机床零点漂移

输入端X16.5，PLC将逻辑上传给NC给出位置信号，X轴旋转额定螺距后停车，系统置X轴坐标为零，作为X轴的机床绝对坐标原点。半闭环回零时序图见图2。

图1 半闭环系统的轴控制原理

1.2全闭环系统

全闭环系统的轴控制原理如图3所示。回零时,在回零方式下移动拨码盘指向X 轴位置,按下“+ ”键产生X轴回零的计算机指令,NC输出信号经A/D转换，以恒定的速度V传送给伺服放大器，伺服放大器控制伺服电机M沿着X轴正向移动，当X轴压下回零开关050-S1，产生1信号给PLC输入端I16.0，PLC将逻辑上传给NC给出回零减速信号，经A/D转换，以恒定的速度-V0传送给X轴伺服控制器，X轴伺服控制器控制X轴伺服电机M沿着X轴负向低速移动，此时在光栅尺上寻找零脉冲，一旦找到第一个零脉冲给出位置信号，然后置X轴坐标为额定值，作为X轴的机床绝对坐标值。全闭环回零时序图如图4所示。

2零点漂移的原因

回零操作作为机床操作的重要步骤，其正确性是确保零件加工质量是否合格的关键环节之一。根据我们长期工作经验和对回零故障特点的分析可知，回零故障主要有以下几种表现形式。

（1）回零开关失灵。由于零点开关出现了问题，PLC没有产生信号反馈，检测元件或接口电路某一部分遭受损坏也会导致这样的问题。一般无法回零，由图2和图4可知，即便能回零，也会产生严重的错误。

（2）回零开关的位置有变化。这是由于零点开关位置设置不当（具体又可分为松动、调整不当2种情况）、机械结构运动间隙或参数设置不当等原因所导致。由于机床维修时（如检修回零开关或床身）或机床受外力（如撞车、强力振动）会导致回零开关的位置变化，由图2和图4可知，此时回零减速的位置产生了变化，因此无论半闭环还是全闭环系统回零点都会产生变化。

（3）光栅尺的位置有变化。在全闭环系统中才会有光栅尺，光栅尺在清洗后（西门子840D系统中出现1322报警，是测量系统有故障，此时可以用清洗的办法来清洗光栅尺），安装位置必然会产生变化，则第一零脉冲位置也会产生变化，由图4可知，回零点也必然会产生变化。

（4）伺服速度环有故障。该回零故障的引起，主要原因是伺服控制器出现了问题，执行回零减速命令，机床仍很快前进，因速度太快，系统会产生接受错误的或不是正确位置的零脉冲。

（5）其它故障。光栅尺的零脉冲或位置编码器有故障，都会产生错误的零脉冲，使响应的零脉冲不是真正的第一零脉冲。

3 解决办法

故障时，一般会出现3种现象，根据不同的故障现象作出相应的对策，对于不同的系统，采取的方法也不尽相同。

（1）无回零减速。

即回零开关没有接触到，或回零开关已损坏。方法是应打开诊断画面或动态梯形图，查阅相应的轴的输入点（如果是法挪科X轴则查X16.0）是否与图2或图4的波形一致，如不一致更换相应的开关或电缆线即可。

一台采用西门子SINUMERIK 840D的数控铣床，开机后X轴找不到参考点，且一起在坐标轴回参考点时没有变化，这就证明了零点开关部位出现了问题。经检查零点开关没有问题，于是再检查电气连线，发现开关端子连线折断，致使PLC得不到零点开关的变化信号，因而造成回零信号无输出，只须重新连接线路。

（2）回零点产生了变化但能保持此变化。

回零开关的位置与原来有变化，而以后则能保持在新的位置上，可以使用移动开关位置的办法，但一般采用改变相对坐标系与第二参考点的办法（法挪科X轴第二参考点参数号为735）。全闭环系统除了以上的方法还可以修改回零点的赋值（西门子840D系统的X轴的零点赋值参数号为NC2400）。

（3）回零点产生了变化但不能保持此变化。

每一次回零都有不同的结果，无重复定位精度可言。对于半闭环系统，回零开关在释放时的随动误差与系统的检测造成零点漂移，一般是上升或下降10mm （即上升或下降一个螺距）。方法是将回零开关或档块向前或向后微移，或将回零档块变陡，使用这2种方法要求有一定的工作经验。

另一种方法是修改零点偏移量，调整方法是摇动手轮移动相应的轴，至回零开关释放点，与回零点比较记下误差，如此重复数10次，计算平均值，要求保证误差平均值最佳为50～60（因为在0～100μm范围内为本螺距，而在-100～0μm和100～200μm分别为上、下一个螺距）。否则根据公式修改相应的零点偏移量（法挪科X轴零点偏移量参数号为508，出厂设定为0），公式为:零点偏移量参数值=50-误差平均值，如法挪科系统X轴误差平均值为-20，根据公式将508号参数改为70。对于全闭环系统，该现象则与回零开关无关，是光栅尺的零脉冲有故障，应对光栅尺进行清洗，若无效则光栅尺需要更换。

（4）其它故障现象。

若是伺服放大器或位置编码器故障，由于涉及更多方面的问题在此就不一一叙述。常用的方法是替换法，值得注意的是西门子840D系统更换伺服放大器时要调整好参数板。数控机床开机回零命令不执行，且手动时也不动这一类回零操作故障的引起，原因很可能是机床伺服系统的伺服轴的使用条件不满足。此时，应及时对伺服系统进行检查和诊断。

一台采用西门子SINUMERIK 880的数控铣镗床，开机后X轴回不了参考点。观察其回零的过程，发现X轴有减速过程，也有返程过程，但返程后始终保持运行，直到压上限位开关，这说明零点开关无问题，问题出在零点脉冲上。但检查光栅尺零点脉冲的晃片时也并没有发现异常之处，经反复观察会发现，当零点开关被压上时，光栅尺的读数头应该对到晃片上，而事实上光栅尺的读数头与晃片两者并没有对齐，因此没能找到零点信号。此类故障只需移动晃片将其与读数头位置对准，故障自然就会消失。

4结语

机床回零出现故障后，应从故障现象着手，根据机床报警信号及指示灯状态，及时认真分析故障产生的原因，本着由简到难、由外到内，先机械、后电气的原则进行查找，就一定能找到故障点。同时，在回零故障诊断和维修的过程中，一定要加强故障的判断能力，切实注意加强在实践中善于摸索、发现的能力，并不断进行总结和提高。只有这样，才能适应新时代数控设备检测和维修的需要。

参考文献

[1]王忠锋.数控机床故障诊断及维修实例[M].北京：国防工业出版社，2005

[2]孙汉卿.数控机床维修技术[M].北京：机械工业出版社，2001

[3]夏庆观. 数控机床故障诊断与维修[M].北京：高等教育出版社，2002