浅谈数控机床回参考点及故障分析处理

黑龙江 李战梅

浅谈数控机床回参考点及故障分析处理

黑龙江 李战梅

机床参考点是机床机械原点与电气原点相重合的点，是建立工件坐标系的关键，本文主要介绍了机床回参考点的几种常见方法及回参考点的动作过程，从而形成数控机床回参考点故障分析思路，同时介绍了常见的机床回参考点故障原因与处理方法。

参考点；减速开关；故障分析

数控机床是集机械制造、计算机、液压、气动、传感检测、自动控制等技术于一体的机电设备，它的正常工作取决于各部分的正常工作以及各部分之间的配合与协调，任何一部分出现故障，哪怕是很小的一个部件(检测开关、电子元件、连接螺丝等)出现问题都会使机床无法正常工作。数控机床故障内容是千差万别的，我们只要抓住它们的共性，了解它们的个性，找出数控机床各部分的诊断步骤和方法，在实践中不断学习和积累维修经验，举一反三就能够提高维修水平。本文将通过对数控机床的回参考点故障进行分析并给出处理意见。

1 数控机床回参考点的意义

在数控机床使用过程中，对于使用相对编码器的机床回参考点是数控机床启动后首先必须进行的操作，然后数控机床才能进行正常工作。这是由于使用相对编码的检测装置必须有绝对零点做为参考。参考点的位置是在每个轴上用挡块和限位开关精确地预先确定好的，参考点对机床零点的坐标是一个已知数，参考点大多位于加工区的边缘。数控机床的参考点是机床的机械原点和电气原点相重合的点。参考点作为工件坐标系的参照点，机床参考点确定后，各工件坐标系随即确立。电气原点是以机床检测反馈元件发出的栅点信号或零标志信号确立的参考点。每台数控机床可以有一个参考原点，也可以按需要设置多个参考原点。控制系统启动后，多数机床要自动返回参考点，并重新获得准确的位置值。

2 数控机床回参考点的方法及过程

机床回基准点的方式随机床所配用的数控系统不同而异，但多数采用栅格方式(在用脉冲编码器做位置检测元件的机床中)或磁性接近开关方式。在栅点法中，检测器随着电机每转信号同时产生一个栅点或一个零位脉冲。在机械本体上安装一个减速撞块及一个减速开关，当减速撞块压下减速开关时，伺服电机减速接近原点，当减速撞块离开减速开关即释放开关后，数控系统检测到的第一个栅点或零位信号即为原点。在磁开关法中，在机械本体上安装磁铁及磁感应原点开关或者接近开关，当磁感应原点开关或接近开关检测到原点信号后，伺服电机立即停止，该停止点被认做参考点。栅点法的特点是如果接近原点速度小于某一固定值，则伺服电机总是停止于同一点，也就是说，在进行回参考点操作后，机床参考点的保持性好。磁开关法的特点是软件及硬件简单，但参考点位置随着伺服电机速度的变化而成比例地漂移，即参考点不确定。

目前，大多数机床采用栅点法。栅点法中，按照检测元件测量方式的不同分为以绝对脉冲编码器方式回参考点和以增量脉冲编码器方式回参考点。在使用绝对脉冲编码器作为测量反馈元件的系统中，机床调试时第一次开机后，通过参数设置配合机床回零操作调整到合适的参考点后，只要绝对脉冲编码器的后备电池有效，此后每次开机，不必进行回参考点操作。在使用增量脉冲编码器的系统中，回参考点有两种模式，一种为开机后在参考点回零模式下各轴手动回原点，每一次开机后都要进行手动回原点操作。另一种在存储器模式下，第一次开机手动回原点，以后均可用G代码指令回原点。

3 数控机床回参考点的故障分析处理

机床在每次开机后寻找参考点主要与参考点减速开关、编码器或者光栅尺的零点脉冲有关，采用何种方式或如何运行，系统都是通过PLC的程序编制和数控系统的机床参数设定来决定，轴的运动速度也是在机床参数中设定的。数控系统回参考点的过程是PLC系统与数控系统配合完成的，由数控系统给出回参考点的命令，然后轴按预定的方向运动，压上减速开关(或离开减速开关)后，PLC向数控系统发出减速信号，数控系统按照预定的方向减速运动，由测量系统接收零点脉冲，接收到第一个脉冲后，设定坐标值。所有的轴都找到参考点后，回参考点的过程结束。数控机床开机后回不了参考点的故障一般有以下几种情况：一是由于减速开关出现问题，PLC没有产生减速信号；二是编码器或者光栅尺的零点脉冲出现了问题；三是数控系统的测量系统出现了问题，没有接收到减速信号或零点脉冲信号。

如数控机床回参考点时发出超程报警，若数控机床在回参考点时一直快速移动无减速动作，直到数控机床发出超程报警停机；无论是发生软件超程还是硬件超程，都不减速，一直移动到触及限位开关而停机。故障原因是数控机床的回参考点减速信号问题，可能是回参考点减速开关失效，如开关触头没有被压下或压下后没动作，或减速挡块、开关松动，或减速开关信号线路有问题，或数控系统信号接口电路故障，致使减速信号没有输入到数控系统。返回基准点过程中有减速，但以回参考点速度移动到触及限位开关而停机，可能原因有：减速后，返回基准点标记指定的基准脉冲不出现。其中，一种可能是光栅在返回基准点操作中没有发出返回基准点脉冲信号，或返回基准点标记失效，或由基准点标记选择的返回基准点脉冲信号在传送或处理过程中丢失；或测量系统硬件故障，对返回基准点脉冲信号无识别和处理能力。另一种可能是减速开关与返回基准点标记位置错位，减速开关复位后，未出现基准点标记信号。

如机床不能准确返回参考点，偏离参考点一个或几个栅格距离，造成这种故障的原因：减速挡块位置不正确或松动；减速挡块的长度太短；回参考点用的减速开关的位置不当或松动，该故障一般在机床大修后或长期使用未保养时发生。

如偏离基准点一个随机值，这种故障主要是外界干扰，如电缆屏蔽层接地不良，脉冲编码器的信号线与强电电缆靠得太近；脉冲编码器用的电源电压太低；进给轴与伺服电机之间的联轴器松动。

结束语

本文主要是对数控机床的回参考点故障进行分析并给出处理意见，利求用这一故障现象的分析解决过程为大家提供数控机床维修的一些思路。

【1】刘永久主编.数控机床故障诊断与维修技术（FANUC系统）.北京：机械工业出版社，2009.

【2】于润伟主编.机床电气系统检测与维修.北京：高等教育出版社，2009.

【3】杨兴主编.数控机床电气控制.北京：化学工业出版社，2008.

（作者单位：大庆职业学院机电工程系）

（编辑 吕智飞）