淺析數(shù)控機(jī)床不能返回參考點(diǎn)

謝小四

【摘 要】返回參考點(diǎn)故障是數(shù)控機(jī)床常見故障之一，本文主要介紹數(shù)控機(jī)床返回參考點(diǎn)原理，分析數(shù)控機(jī)床不能返回參考點(diǎn)的原因與故障維修實(shí)例。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控機(jī)床；參考點(diǎn)；機(jī)床坐標(biāo)系；故障分析

數(shù)控機(jī)床零件加工是建立在機(jī)床坐標(biāo)系的基礎(chǔ)之上，也就是建立在機(jī)床參考點(diǎn)的基礎(chǔ)上。數(shù)控機(jī)床參考點(diǎn)是機(jī)床坐標(biāo)系的零點(diǎn)，它由機(jī)床廠家事先確定的，也可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行更改。數(shù)控機(jī)床參考點(diǎn)是數(shù)控機(jī)床上一個(gè)特殊位置的點(diǎn)，該點(diǎn)可以自由設(shè)定，但大部分通常位于機(jī)床正向極限位置附近，機(jī)床返回了參考點(diǎn)位置，也就確定了該坐標(biāo)軸的零點(diǎn)位置，機(jī)床坐標(biāo)系也就建立，可以進(jìn)行正常的加工。返回參考點(diǎn)因涉及的信號(hào)，元器件及線路較多，另外每個(gè)坐標(biāo)軸都需返回參考點(diǎn)，因此不能返回參考點(diǎn)故障發(fā)生率較高，通過了解數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)方式及原理，位置檢測裝置和相關(guān)參數(shù)的理解對解決數(shù)控機(jī)床不能返回參考點(diǎn)故障至關(guān)重要。

1 數(shù)控機(jī)床返回參考點(diǎn)的方式

1.1 開機(jī)后不需要返回參考點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床使用絕對式編碼器或絕對式直線光柵尺作為位置反饋裝置的坐標(biāo)軸在安裝調(diào)試時(shí)進(jìn)行一次參考點(diǎn)位置設(shè)定，數(shù)控機(jī)床再開機(jī)無需返回參考點(diǎn)，因絕對式編碼器或光柵尺帶有后備電池，機(jī)床斷電后用后備電池保存坐標(biāo)軸位置信息，機(jī)床重新上電后數(shù)控系統(tǒng)可立即從絕對絕對式編碼器或光柵尺獲得坐標(biāo)軸的當(dāng)前位置值。絕對式編碼器有兩種形式：格雷碼和系列碼。格雷碼絕對式編碼器的編碼盤上具有多圈編碼的光柵刻軌，絕對位置值來自格雷碼編碼的排列。系列碼絕對式編碼器的編碼只需兩個(gè)刻軌就能生成絕對位置值，刻線碼盤的絕對信號(hào)僅需一個(gè)刻軌，系列碼的排列方式在每圈中都是唯一的。增量信號(hào)刻線在外圈，增量信息刻軌用于細(xì)分成位置值，同時(shí)也用于生成高質(zhì)量增量信號(hào)。兩個(gè)刻軌產(chǎn)生的信息在編碼器內(nèi)的信號(hào)處理單元中形成高分辨率的絕對位置值。系列碼絕對式編碼器的性能優(yōu)于格雷碼絕對式編碼器，其特點(diǎn)是掃描信號(hào)質(zhì)量高和抗污染性能力強(qiáng)。

1.2 開機(jī)后需要返參考點(diǎn)

此種方式回參考點(diǎn)的數(shù)控機(jī)床一般采用增量式旋轉(zhuǎn)編碼器或增量式光柵尺作為位置反饋元件，在機(jī)床斷電后就失去了對各坐標(biāo)軸位置的記憶，因?yàn)樵隽渴脚c絕對式編碼器或光柵尺內(nèi)部構(gòu)成不一樣，另外增量式的編碼器與光柵尺不帶后備電池，因而數(shù)控機(jī)床開機(jī)后需要各坐標(biāo)軸返回參考點(diǎn)操作，從而建立機(jī)床坐標(biāo)系。

增量式位置檢測裝置的數(shù)控機(jī)床返回參考點(diǎn)有三種形式：

（1）回參考點(diǎn)時(shí)，軸先以速度V1向參考點(diǎn)快速靠近，當(dāng)碰到參考點(diǎn)減速開關(guān)后，減速到速度V2低速移動(dòng)，再尋找測量系統(tǒng)零標(biāo)志信號(hào)。當(dāng)?shù)竭_(dá)測量系統(tǒng)零標(biāo)志時(shí)，速度即制動(dòng)到零，再以V2速度移動(dòng)參考點(diǎn)偏移量停止，如果沒有偏移量則找到零標(biāo)志信號(hào)應(yīng)停止。

