西門子數控機床回參考點故障分析與排除

張曉光，李瑩瑩

（1.天津職業技術師范大學 工程實訓中心，天津 300222；2.高盛專修學校，天津 300000）

西門子數控機床回參考點故障分析與排除

張曉光1，李瑩瑩2

（1.天津職業技術師范大學 工程實訓中心，天津 300222；2.高盛專修學校，天津 300000）

數控機床的參考點是作為機床確立坐標系的重要依據，一旦參考點的確立發生故障，就會使加工零件坐標系的建立出現故障，影響加工速度和機床運行效率。研究西門子840D SL數控系統回參考點的工作原理和工作方式，并根據現場故障現象實例分析和排除設備故障，從而提高排故的速度和機床運行效率。

西門子840D SL；數控機床；參考點；故障實例

西門子840D SL數控系統的機床可以實現增量式編碼器返回參考點和絕對值編碼器返回參考點兩種方式進行返回參考點。采用絕對值編碼器為位置檢測元件，由于絕對編碼器內部有電源可供數據保存，因此斷電后再次上電無需進行回零操作。機床坐標系不發生改變；而采用增量式編碼器作為位置檢測元件，自身不帶有電源部分，數據在斷電后丟失，因此斷定后再次上電要進行返回坐標系參考點操作；否則機床坐標系發生偏移，與原有機床坐標的零點不相同，影響零件加工。本研究針對數控機床回參考點由增量式編碼器引起的機床故障進行檢測、分析和排除。

1 機床返回參考點的工作原理

圖1 返回參考點示意圖

西門子840D SL數控系統在重新上電后，機床要重新返回參考點：首先在機床操作面板上選擇回零模式，點擊各個移動軸的正向后，機床開始向正方向移動進行返回參考點任務，當機床軸在遇到減速擋塊時，工作臺上的行程開關被觸發（如圖1所示），將電氣信號傳輸給PLC，PLC經過信號處理傳輸到西門子840D SL數控系統的NUC中，數控系統的NUC依據系統參數設定值控制進給電動機動作，完成后期機床的回零過程，在回零完成后機床坐標原點顯示為零同時坐標點有機床回零完成的標識。

2 機床返回參考點的工作方式

西門子840D SL數控系統返回參考點分為三段過程：

第一段過程機床尋找減速擋塊，在面板上選擇回參考點功能，當機床參數MD11300=1，需要一直按住軸移動方向按鍵進行回零操作，當機床參數MD11300=0，點動軸移動按鍵機床自動開始尋找減速擋塊。在第一段過程中機床軸移動的方向由機床參數MD34010設定，速度由機床參數MD34020設定，在機床運動中碰到減速擋塊后，經PLC處理后的電氣信號傳送到數控系統的NCU中DB31.DBX12.7內，機床回參考點進入第二階段。

第二階段過程機床尋找增量編碼器中Z相脈沖，當機床參數MD34050=0時數控系統的NCU接收減速擋塊的下降沿信號同時機床移動方向為機床參數MD34010運動時的相反方向，速度由機床參數MD34040設定，以這種方式運動尋找第一個Z向脈沖；當機床參數MD34050=1數控系統的NCU接收減速擋塊的上升沿信號同時機床移動方向為機床參數MD34010相反方向快速離開減速擋塊后，再次沿機床參數MD34010的方向觸碰擋塊后尋找第一個零脈沖，尋找到零脈沖后進入第三階段，在尋找零脈沖過程中距離不能超過機床參數MD34060的設定值，否則出現2004號報警參考位置丟失。

第三階段尋找參考點，機床速度在機床參數MD34070中設定，機床移動距離由機床參數MD34080與機床參數MD34090之和確定，在回參考點完成后，機床參考點確立。如圖2所示。

圖2 機床回參考點方式

3 西門子840D SL回參考點故障分析和實例講解

數控機床出現故障無法回參考點，有一下三種常見現象：

（1）機床正常開機，回零模式和手動模式下進給機構不移動。在回零和手動模式下進給機構都不移動，說明數控機床伺服進給單元出現故障，首先應查看PLC中I/O點信號是否正常，主要查看進給系統限位信號，然后應參看給進系統中參數設定值，重點參考機床控制伺服使能以及反饋相關參數：MD30130、MD30200以及MD30240。

