数控机床参考点无规律漂移的快速处理

刘胜勇

（中国重汽集团济南桥箱有限公司 济南）

1.存在的问题

使用YV-500E立式数控车床（FANUC 0iTD系统）精车削热前盘形被动锥齿轮的端面等部位时，机床每次返回第1参考点M的位置处于随机变化的无规律漂移状态（图1），导致同一加工程序中工件外圆车削与内孔车削的编程基准在刀塔回M点换刀前后不一致，造成被车削工件的尺寸大小不一，无法保证加工精度和满足工艺要求，有时还会发生干涉碰撞，使得机床、刀具或工件损坏。为此，分析机床参考点无规律漂移（参考点位置不准确）的原因，给出针对性的解决方法，改善盘形被动锥齿轮的车削质量。

图1 YV-500E立式车床第1参考点无规律漂移示意

2.参考点返回操作的机理分析

YV-500E立式数控车床第1参考点返回的CNC参数设定见表1，其中数据位栏中ZRNx的“x”表示位轴型参数，所对应X、Z轴的参数需分别设定，其他同理；“-”表示参数输入型数据。

（1）先将YV-500E立式数控车床的运行模式开关置于REF模式，使手动回参考点的选择信号G43.7/ZRN在1状态，且G43（0，1，2）=（1，0，1）。再在 MCP 上选择待回参考点的伺服轴方向键[+X]，使手动轴方向选择信号G100.0/+J1在1状态。

（2）被选定的伺服轴X带动工作台向第1参考点M的方向快速进给移动，快速移动速度为CNC参数#1420的设定值与快速进给倍率F100%挡的乘积（前提：X轴参数 #1424=0），即 10 000 mm/min。

表1 YV-500E立式车床参考点M返回相关的CNC参数

（3）当接近第1参考点M时，工作台上的减速挡块压下X轴的减速开关LS1，使X9.0/*DEC1（前提：参数#3006.0/GDC=0）由1变为0，此时X轴的快速移动速度减为0 mm/min。随后以300 mm/min的FL速度（参数#1425给定）低速向参考点M移动。

（4）随着工作台向参考点M方向移动，被压下的LS1脱开，X9.0/*DEC1由0再次变为1，数控系统开始寻找GRID信号。当数控系统接收到脉冲编码器的PCZ信号后，内部参考计数器产生取代PCZ的GRID信号，并使机床以FL速度低速移动1个栅格偏移量（参数#1850给定并且#1850的值不超过#1821设定值的一半）后准确停止。该停止点就是机床参考点。栅格偏移量#1850与机床参考点的关系见图2。

（5）当确定坐标位置在参数#1826设定的到位宽度范围内时，即机械位置和指令位置的偏离（位置偏差量的绝对值）比参数#1826设定值还要小时，系统认为机械位置已达到指令位置，此时X轴第1参考点的返回结束信号F94.0/ZP1=1，参考点建立信号F120.0/ZRF1=1，并由CNC传输至PMC。

3.参考点无规律漂移原因分析及处理

（1）根据操作者反映的加工现状，先在FANUC 0iTD系统的参数设定画面（图3）中查看参数#1850关于X轴栅格偏移量的设定值，以确定第1参考点相对于编码器1转信号（PCZ）的位置。由#1850（X）＝0可知，X轴栅格定在PCZ的位置A上，并使第1参考点M与A点重合（图2a）。

（2）根据上述分析，按下MCP上红色紧急停止按钮或使数控系统断电重启后，执行手动回参考点的操作，并记录诊断画面（按面板[SYSTEM]功能键→[DGN]软键即可显示）中诊断号302（自减速挡块脱离的位置至第1个栅格之间的距离）的数值。此可排除减速挡块或减速开关松动，滚珠丝杠副存在轴向窜动误差或反向间隙的可能。动作过程反复执行6次后，诊断号302的数值（前提：参数#1850＝0）分别为 19 640 μm、19 520 μm、2530 μm、19 680 μm、1600 μm和17 330 μm，表明参考点的位置漂移严重。同时，每次手动回参考点结束后，在MDI方式下输入并执行自动回第1参考点的循环程序（图4），观察诊断号302的数值不变化。由此

表2 设定#1850后X轴反复回参考点时诊断号302的数值

图2 YV-500E立式车床上栅格偏移量与参考点M的关系

图3 参数设定画面

（3）鉴于栅格偏移量#1850可用来灵活快捷地微调参考点的精确位置，遵循先简单、后复杂的维修原则，设定参数#1850=1000，#1850=5000。使得第1参考点M在超过PCZ的位置A1 mm和5 mm（图2b、图2c）后出现。然后分别执行第2步的操作，得到诊断号302的数值（表2）。

（4）分析表2可知，#1850=5000时机床第1参考点的位置趋于稳定，且试车削的盘形被动锥齿轮与零件图样要求一致（注：加工前所有刀具重新对刀）。在此状态下使用YV-500E立式数控车床继续加工工件近1周时间后，机床又出现参考点无规律漂移且影响工件车削质量的问题。由此可排除栅格偏移量造成参考点无规律漂移的可能性。

（5）根据FANUC 0i系统增量编码器有挡块栅格法返回参考点原理，反复执行手动回参考点的操作（先Z轴后X轴，避免发生干涉碰撞），同时借助STATUS状态子画面（图5），查看X轴减速开关在回参考点过程中“1→0→1”的变化状态，如此可避免在不确定故障点的情况下盲目拆卸狭窄空间内的X轴防护板。观察STATUS状态子画面发现，在Z轴手动回参考点即将结束时，X轴减速开关LS1的信号X9.0/*DEC1偶尔有1次“1→0→1”的突变；在JOG方式下手动Z轴由远端接近参考点时，信号X9.0/*DEC1由1变为0并保持不变。由于Z轴返回或接近参考点时X轴仍处于远离参考点的位置，故推断X轴减速开关断线的可能性极大。

图4 自动回参考点的循环程序

（6）分析机床减速开关的I/O接口图（图6）后，拆卸X轴防护板及LS1的接线，自机床电控柜内I/O板插头CB105的A10端子引一根临时电缆至LS1上，重新反复执行手动回参考点操作，诊断画面中诊断号 302的数值（#1850=5000）始终维持在9760不变化。至此，找到参考点无规律漂移的根本原因，随后将临时电缆更换为正式电缆即可。

图5 FANUC 0 iD系统的STATUS状态子画面

图6 YV-500E立式车床减速开关的I/O接口图

1 刘胜勇.数控机床FANUC系统模块化维修[M].北京：机械工业出版社，2013