（2）回參考點(diǎn)時(shí)，軸先以速度V1快速向參考點(diǎn)移動(dòng)，碰到參考點(diǎn)減速開關(guān)后速度制動(dòng)到零，然后反向以速度V2慢速移動(dòng)，到達(dá)測量系統(tǒng)零標(biāo)志產(chǎn)生柵格信號(hào)時(shí)，速度制動(dòng)到零，再移動(dòng)參考點(diǎn)偏移量而停止。

（3）回參考點(diǎn)時(shí)，軸先以速度V1快速向參考點(diǎn)移動(dòng)，碰到參考點(diǎn)減速開關(guān)后速度制動(dòng)到零，再反向微動(dòng)直至脫離參考點(diǎn)開關(guān)，然后又沿原方向微動(dòng)撞上參考點(diǎn)開關(guān)，并且以速度V2慢速前移，到達(dá)測量系統(tǒng)零標(biāo)志產(chǎn)生柵格信號(hào)時(shí)，速度制動(dòng)到零，再移動(dòng)參考點(diǎn)偏移量而停止。

使用增量式光柵尺作為位置檢測裝置的全閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床，由于普通光柵尺只有一個(gè)參考點(diǎn)零標(biāo)志，這樣機(jī)床每次返參時(shí)都需找到這個(gè)零標(biāo)志，有時(shí)可能需要移動(dòng)較大的行程，時(shí)間較長。為了加快和簡化返回參考點(diǎn)操作，光柵尺生產(chǎn)廠家開發(fā)出一種帶距離編碼參考點(diǎn)的增量式光柵尺，兩個(gè)參考點(diǎn)間相差一定的距離，一般移過兩個(gè)相鄰參考點(diǎn)后。如圖5所示，德國海德漢公司生產(chǎn)的LS型光柵尺，機(jī)床直線軸移動(dòng)20mm，數(shù)控系統(tǒng)就可以找到參考點(diǎn)位置，顯示器上顯示當(dāng)前機(jī)械所在位置的機(jī)床坐標(biāo)值。

2 回參考點(diǎn)的故障分析流程

根據(jù)數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)原理及我的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，編制了數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)的故障分析與診斷流程圖：

數(shù)控機(jī)床發(fā)生回參考點(diǎn)故障時(shí)應(yīng)重點(diǎn)檢查如下項(xiàng)目：

（1）檢查是否采用絕對式的位置檢測裝置；

（2）檢查減速擋塊和減速開關(guān)的狀態(tài)；

（3）檢查參數(shù)設(shè)置是否合適，如檢查回參考點(diǎn)快速進(jìn)給速度、接近參考點(diǎn)速度等參數(shù)的設(shè)置。

3 故障排除實(shí)例

3.1 一臺(tái)配置FANUC 0i TC數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床，X和Z軸位置檢測裝置配置為絕對式光電編碼器，開機(jī)后報(bào)警300號(hào)，報(bào)警內(nèi)容：要求返回參考點(diǎn)。

故障檢查與分析：由于該機(jī)床采用的是絕對式位置檢測裝置，開機(jī)時(shí)不需要各軸返回參考點(diǎn)，出現(xiàn)300號(hào)報(bào)警的原因是編碼器后備電池電壓過低或人為修改了數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)1240、1850。

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)編碼器后備電池電壓過低。

故障處理：更換編碼器后備電池后，重新設(shè)定機(jī)床參考點(diǎn)位置。步驟如下：

（1）JOG方式下，移動(dòng)X和Z軸到參考點(diǎn)位置；

（2）機(jī)床關(guān)機(jī)重新啟動(dòng)；

（3）修改系統(tǒng)參數(shù)1815#4設(shè)為1；

（4）機(jī)床關(guān)機(jī)重新啟動(dòng)后故障排除。

3.2 一臺(tái)數(shù)控銑床X軸返回參考點(diǎn)時(shí)報(bào)警X軸正向硬件超程。X軸返參時(shí)以回參考點(diǎn)速度向參考點(diǎn)接近，但找不到參考點(diǎn)，而是一直以這一速度向前移動(dòng)，直到碰到正向行程限位開關(guān)后緊急停止。

故障檢查與分析：從故障現(xiàn)象可得知，返參時(shí)有快速移動(dòng)的V1速度，沒有尋找參考點(diǎn)零標(biāo)志的慢速V2，參考點(diǎn)減速開關(guān)沒發(fā)出減速信號(hào)，檢查發(fā)現(xiàn)參考點(diǎn)減速開關(guān)失效，觸點(diǎn)銹蝕粘連。

故障處理：更換新的參考點(diǎn)減速開關(guān)后故障排除。

4 結(jié)束語

數(shù)控機(jī)床不能正確返回參考點(diǎn)是數(shù)控機(jī)床常見的故障之一，本文介紹了數(shù)控機(jī)床返參原理，根據(jù)數(shù)控機(jī)床不能回參考點(diǎn)常見的一些故障，總結(jié)并編制了故障分析流程圖，并舉例說明如何排除故障，對數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修具有一定的參考價(jià)值。

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[3]宋松，主編.FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)維修與實(shí)踐[M].遼寧科技出版社.

[責(zé)任編輯：曹明明]