数控车床返回参考点原理及常见的维修方法

张红军

【摘 要】数床机床返回参考点，是建立机床坐标系的一个重要过程，能否返回参考点，决定数控车床能不能正常使用；数控机床回参考点的是否准确，不但影响机床的稳定性，更重要的还影响加工精度及加工尺寸的稳定性。通过运用数控车床返回参考点的原理、方式，结合典型实例，对机床回参考点故障做了分析、总结。

【关键词】华中数控车床；返回参考点；故障诊断；维修

一、引言

零件在数控机床上进行加工，使用直角坐标系来描述刀具与工件的相对运动，即零件加工是建立在机床零点之上的。数控机床零点是由机床厂家事先确定的。由于数控系统上电时通常并不知道机床零点的位置，需要附设一个参考点。机床参考点是数控机床上一个特殊位置的点，该点通常位于机床正向极限点附近。机床找到参考点位置，也就确定了该坐标轴的零点位置，数控系统就建立起了机床坐标系，可以进行正常的加工工作。

在数控机床工作中返回参考点故障发生率较高，若回参考点出现故障将无法进行程序加工，回参考点的位置不准确将影响到加工精度，甚至出现撞车事故。因此了解数控机床“返参”方式及位置检测装置工作原理对解决数控机床“回零”故障至关重要。

二、返回参考原理

数控机床按照控伺服系统的类型可分为闭环、半闭环、开环系统。闭环数控系统装，有检测最终直线位移的反馈装置，半闭环数控系统的位置测量装置安装在伺服电动机转动轴上或丝杆的端部，也就是说反馈信号取自角位移，而开环数控系统不带位置检测反馈装置。对于闭环、半闭环数控系统，通常利用位移检测反馈装置脉冲编码器或光栅尺进行回参考点定位，即栅格法回参考点。而开环系统则需另外加装检测元件，通常利用磁感应开关回参考点定位，即磁开关法回参考点。无论采用哪种回参考点操作，为保证准确定位，在到达参考点之前必须使数控机床的伺服系统自动减速，因此在多数数控机床上安装减速挡块及相应的检测元件。栅格法根据检测反馈元件计量方法的不同又可分为绝对栅格法和增量栅格法。采用绝对脉冲编码器或光栅尺回参考点的称为绝对栅格法，在机床调试时，通过参数设置和机床回零操作确定参考点，只要检测反馈元件的后备电池有效，此后每次开机，均记录有参考点位置信息，因而不必再进行回参考点操作。采用增量式编码器或光栅尺回参考点的称为增量栅格法，在每次开机时都需要回参考点。

三、返回参考点方式

数控机床返回参考点运动，是通过PLC的程序编制和数控系统的机床参数设定决定的，轴的运动速度也是在机床参数中设定的，数控机床回参考点的过程是PLC系统与数控系统配合完成的，由数控系统给出回零命令，然后轴按预定方向运动，压向零点开关（或脱离零点开关）后，PLC向数控系统发出减速信号，数控系统按预定方向减速运动，由测量系统接收零点脉冲，收到第一个脉冲后，设计坐标值。所有的轴都找到参考点后，回参考点的过程结束。

（1）轴向预定点方向快速运动，挡块压下零点开关后减速向前继续运动，直到挡块脱离零点开关后，数控系统开始寻找零点，当接收到第一个零点脉冲时，便以确定参考点位置。

（2）轴快速按预定方向运动，挡块压向零点开关后，反向减速运动，当又脱离零点开关时，轴再改变方向，向参考点方向移动，当挡块再次压下零点开关时，数控系统开始寻找零点，当接收到第一个零点脉冲，便以确定参考点位置。

四、返回参考点常见的故障

数控机床回不了参考点的故障一般有以下几种情况：①是零点开关出现问题；②是编码器出现问题；③是系统测量板出现问题；④是零点开关与硬（软）限位置太近；⑤是系统参数丢失等等。

五、常见故障实例分析及维修

1.故障

学校一数控车床（系统为华中世纪星）在回零时，x轴无法按规定的方向正常回零，刀架向负方向做缓慢移动。

根据故障现象分析，华中数控在回零时，是按照上述的第2种方法，其过程为先快速向正X方向移动，当靠近挡块时，慢速向反方向移动，脱离挡块时再以慢速向挡块移动，最终确定参考点的位置。从现象判断。此故障属于第二阶段。拆开行程开关，用万用表检测回零点的好坏，行程开关正常。关闭系统电源，打开电柜，系统上电短接X轴回零与共用端，系统PMC显示有输入，由此确定故障在行程开关与电柜之间的线路有问题，通过排查在行程开关24V共用线线路接触不灵，时断时续，通过更换线路，问题得以解决，车床恢复性能。

2.故障

某铸造企业一数控车床（系统为广州数控980TC）回零时，X轴回零正常，Z轴回零机床出现系统因Z轴硬件超程而急停报警且有时回零位置有漂移现象。

根据故障现象和返回参考点控制原理，说明车床系统和电路正常，问题可能出现在行程挡块上，观察企业的工作条件，加工铸件对环境影响很大，找到Z轴行程挡南块，发现挡块由于长时间没有清扫，油渍与粉尘混在一起，使的超程与回零触点缩短了距离，找到原因，通过清扫，调整了两挡块之间的距离，车床回零不再漂移，也没有了报警。机床恢复正常工作。同时对技术人员从了指导，在日常工作中对车床的保养要及时彻底。