FANUC系统机床回零原理及典型故障分析

薛虎成　宁钊

【摘 要】数控机床的零点确定对于机床的意义非同一般，通过对FANUC系统常见的几种回零方式原理，调整方式的阐述，和几个典型的回零故障，使读者对FANUC系统机床回零的原理有所认识，回零故障的排除有一定的处理能力。

【关键词】挡块栅格零点减速

【作者简介】薛虎成生于1985年，男，汉族，陕西咸阳人，大学本科，工程师，研究方向：数控设备管理与维修。

一、零点的定义以及回零的意义

本文所讨论的零点，即机床参考点，是机床上的一个作为加工基准的特定点。在数控机床上，各坐标轴的正方向是定义好的，因此只要机床原点一旦确定，机床坐标系也就确定了。机床原点往往是由机床厂家在设计机床时就确定了，但这仅仅是机械意义上的，数控系统还是不能识别，为了让系统识别机床原点，以建立机床坐标系，就需要执行回参考点的操作。一旦回零找参考点不准确的话，必然会影响我们的加工精度，所以回零的讨论对于数控机床意义重大。

二、FANUC系统机床回零及原理

1.回零的类型

1. 栅格法回零。该方法使用范围较广，使用该方法回零的机床一般采用增量式测量元件，根据回零方式又可分为以下两种：1.1有减速挡块回零。1.2无减速挡块回零。

1. 磁感应开关法。该方法在使用过程中，存在零点定位漂移现象，因此使用较少，本文不予以讨论。

1. 绝对值法。该方法适用于可以将机床零点设定好以后，不再需要重新回零，使用该方法回零的机床一般都采用绝对式位置测量元件。

2.有减速挡块回零过程：（Z轴为例）

（1）选择回零方式。

信号状态：G43（0，1，2，7）=（1，0，1，1）.P1005（0）ZRN=1

（2）手动选择Z轴回参考点的方向，并按下，此时Z轴朝回零方向移动。

信号状态：G100（0）[+JZ]或G102（0）[-JX]置为“1”。

（3）压减速开关前：Z轴快速移动：速度为P1424[z]设定的值。

（4）当接近参考点时，安装在机床上的减速开关会被按下使Z轴参考点减速信号（DEC3）变为零，Z轴移动速度减速为0，机床以固定的低速FL移动。

（5）脱开减速开关后，减速信号再次变为1，机床继续以FL速度进给，直到达第一个栅格点（电子栅格点），再移动由P1850[Z]设定的栅格偏移量后，停止，此点就是参考点。

信号状态：F094（3）[ZPZ]=1F120（3）[ZRFZ]=1

3.无挡块回零过程（Z轴为例）：

（1）设置JOG方式，屏幕上显示JOG方式。

信号状态：G43（0，1，2，7）=（1，0，1，0），

（2）手动操作JOG方式，X轴移动一段距离，人工停止。

信号状态：+JX[G100（0）]或-JX[G102（0）]

注意：运动方向一定必须与回零方向一致;P1006（5）=0时，操作+JX;P1006（5）=1，操作-JX

（3）更换方式为回零方式，屏幕上显示REF。

信号状态：G43（0，1，2，7）=（1，0，1，1）

（4）再次操作z轴的JOG方向信号，机床便沿Z轴回零方向运动[p1006（5）设定回零方向]，速度为回零低速[P1425设定值]。

1. 找到反馈元件上的第一个MARK（零信号）点后，再移动由P1850[z]设定的栅格偏移量后，停止，此点就是参考点。

信号状态：F094（3）[ZPZ]=1F120（3）[ZRFZ]=1

三、机床零点的设定以及调整方法

1.绝对值法零点的设置方法：（以采用绝对编码器为例）

（1）MDI方式下，OFFSETSETTING----SETTING光标移至PWE---键入1-----input，参数保护开关打开。

（2）SYSTEM---PAPARMTER---输入1815---SEARCH，然后将置P1815（4）APZ=0。系统会报警，要求关机。

（3）关机，间隔一分钟开机。系统报警，Z轴需要返回参考点。

（4）选择JOG或者HAND方式，移动Z轴，直到参考点位置。选择MDI方式下，置P1815（4）APZ=1。系统报警，要求关机。

（5）MDI方式下，OFFSETSETTING----SETTING----PWE---键入0----input，参数保护开关关闭。

（6）关机，间隔一分钟开机。通过LCD观察发现机床机械绝对系跳变为P1240设定的值。

（7）观察参考点已经建立信号F0120（0）ZRFX=1，系统再无报警，零点设定完成。

2.栅格法零点的设置

由于是非绝对式的零点，每次开机需要回零，所以只需要把相应的参数按照实际情况进行设定即可。

P1005（1）：将无挡块的参考点设定功能设定为0：无效，1：有效;P1006（5）：手动返回参考点的方向为0：正方向，1：负方向;P1821：伺服轴的参考计数器容量;P1850：伺服轴的栅格偏移量;P1815（1）：是否使用外置位置测量元件。0：不使用，1：使用;P1815（4）：采用绝对式位置测量元件时，是否已完成设定。0：未完成1：完成P1815（5）：是否采用绝对式位置检测器。0：否1：是P1240：各个轴第一参考点的坐标值P1420：各个轴的快速速度P1425：所有轴回零低速速度P3003（5）：减速开关有效状态0：0有效，1：1有效

四、回零故障实例分析

例1：设备名称：数控铣床，VMC-800北京第一机床厂

故障现象：X轴在回零过程中，找不到参考点，机床报警。

故障分析：该设备的回零方式，属于有挡块式回零方法，位置测量元件采用的是，带零点标记的直线光栅尺。依靠挡块式回零原理进行分析。

1.观察机床回零过程中，有无减速过程。发现有减速过程，故证明该设备的减速开关及其电气线路均正常，机床找不到参考点，问题可能出在寻找零点标记过程中。

2.打开护板，查看光栅尺接口及其线路未发现异常，但发现由于光栅尺所处位置环境恶劣，积累较多油污。拆下光栅尺，利用光栅尺检测仪对光栅尺进行检测，未发现零点标记信号。

3.打开光栅尺，利用酒精绸布对光栅尺本身进行清理，重新利用光栅尺检测仪进行检测，发现零点标记信好。重新安装光栅尺，进行回参考点操作，恢复正常。

例2：设备名称：加工中心，TH6350北京机床研究所

故障现象：机床回参考点动作正常，但每次确定的参考点位置偏差较大，

且差值无规律。

故障分析：该设备属于挡块式回零，位置测量元件采用的带零脉冲的编码器。依靠挡块式原理进行分析。

1.因为回零动作可以顺利完成，证明参数设置正常，开关正常，正外围线路无明显故障，故障点应该在伺服轴减速后的过程中。

2.检查挡块，发现挡块无松动现象。由于该设备为半闭环设备，故可将电机与丝杠脱开，然后手动压回零开关，经多次测试发现，每次回参考点动作完成后，电机总是停在一固定位置。由此，可判断编码器的零脉冲无故障，问题应该出在传动链上。

3.检查联轴器，发现丝杠与聯轴器间的弹性膨胀套配合间隙过大，有松动现象，修复膨胀套，重新安装，重新回零，机床恢复正常。

参考文献：

1.BEIJING-FANUC0I-MC系统参数说明书

2.BEIJING-FANUC0I-MC系统维修说明书