障現象追溯其中的本質問題，定期對數控機床進行維護與保養。實則回零故障的發生概率一般較低，只要認真分析故障現場、核算準確電量參數、了解控制系統的運行原理，勢必能夠及時對回零故障作出準確判斷。

3 結語

針對數控機床開機回零問題中存在的種種弊端，我們必須從實際的回零方式著手，由外至內，從現象深究本質，一步步挖掘到問題的癥結所在。無論是數控機床的機械操作部分還是電氣操作部分都有著自身的實施原則，切忌在處理回零故障時采取囫圇吞棗的對策，使得故障現象更加模糊。關于數控機床會令問題的解決首先應當對開關、元器件、電路設備等環節進行實際檢查，觀察信號指示燈是否正常鳴閃，排除其中由于技術原因而導致的設施故障。此外，必要的回零參數和零點開關檢測也是必不可少的，回零參數的準確性很大程度上決定了數控機床的間隙與壓軸面工作狀況，是解決回零操作問題的必要步驟。最后，在對數控機床進行整體故障診斷時還需要分別對機械控制設備和電氣控制設備進行技術故障排查，切實從根本上解決數控機床的開機回零問題。

參考文獻

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