（2）機床手動模式正常，在回零模式中運行時機床直接撞擊硬限位超程報警。在回零模式中運行時機床直接撞擊硬限位超程報警，如圖3所示，首先查看PLC中I36.4擋塊減速點信號，如果沒有信號，將問題轉化為機械擋塊安裝位置松動或機床外圍電路故障，判斷機械擋塊位置松動可利用手動控制行程開關動作查看PLC中的信號，有信號表明機械位置松動，沒有信號表明機床外圍電路出現故障；如果有減速點信號再查看數控系統中參數設置是否正確，如機床參數MD34050=1，機床參數MD34080+機床參數MD34090的值應小于機床減速擋塊到限位擋塊的距離。

圖3 PLC近參考點信號

（3）機床手動模式正常，在回零模式下運行時機床報警參考點丟失，無法定位。在回零模式下運行時機床報警參考點丟失，無法定位，應先確定伺服進給電機反饋線是否正常,Z向脈沖通過系統監控能否找到，然后查看報警號，如報警號20000，增大尋找零脈沖距離機床參數MD34030中的數值；報警號20006，減小尋找零脈沖速度機床參數MD34040中數值過大或者增大速度公差機床參數MD35150。

故障實例：德國DMG數控車床采用西門子840D SL數控系統，X軸和Z軸回零編碼器都采用的是增量式，減速擋塊和導軌安裝在一起，行程開關和工作臺一起移動。故障現象為Z軸回零出現隨機性偏差，每次參考點位置不同。通過實例故障現象描述，首先可確定本機床采用840D SL數控系統,其中，X軸和Z軸回零編碼器都采用的是增量式，回零過程能夠正常完成，只是每次參考點的位置有差異，因此初步可斷定，回零系統外圍電路設定正常，系統參數設定正確，發現機床參考點每次定位距離相差不大，查看傳動系統，發現聯軸器松動，導致絲杠間歇運動，更換聯軸器后問題解決。

4 結語

機床能正常的進行回參考點動作是機床操作加工基礎，雖然回參考點的故障現象多變，但是都可以根據回參考點的工作原理以及現場檢測的各類信號分析和判斷故障點的位置，從而進行故障的排除。

［1］陳先鋒.SIEMENS數控技術應用工程師-SINUMERIK 840/810D數控系統功能應用與維修調整教程［M］.北京：兵器工業出版社，2010.

［2］王洪波.圖解SINUMERIK840/810D系統調試與維修技巧［M］.北京：電子工業出版社，2013.

［3］張寶成.西門子840D數控系統應用與維修實例講解［M］.北京：機械工業出版社，2013.

［4］SIEMENS.SINUMERIK840D SL簡明調試指南.

［5］胡國清.西門子SINUMERIK840Dsl/840Disl數控系統應用工程師手冊［M］.北京：國防工業出版社，2013.

［6］張泰華.SINUMERIK 840Dsl數控系統調試與應用［M］.北京：機械工業出版社，2015.

Fault Analysis and Elimination of SIEMENS CNC Machine Tool Reference Point

ZHANG Xiao-guang1，LI Ying-ying2
（1.Engineering Training Center，Tianjin Vocational and Technical Teachers College，Tianjin 300222，China；2.Goldman school，Tianjin 300000，China）

CNC machine tool reference point is important for the establishment of the machine coordinate system.Once the reference point establishment fails，it will make the machining coordinate system failure and affect the processing speed and efficiency of machine tool.This paper studies the working principle and working mode of the reference point of the SIEMENS 840D SL numerical control system，and analyzes and eliminates the equipment fault according to the fault phenomena in the field.

SIEMENS 840D SL；NC machine tool；reference point；fault example

TG659

A

2095-980X（2017）01-0015-02

2016-12-17

張曉光（1987-），男，天津人，大學本科，助理實驗師，主要研究方向:數控維修。