浅析数控机床不能返回参考点

2015-09-01谢小四

科技视界 2015年25期

谢小四

【摘要】返回参考点故障是数控机床常见故障之一，本文主要介绍数控机床返回参考点原理，分析数控机床不能返回参考点的原因与故障维修实例。

【关键词】数控机床；参考点；机床坐标系；故障分析

数控机床零件加工是建立在机床坐标系的基础之上，也就是建立在机床参考点的基础上。数控机床参考点是机床坐标系的零点，它由机床厂家事先确定的，也可以根据实际需要进行更改。数控机床参考点是数控机床上一个特殊位置的点，该点可以自由设定，但大部分通常位于机床正向极限位置附近，机床返回了参考点位置，也就确定了该坐标轴的零点位置，机床坐标系也就建立，可以进行正常的加工。返回参考点因涉及的信号，元器件及线路较多，另外每个坐标轴都需返回参考点，因此不能返回参考点故障发生率较高，通过了解数控机床回参考点方式及原理，位置检测装置和相关参数的理解对解决数控机床不能返回参考点故障至关重要。

1 数控机床返回参考点的方式

1.1 开机后不需要返回参考点

数控机床使用绝对式编码器或绝对式直线光栅尺作为位置反馈装置的坐标轴在安装调试时进行一次参考点位置设定，数控机床再开机无需返回参考点，因绝对式编码器或光栅尺带有后备电池，机床断电后用后备电池保存坐标轴位置信息，机床重新上电后数控系统可立即从绝对绝对式编码器或光栅尺获得坐标轴的当前位置值。绝对式编码器有两种形式：格雷码和系列码。格雷码绝对式编码器的编码盘上具有多圈编码的光栅刻轨，绝对位置值来自格雷码编码的排列。系列码绝对式编码器的编码只需两个刻轨就能生成绝对位置值，刻线码盘的绝对信号仅需一个刻轨，系列码的排列方式在每圈中都是唯一的。增量信号刻线在外圈，增量信息刻轨用于细分成位置值，同时也用于生成高质量增量信号。两个刻轨产生的信息在编码器内的信号处理单元中形成高分辨率的绝对位置值。系列码绝对式编码器的性能优于格雷码绝对式编码器，其特点是扫描信号质量高和抗污染性能力强。

1.2 开机后需要返参考点

此种方式回参考点的数控机床一般采用增量式旋转编码器或增量式光栅尺作为位置反馈元件，在机床断电后就失去了对各坐标轴位置的记忆，因为增量式与绝对式编码器或光栅尺内部构成不一样，另外增量式的编码器与光栅尺不带后备电池，因而数控机床开机后需要各坐标轴返回参考点操作，从而建立机床坐标系。

增量式位置检测装置的数控机床返回参考点有三种形式：

（1）回参考点时，轴先以速度V1向参考点快速靠近，当碰到参考点减速开关后，减速到速度V2低速移动，再寻找测量系统零标志信号。当到达测量系统零标志时，速度即制动到零，再以V2速度移动参考点偏移量停止，如果没有偏移量则找到零标志信号应停止。

（2）回参考点时，轴先以速度V1快速向参考点移动，碰到参考点减速开关后速度制动到零，然后反向以速度V2慢速移动，到达测量系统零标志产生栅格信号时，速度制动到零，再移动参考点偏移量而停止。

（3）回参考点时，轴先以速度V1快速向参考点移动，碰到参考点减速开关后速度制动到零，再反向微动直至脱离参考点开关，然后又沿原方向微动撞上参考点开关，并且以速度V2慢速前移，到达测量系统零标志产生栅格信号时，速度制动到零，再移动参考点偏移量而停止。

使用增量式光栅尺作为位置检测装置的全闭环控制数控机床，由于普通光栅尺只有一个参考点零标志，这样机床每次返参时都需找到这个零标志，有时可能需要移动较大的行程，时间较长。为了加快和简化返回参考点操作，光栅尺生产厂家开发出一种带距离编码参考点的增量式光栅尺，两个参考点间相差一定的距离，一般移过两个相邻参考点后。如图5所示，德国海德汉公司生产的LS型光栅尺，机床直线轴移动20mm，数控系统就可以找到参考点位置，显示器上显示当前机械所在位置的机床坐标值。

2 回参考点的故障分析流程

根据数控机床回参考点原理及我的实际工作经验总结，编制了数控机床回参考点的故障分析与诊断流程图：

数控机床发生回参考点故障时应重点检查如下项目：

（1）检查是否采用绝对式的位置检测装置；

（2）检查减速挡块和减速开关的状态；

（3）检查参数设置是否合适，如检查回参考点快速进给速度、接近参考点速度等参数的设置。

3 故障排除实例

3.1 一台配置FANUC 0i TC数控系统的数控车床，X和Z轴位置检测装置配置为绝对式光电编码器，开机后报警300号，报警内容：要求返回参考点。

故障检查与分析：由于该机床采用的是绝对式位置检测装置，开机时不需要各轴返回参考点，出现300号报警的原因是编码器后备电池电压过低或人为修改了数控系统参数1240、1850。

经检查发现编码器后备电池电压过低。

故障处理：更换编码器后备电池后，重新设定机床参考点位置。步骤如下：

（1）JOG方式下，移动X和Z轴到参考点位置；