數(shù)控車床返回參考點(diǎn)原理及常見的維修方法

張紅軍

【摘 要】數(shù)床機(jī)床返回參考點(diǎn)，是建立機(jī)床坐標(biāo)系的一個重要過程，能否返回參考點(diǎn)，決定數(shù)控車床能不能正常使用；數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)的是否準(zhǔn)確，不但影響機(jī)床的穩(wěn)定性，更重要的還影響加工精度及加工尺寸的穩(wěn)定性。通過運(yùn)用數(shù)控車床返回參考點(diǎn)的原理、方式，結(jié)合典型實(shí)例，對機(jī)床回參考點(diǎn)故障做了分析、總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】華中數(shù)控車床；返回參考點(diǎn)；故障診斷；維修

一、引言

零件在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工，使用直角坐標(biāo)系來描述刀具與工件的相對運(yùn)動，即零件加工是建立在機(jī)床零點(diǎn)之上的。數(shù)控機(jī)床零點(diǎn)是由機(jī)床廠家事先確定的。由于數(shù)控系統(tǒng)上電時通常并不知道機(jī)床零點(diǎn)的位置，需要附設(shè)一個參考點(diǎn)。機(jī)床參考點(diǎn)是數(shù)控機(jī)床上一個特殊位置的點(diǎn)，該點(diǎn)通常位于機(jī)床正向極限點(diǎn)附近。機(jī)床找到參考點(diǎn)位置，也就確定了該坐標(biāo)軸的零點(diǎn)位置，數(shù)控系統(tǒng)就建立起了機(jī)床坐標(biāo)系，可以進(jìn)行正常的加工工作。

在數(shù)控機(jī)床工作中返回參考點(diǎn)故障發(fā)生率較高，若回參考點(diǎn)出現(xiàn)故障將無法進(jìn)行程序加工，回參考點(diǎn)的位置不準(zhǔn)確將影響到加工精度，甚至出現(xiàn)撞車事故。因此了解數(shù)控機(jī)床“返參”方式及位置檢測裝置工作原理對解決數(shù)控機(jī)床“回零”故障至關(guān)重要。

二、返回參考原理

數(shù)控機(jī)床按照控伺服系統(tǒng)的類型可分為閉環(huán)、半閉環(huán)、開環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)裝，有檢測最終直線位移的反饋裝置，半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置測量裝置安裝在伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)動軸上或絲桿的端部，也就是說反饋信號取自角位移，而開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)不帶位置檢測反饋裝置。對于閉環(huán)、半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，通常利用位移檢測反饋裝置脈沖編碼器或光柵尺進(jìn)行回參考點(diǎn)定位，即柵格法回參考點(diǎn)。而開環(huán)系統(tǒng)則需另外加裝檢測元件，通常利用磁感應(yīng)開關(guān)回參考點(diǎn)定位，即磁開關(guān)法回參考點(diǎn)。無論采用哪種回參考點(diǎn)操作，為保證準(zhǔn)確定位，在到達(dá)參考點(diǎn)之前必須使數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)自動減速，因此在多數(shù)數(shù)控機(jī)床上安裝減速擋塊及相應(yīng)的檢測元件。柵格法根據(jù)檢測反饋元件計量方法的不同又可分為絕對柵格法和增量柵格法。采用絕對脈沖編碼器或光柵尺回參考點(diǎn)的稱為絕對柵格法，在機(jī)床調(diào)試時，通過參數(shù)設(shè)置和機(jī)床回零操作確定參考點(diǎn)，只要檢測反饋元件的后備電池有效，此后每次開機(jī)，均記錄有參考點(diǎn)位置信息，因而不必再進(jìn)行回參考點(diǎn)操作。采用增量式編碼器或光柵尺回參考點(diǎn)的稱為增量柵格法，在每次開機(jī)時都需要回參考點(diǎn)。

