淺析數控機床不能返回參考點

謝小四

【摘 要】返回參考點故障是數控機床常見故障之一，本文主要介紹數控機床返回參考點原理，分析數控機床不能返回參考點的原因與故障維修實例。

【關鍵詞】數控機床；參考點；機床坐標系；故障分析

數控機床零件加工是建立在機床坐標系的基礎之上，也就是建立在機床參考點的基礎上。數控機床參考點是機床坐標系的零點，它由機床廠家事先確定的，也可以根據實際需要進行更改。數控機床參考點是數控機床上一個特殊位置的點，該點可以自由設定，但大部分通常位于機床正向極限位置附近，機床返回了參考點位置，也就確定了該坐標軸的零點位置，機床坐標系也就建立，可以進行正常的加工。返回參考點因涉及的信號，元器件及線路較多，另外每個坐標軸都需返回參考點，因此不能返回參考點故障發生率較高，通過了解數控機床回參考點方式及原理，位置檢測裝置和相關參數的理解對解決數控機床不能返回參考點故障至關重要。

1 數控機床返回參考點的方式

1.1 開機后不需要返回參考點

數控機床使用絕對式編碼器或絕對式直線光柵尺作為位置反饋裝置的坐標軸在安裝調試時進行一次參考點位置設定，數控機床再開機無需返回參考點，因絕對式編碼器或光柵尺帶有后備電池，機床斷電后用后備電池保存坐標軸位置信息，機床重新上電后數控系統可立即從絕對絕對式編碼器或光柵尺獲得坐標軸的當前位置值。絕對式編碼器有兩種形式：格雷碼和系列碼。格雷碼絕對式編碼器的編碼盤上具有多圈編碼的光柵刻軌，絕對位置值來自格雷碼編碼的排列。系列碼絕對式編碼器的編碼只需兩個刻軌就能生成絕對位置值，刻線碼盤的絕對信號僅需一個刻軌，系列碼的排列方式在每圈中都是唯一的。增量信號刻線在外圈，增量信息刻軌用于細分成位置值，同時也用于生成高質量增量信號。兩個刻軌產生的信息在編碼器內的信號處理單元中形成高分辨率的絕對位置值。系列碼絕對式編碼器的性能優于格雷碼絕對式編碼器，其特點是掃描信號質量高和抗污染性能力強。

1.2 開機后需要返參考點

此種方式回參考點的數控機床一般采用增量式旋轉編碼器或增量式光柵尺作為位置反饋元件，在機床斷電后就失去了對各坐標軸位置的記憶，因為增量式與絕對式編碼器或光柵尺內部構成不一樣，另外增量式的編碼器與光柵尺不帶后備電池，因而數控機床開機后需要各坐標軸返回參考點操作，從而建立機床坐標系。

增量式位置檢測裝置的數控機床返回參考點有三種形式：

（1）回參考點時，軸先以速度V1向參考點快速靠近，當碰到參考點減速開關后，減速到速度V2低速移動，再尋找測量系統零標志信號。當到達測量系統零標志時，速度即制動到零，再以V2速度移動參考點偏移量停止，如果沒有偏移量則找到零標志信號應停止。

（2）回參考點時，軸先以速度V1快速向參考點移動，碰到參考點減速開關后速度制動到零，然后反向以速度V2慢速移動，到達測量系統零標志產生柵格信號時，速度制動到零，再移動參考點偏移量而停止。

（3）回參考點時，軸先以速度V1快速向參考點移動，碰到參考點減速開關后速度制動到零，再反向微動直至脫離參考點開關，然后又沿原方向微動撞上參考點開關，并且以速度V2慢速前移，到達測量系統零標志產生柵格信號時，速度制動到零，再移動參考點偏移量而停止。

使用增量式光柵尺作為位置檢測裝置的全閉環控制數控機床，由于普通光柵尺只有一個參考點零標志，這樣機床每次返參時都需找到這個零標志，有時可能需要移動較大的行程，時間較長。為了加快和簡化返回參考點操作，光柵尺生產廠家開發出一種帶距離編碼參考點的增量式光柵尺，兩個參考點間相差一定的距離，一般移過兩個相鄰參考點后。如圖5所示，德國海德漢公司生產的LS型光柵尺，機床直線軸移動20mm，數控系統就可以找到參考點位置，顯示器上顯示當前機械所在位置的機床坐標值。

2 回參考點的故障分析流程

根據數控機床回參考點原理及我的實際工作經驗總結，編制了數控機床回參考點的故障分析與診斷流程圖：

數控機床發生回參考點故障時應重點檢查如下項目：

（1）檢查是否采用絕對式的位置檢測裝置；

（2）檢查減速擋塊和減速開關的狀態；

（3）檢查參數設置是否合適，如檢查回參考點快速進給速度、接近參考點速度等參數的設置。

3 故障排除實例

3.1 一臺配置FANUC 0i TC數控系統的數控車床，X和Z軸位置檢測裝置配置為絕對式光電編碼器，開機后報警300號，報警內容：要求返回參考點。

故障檢查與分析：由于該機床采用的是絕對式位置檢測裝置，開機時不需要各軸返回參考點，出現300號報警的原因是編碼器后備電池電壓過低或人為修改了數控系統參數1240、1850。

經檢查發現編碼器后備電池電壓過低。

故障處理：更換編碼器后備電池后，重新設定機床參考點位置。步驟如下：

（1）JOG方式下，移動X和Z軸到參考點位置；

（2）機床關機重新啟動；

（3）修改系統參數1815#4設為1；

（4）機床關機重新啟動后故障排除。

3.2 一臺數控銑床X軸返回參考點時報警X軸正向硬件超程。X軸返參時以回參考點速度向參考點接近，但找不到參考點，而是一直以這一速度向前移動，直到碰到正向行程限位開關后緊急停止。

故障檢查與分析：從故障現象可得知，返參時有快速移動的V1速度，沒有尋找參考點零標志的慢速V2，參考點減速開關沒發出減速信號，檢查發現參考點減速開關失效，觸點銹蝕粘連。

故障處理：更換新的參考點減速開關后故障排除。

4 結束語

數控機床不能正確返回參考點是數控機床常見的故障之一，本文介紹了數控機床返參原理，根據數控機床不能回參考點常見的一些故障，總結并編制了故障分析流程圖，并舉例說明如何排除故障，對數控機床故障診斷及維修具有一定的參考價值。

【參考文獻】

[1]FANUC 0i TD安裝與連接說明書[Z].2008.

[2]FANUC 0i TD功能調試手冊[Z].2008.

[3]宋松，主編.FANUC 0i數控系統維修與實踐[M].遼寧科技出版社.

[責任編輯：曹明明]