加工中心原點偏移的原因及解決方法

王杉

摘要： 機床坐標系的原點為機械原點，是X、Y、Z三個坐標軸平面的交點。機械原點在機床制造出來時就已確定，不能隨意改變。加工中心加工零件時，必須確定工件坐標系，工件坐標系是以機械原點為參考點建立的，機床進行原點復歸后，找到機械原點，因此原點復歸的精度直接影響工件的定位精度?；诖?，本文筆者闡述了加工中心機械原點偏移和電氣原點偏移的原因，列舉一些實例，提出了相應的解決方法，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

關鍵詞：原點偏移 機械原點 電氣原點 柵點

中圖分類號 TG5 文獻標識碼A

一、機械原點偏移

1、機械原點位置變化的原因

（1）滾珠絲杠螺母副的傳動誤差及傳動間隙 當絲杠轉動時，螺母隨絲杠的轉動作直線運動。滾珠絲杠螺母副的傳動誤差主要由螺母副本身的制造誤差及安裝誤差形成。它的接觸變形較大，因此其潤滑、摩擦條件、表面粗糙度及材料質量、熱處理硬度都會間接影響傳動精度和間隙。

（2）機械進給部分的熱變形 機床持續工作，由摩擦溫升引起的變形而產生機械原點偏移。其熱源有電機發熱，滾珠絲杠螺母副、軸承以及導軌等相對運動部分的摩擦發熱，還受到由切屑帶來的切削熱的影響。

2、減少機械原點位置變動的方法

（1）減少滾珠絲杠螺母副的傳動誤差及傳動間隙 例如北三機ZH5120A原點復歸后，加工時Z軸有時上升，有時下降，上下變化1.2mm，操作工反映機床原點偏移，反復調整工件原點位置無效。原因為Z軸絲杠沒有固緊，有傳動間隙，使機械原點變動，并且有傳動誤差，Z軸回指定點時，在指定點上下變化所致。固緊Z軸絲杠，減少絲杠安裝部分和驅動部分的間隙，即可使機械原點不再變動，同時也消除了定位誤差，可進行穩定加工。

（2）減少機械進給部分的熱變形 例如夏季時，日本遠洲DTCL加工的零件由三坐標測量機測出其定位尺寸偏差0.0l mm。原因為隨氣溫的變化，絲杠伸長量為0.01 mm，需調整其工件坐標原點的相對位置。解決方法是減少機床熱變形的影響，使機械坐標原點固定。a.改進機床布局，采用熱對稱結構。DTCL X、Y、Z軸的機床原點位于各坐標軸的中心，即原點碰塊在坐標軸的中心。b.控制溫升，對機床發熱部件采取散熱來吸收熱源發出的熱量，各進給電機有風扇來散熱。c.對切削部位采取強冷措施，采用多噴嘴、大流量冷卻液冷卻并排除熾熱的切屑。

（3）從設備維護上考慮 a.定期點檢，減少機械傳動部分的幾何誤差。適時加油，減少相對運動件間的摩擦，降低摩擦溫升。b.采用定位誤差補償法，定期測定各坐標軸的原點復歸誤差，在CNC系統中進行計算機輔助補償，由計算機將誤差曲線存儲起來，根據軸編碼器測出的坐標位置，加上誤差曲線所對應的值，即為真正的機械原點位置。定位誤差補償還可以補償坐標軸由于磨損等引起的精度損失，進行坐標軸校準。

機械原點偏移還有直線導軌誤差的原因，當導軌面存在直線度誤差、平面度誤差、兩導軌間的平行度誤差等都會使導軌副的運動件偏離給定方向運行?；蛘弋a生運動軌跡的不直線性，使運動件上下或左右擺動，從而使機械原點變動，產生機械原點偏移。

二、電氣原點偏移

1、電氣原點偏離一個柵點間隔

機床在作原點復歸時，由于行程開關動作的延時，行程開關離開原點碰塊停止的位置，有時在此柵點，有時在下一個柵點，當在下一個柵點時，則電氣原點位置偏移了一個柵點間隔。柵點間隔為編碼器每轉一圈所有脈沖數的等量間隔。

2、電氣原點的隨機偏移

（1）伺服進給系統位移誤差 如：電機的軸編碼器有故障或電源電壓太低，使其不能正常工作，數控系統主控制板的位置控制部分不良。

（2）接口誤差 連接電纜接觸不良，造成信號傳遞失靈。

（3）電磁干擾 a.電源有干擾。交流供電電源受鄰近大功率用電設備啟制動影響，造成電源電壓波動，以及電器開關通斷電時由電火花產生的高頻電磁干擾。其中一部分直接通過電源裝置本身的供電線路進入內部電子線路，引起控制失常；另一部分通過電磁感應從缺乏屏蔽隔離措施的一些控制信號耦合到控制系統中，造成誤動作。b.系統信號的干擾。機床接地中要求數控系統信號地、功率地、強電地、機床地等連接到公共接地點上，總公共接地點必須與大地接觸良好。如果屏蔽地連接不良，電子元器件相互之間通過公共的導線阻抗，信號產生畸變或交叉干擾。c.各工作部件間的干擾。如軸編碼器的信號線和電源電纜靠得太近易受電磁干擾產生錯誤信號。

三、電氣原點偏移的解決方法

（1）電氣原點偏離一個柵點間隔的解決方法 a.調整擋塊安裝位置，使原點磁場離開的位置在柵點的中心。b.設定柵點掩蔽量，在柵點掩蔽的位置有柵點時，此點被忽略，相當于碰塊延長，延長量為柵點掩蔽量，設定原點碰塊離開的位置在柵點的中心。確定原點碰塊離開的位置是否在柵點的中心位置，可在機床原點復歸后，從伺服畫面讀出柵格量的值，若該值為絲杠螺距的一半左右即可。若差得太多，反復調整柵點掩蔽量，機床原點復歸后，直到讀出柵格量的值為絲杠螺距的一半左右。

（2）電氣原點的隨機誤差的解決方法 電氣原點隨機偏差的原因都是電氣元器件不能正常工作所致，排除了異常情況，就可解決電氣原點的隨機偏差。對于伺服進給系統位移誤差：檢查軸編碼器和數控系統主控制板，不良時更換；檢查軸編碼器的電源電壓，使其正常工作。對于接口誤差：檢查連接電纜是否接觸不良，使其正常工作。對于干擾：采用抗干擾的電源，如交流電源濾波器；減少系統信號的干擾，如機床屏蔽地接觸不良；減少各工作部件間的干擾，如軸編碼器的信號線和電源電纜不要靠得太近；盡量避免強電信號對弱電信號的干擾，在兩種信號線的布局、走向上應加以區別，可分別獨立配線、相互間隔一定距離。

結束語

總而言之，在對工件進行機械加工的過程中，由于工件材質、形狀和加工區域等因素的不一致，坐標系和坐標原點的建立和確定往往存在一定的難度，而且在大批量的生產加工中，由于工件夾位置漂移的不可避免性，使得重復加工的精度無法達到統一，所以我們必須要在以后的實際工作中進一步強化對加工中心原點偏移的控制。

參考文獻

[1]何永華.數控機床坐標系的探究[J].希望月報（上半月），2007.08.

[2]張國政，楊海卉.笛卡爾坐標系在數控機床中的應用[J].重慶科技學院學報，2012.02.