数控机床机械坐标零点知识详解

■北京一川创业数控设备有限责任公司（102600）张宏杰

机械坐标零点（俗称机床原点、机床零点）是在数控机床各进给轴上设定的相对位置不变的物理位置，是建立机床运动坐标的起始点，是数控加工程序中所有坐标值的基点。常用数控机床机械坐标零点的建立主要有以下两种方式。

1.增量方式（有挡块）

现有机床多数采用有挡块方式（见图1），在机床各进给轴上安装有机械坐标零点减速开关（俗称回零开关），位置必须位于正负极限位置开关中间，执行机床机械坐标回零点动作时，需要保证回零开关的挡块位于负限位开关和回零开关中间（机床为正向回零时）。回零开关位置并不是机械坐标零点的位置，只是执行回零过程时移动轴开始减速的位置，减速后数控系统开始寻找伺服电动机编码器上的零位信号，此信号编码器每旋转一圈会发出一次，若采用步进电动机驱动时，会在电动机轴位置安装接近开关作为零位信号，若采用光栅尺作为位置反馈元件时，一般每隔10 mm会发出一个零位信号，数控系统收到这个零位信号后，即将轴坐标值清零，建立机床机械坐标零点。

这种方式经常出现两种故障：①机械坐标零点减速开关信号是常开还是常闭，各数控系统厂家要求不一。如果此开关信号接反后，会出现执行回零后进给轴直接减速，并完成回零动作。②有时机床执行回零动作后，发现机械坐标位置误差为6～10 mm（一个螺距）。此时表明机械坐标零点减速开关的信号触发，与编码器每圈一个零位的信号触发几乎同时出现，由于机械坐标回零减速前的速度过快或过慢，会造成机械坐标零点减速开关信号触发的相对位置不一致，此时需要调整回零挡块的位置，向左或向右移动半个螺距位置即可。

2.绝对方式（无挡块）

绝对方式回零是我们最近几年经常听到的一种方式，它具有最明显的特点就是不需要安装机械坐标回零减速开关，每次机床开机不需要执行回零动作。既减少了机床故障率，又提高了加工效率，很受用户欢迎。但是这种方式还是有完全不同的两种形式存在：

（1）电池记忆型（发那科、三菱数控等系统采用此种方式），此种类型和增量方式有相似之处，编码器为增量式，通过在伺服驱动器上加装电池来记忆编码器的位置，机械坐标零点是通过数控系统的有关参数设定来完成的。由于机床断电后有电池供电，所以机床开机后不用执行回零动作，需要注意当电池电量耗尽更换后，或机床维修时将伺服电动机编码器电缆拆除过，需要重新设定零点位置（见图2）。

（2）绝对值编码器（西门子等数控采用此种方式），绝对式编码器的位置是有码盘的机械位置决定的，每一个位置都是唯一的，无需记忆，无需找参考点，有效长度可以达到几百米，完全可以满足机床的需要。

图1 有挡块式

图2 电池记忆式

[1]杜国臣，王士军.机床数控技术[M].北京：中国林业出版社；北京大学出版社，2006：216-220.

[2]叶晖，梁福玖.图解NC数控系统：三菱M64系统维修技巧[M].北京：机械工业出版社，2005：167-169.