三、返回參考點(diǎn)方式

數(shù)控機(jī)床返回參考點(diǎn)運(yùn)動，是通過PLC的程序編制和數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床參數(shù)設(shè)定決定的，軸的運(yùn)動速度也是在機(jī)床參數(shù)中設(shè)定的，數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)的過程是PLC系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)配合完成的，由數(shù)控系統(tǒng)給出回零命令，然后軸按預(yù)定方向運(yùn)動，壓向零點(diǎn)開關(guān)（或脫離零點(diǎn)開關(guān)）后，PLC向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出減速信號，數(shù)控系統(tǒng)按預(yù)定方向減速運(yùn)動，由測量系統(tǒng)接收零點(diǎn)脈沖，收到第一個脈沖后，設(shè)計坐標(biāo)值。所有的軸都找到參考點(diǎn)后，回參考點(diǎn)的過程結(jié)束。

（1）軸向預(yù)定點(diǎn)方向快速運(yùn)動，擋塊壓下零點(diǎn)開關(guān)后減速向前繼續(xù)運(yùn)動，直到擋塊脫離零點(diǎn)開關(guān)后，數(shù)控系統(tǒng)開始尋找零點(diǎn)，當(dāng)接收到第一個零點(diǎn)脈沖時，便以確定參考點(diǎn)位置。

（2）軸快速按預(yù)定方向運(yùn)動，擋塊壓向零點(diǎn)開關(guān)后，反向減速運(yùn)動，當(dāng)又脫離零點(diǎn)開關(guān)時，軸再改變方向，向參考點(diǎn)方向移動，當(dāng)擋塊再次壓下零點(diǎn)開關(guān)時，數(shù)控系統(tǒng)開始尋找零點(diǎn)，當(dāng)接收到第一個零點(diǎn)脈沖，便以確定參考點(diǎn)位置。

四、返回參考點(diǎn)常見的故障

數(shù)控機(jī)床回不了參考點(diǎn)的故障一般有以下幾種情況：①是零點(diǎn)開關(guān)出現(xiàn)問題；②是編碼器出現(xiàn)問題；③是系統(tǒng)測量板出現(xiàn)問題；④是零點(diǎn)開關(guān)與硬（軟）限位置太近；⑤是系統(tǒng)參數(shù)丟失等等。

五、常見故障實(shí)例分析及維修

1.故障

學(xué)校一數(shù)控車床（系統(tǒng)為華中世紀(jì)星）在回零時，x軸無法按規(guī)定的方向正?；亓悖都芟蜇?fù)方向做緩慢移動。

根據(jù)故障現(xiàn)象分析，華中數(shù)控在回零時，是按照上述的第2種方法，其過程為先快速向正X方向移動，當(dāng)靠近擋塊時，慢速向反方向移動，脫離擋塊時再以慢速向擋塊移動，最終確定參考點(diǎn)的位置。從現(xiàn)象判斷。此故障屬于第二階段。拆開行程開關(guān)，用萬用表檢測回零點(diǎn)的好壞，行程開關(guān)正常。關(guān)閉系統(tǒng)電源，打開電柜，系統(tǒng)上電短接X軸回零與共用端，系統(tǒng)PMC顯示有輸入，由此確定故障在行程開關(guān)與電柜之間的線路有問題，通過排查在行程開關(guān)24V共用線線路接觸不靈，時斷時續(xù)，通過更換線路，問題得以解決，車床恢復(fù)性能。

2.故障

某鑄造企業(yè)一數(shù)控車床（系統(tǒng)為廣州數(shù)控980TC）回零時，X軸回零正常，Z軸回零機(jī)床出現(xiàn)系統(tǒng)因Z軸硬件超程而急停報警且有時回零位置有漂移現(xiàn)象。

根據(jù)故障現(xiàn)象和返回參考點(diǎn)控制原理，說明車床系統(tǒng)和電路正常，問題可能出現(xiàn)在行程擋塊上，觀察企業(yè)的工作條件，加工鑄件對環(huán)境影響很大，找到Z軸行程擋南塊，發(fā)現(xiàn)擋塊由于長時間沒有清掃，油漬與粉塵混在一起，使的超程與回零觸點(diǎn)縮短了距離，找到原因，通過清掃，調(diào)整了兩擋塊之間的距離，車床回零不再漂移，也沒有了報警。機(jī)床恢復(fù)正常工作。同時對技術(shù)人員從了指導(dǎo)，在日常工作中對車床的保養(yǎng)要及時徹底。