绝对编码器数控机床的操作技巧

杜羽 李艳

摘 要：随着数控技术的发展，编码器在数控机床上的的应用越来越广泛，但是在具体操作中合理的运用编码器的特点，可以提高生产效率，避免错误和意外的发生，下面就浅谈一下采用绝对编码器的数控机床的操作技巧问题。

关键词：绝对编码器；数控机床；技巧

数控机床用旋转编码器测量长度角度，已经使用了几十年，其技术已经相当成熟，广泛应用于数控机床上。绝对编码器的工作原理是这样的，编码器光码盘上有许多道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线……编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码（格雷码），这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。绝对型旋转光电编码器，绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。因其每一个位置绝对唯一、抗干扰、无需掉电记忆，已经越来越广泛地应用于各种工业系统中的角度、长度测量和定位控制。

绝对编码器在使用过程中定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工控定位中，并且绝对值编码器具有掉电记忆功能，而增量编码器没有。因此设备开启后可直接启动工作，大大提高生产效率。

但是，不论绝对编码器还是增量编码器的机床，在操作的过程中都存在一定的问题。增量编码器在使用时，开机需要先执行回参考点操作，使用时比较麻烦，但是一旦出现报警、工件尺寸或刀具位置出现问题时，只需再次执行一次回参考点操作，即可解决问题。绝对编码器在使用中问题较少，但是尺寸一旦出现问题，解决起来比较麻烦，需要重新对刀操作。一般出现的问题是机床意外报警和程序仿真机床锁定出现的绝对坐标改变等问题。

对于使用绝对编码器的数控机床，现以FANUC 0i-TD系统为例，在操作中有以下几种方法：（1）为避免程序仿真造成刀具绝对坐标的改变，不论哪种编码器，在操作时应先编程，后仿真，回参考点，再对刀。就避免了机床锁住后仿真对刀具坐标的影响。（2）在使用原已经对过刀的刀具情况下编程操作，虽然使用原刀具，可以减少对刀操作，减小工作量，但是编程后应进行仿真操作，观察走刀轨迹，避免编程错误对机床和操作人员造成的伤害。仿真时应锁住机床，观察仿真走刀轨迹图像，待校验无误后，再进行操作。但是程序仿真时，程序执行的是绝对坐标运行操作，机床上显示的刀具绝对坐标值会产生变化，而事实上，机床锁定后刀具的机械坐标没有发生任何变化，实际绝对坐标也没有变化，而程序结束时，刀具的实际绝对坐标和机床运行显示的绝对坐标不一致，这将会造成绝对坐标偏移。造成的直接结果就是刀具位置不正确，偏移量就是刀具实际绝对坐标位置值，与机床显示的绝对坐标值的差值。举例说明：机床仿真操作时，所选刀具的实际绝对坐标值是X120、Z130，程序如下：

G98 G21 G40 M03 Sxx Txxxx；

G00 X100 Z100；（起刀点）

（中间程序省略）；

G00 X100 Z100；（退刀点、换刀点）

M05；

M30；

程序执行前刀具的绝对坐标为X120、Z130，机床锁定后，程序启动，机床面板显示的刀具的绝对坐标按照所编制的程序发生变化，按照上方所示程序，运行后刀具最后所停止的位置是退刀点的坐标，即X100 、Z100。而实际上刀具在运行前后，位置没有发生任何的变化，机械坐标不变，但是绝对坐标从X120、Z130变化至X100 、Z100，这样造成的结果是刀具的位置发生偏移，偏移的结果是X轴移动120-100，即移动20mm，Z轴移动130-100，即移动30mm，造成的结果就是工件直径X放大20mm，长度Z增加30mm长，这样的结果显然是不允许的。因此，怎样避免上述问题是我们重点解决的事情。

方法一：当仿真后刀具坐标出现问题后，应先点击面板坐标位置pos按钮，显示位置坐标，点击绝对坐标按钮，显示绝对坐标方式，再点击操作按钮，页面显示预置和归零选项，点击预置按钮，再点击所有轴选项，最后显示的就是现在的正确绝对坐标。原因在于，预置的结果是机床通过计算机械坐标和车刀对刀操作的刀具形状补正数值，得出现在刀具的绝对坐标（绝对坐标=机械坐标+刀具形状补正数值），而锁定后机床运行程序后，面板显示的是程序运行的绝对坐标，此时的绝对坐标与机械坐标无关，则会造成坐标显示错误的情况。此方法是最简单、有效的方法。例如上方程序，不論现在车刀在任何位置，当锁住机床后，执行程序，程序执行后的绝对坐标为最后的刀具换刀点X100、Z100。若此时机床取消锁定开始运行，则会出现问题。当执行预置结果后，显示的坐标即为刀具的正确绝对坐标。

方法二：执行程序校验时，观察刀具的绝对坐标，X（现在）Y（现在），将程序的最后换刀点改为现在刀具的绝对坐标或者程序最后加G00 X（现在）Y（现在），则运行后刀具的回归点，即为现在的刀具位置，做到坐标统一的结果。这样的结果刀具坐标则不会产生问题。当检验程序无误后，再将程序的换刀点改为原来的换刀点X100 、Z100或者删除G00 X（现在）Y（现在） 。这样的结果很简单易接受，但是操作比较麻烦，需要频繁改动程序。

方法三：在执行程序校验前，将刀具移动到刀具的换刀点，执行MDI，G00 X100 Z100，或者手摇机床至换刀点坐标。此时刀具所在的位置即为程序中刀具的换刀点，机床锁定后执行程序，程序的刀具起始位置和终止位置重合，则不会产生问题。这种方法操作较方法二简单点，但是操作时需要看清程序的换刀点坐标，不能产生错误，否则也会产生刀具坐标偏差。

综上所述，不管采用哪种方法，目的都是做到刀具的绝对坐标不产生错误，操作人员可以找到一种简单易行、适合自己的方法，从而做到提高生产效率的目的。