浅谈数控机床回参考点方式及故障诊断
数控机床的回零及其常见故障分析[1]
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数控机床参考点的回归及其常见故障诊断数控机床启动后通常需要进行返回参考点的操作，在这个过程中常会遇到各种问题，问题处理的正确与否在很大程度上会直接影响机床的使用及工件的加工精度。
一、为什么要返回参考点在数控机床上，各坐标轴的正方向是定义好的，因此只要机床原点一旦确定，机床坐标系也就确定了。
机床原点往往是由机床厂家在设计机床时就确定了，但这仅仅是机械意义上的，计算机数控系统还是不能识别，即数控系统并不知道以哪一点作为基准对机床工作台的位置进行跟踪、显示等。
为了让系统识别机床原点，以建立机床坐标系，就需要执行回参考点的操作。
如在CK0630型数控车床上，机床原点位于卡盘端面后20mm处，为让数控系统识别该点，需回零操作。
在CK0630型数控车床的操作面板上有一个回零按钮“ZERO”，当按下这个按钮时将会出现一个回零窗口菜单，显示操作步骤。
按照这个步骤，依此按下“X”按钮、“Z”按钮，则机床工作台将沿着X轴和Z轴的正方向快速运动，当工作台到达参考点的接近开关时，工作台减速停止。
回参考点的工作完成后，显示器即显示机床参考点在机床坐标系中的坐标值（X400，Z400），此时机床坐标系已经建立（如图1所示）。
目前，大多数数控机床均采用增量式位置检测装置来做位置环反馈元件，当机床在断电状态时NC系统会失去对机床坐标系值的记忆，因此每次机床重新通电之初，必须手动操作返回机床参考点一次，恢复记忆，以便进行自动加工。
对使用日本FUNAC系统的机床，除通电之初外，在机床工作过程中如出现断电、紧急停止或压下了机床行程限位开关时，也必须返回参考点。
机床返回参考点的方向、速度、参考点的坐标等均可由系统参数设定。
二、返回参考点的原理目前数控机床回参考点的方式有两种：使用脉冲编码器或光栅尺的栅格法和使用磁感应开关的磁开关法。
磁开关法由于存在定位漂移现象，因此较少使用。
大多数数控机床均采用栅格法回参考点。
栅格法根据检测元件计量方法的不同又可分为绝对栅格法和增量栅格法。
数控机床回参考点的故障分析与排除
数控机床回参考点的故障分析与排除１概述数控机床回参考点时根据检测元件的不同分绝对脉冲编码器方式和增量脉冲编码器方式两种，使用绝对脉冲编码器作为反馈元件的系统，在机床安装调试后，正常使用过程中，只要绝对脉冲编码器的后备电池有效，此后的每次开机，都不必再进行回参考点操作。
而使用增量脉冲编码器的系统中，机床每次开机后都必须首先进行回参考点操作，以确定机床的坐标原点，寻找参考点主要与零点开关、编码器或光栅尺的零点脉冲有关，一般有两种方式。
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。
配ＦＡＮＵＣ系统和北京ＫＮＤ系统的机床目前一般采用此种回零方式。
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。
配ＳＩＥＭＥＮＳ、美国ＡＢ系统及华中系统的机床一般采用这种回零方式。
采用何种方式或如何运动，系统都是通过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。
数控机床回不了参考点的故障常见一般有以下几种情况：一是零点开关出现问题；二是编码器出现问题；三是系统测量板出现问题；四是零点开关与硬（软）限位置太近；五是系统参数丢失等等。
下面以本人在工作中遇到的几个实例介绍维修的过程。
２维修实例例１）ＸＨ７１４加工中心开机回参考点，Ｘ轴向回参考的相反方向移动。
数控机床回参考点方式及故障分析
数控机床回参考点方式及故障分析摘要：回参考点是数控机床的重要功能之一，能否正确地返回参考点，将会影响到零件的加工质量。
本文分析了数控机床几种回参考点的方法及回参考点常见的故障。
关键词：数控机床参考点编码器减速开关0引言目前大多数的数控机床采用增量式编码器作为位置检测装置，系统断电后位置检测装置靠电池来维持坐标值的记忆，但只记忆机床断电前的坐标值而不是机床的实际位置，所以机床首次启动系统后，要进行返回参考点操作，使系统的位置记数与脉冲编码器的零位脉冲同步，机床就需要回参考点。
机床执行回参考点操作具有以下优点：（１）系统通过参考点来确定机床的原点位置，以正确建立机床坐标系；（２）可以消除丝杠间隙的累计误差及丝杠螺距误差补偿对加工的影响。
１.机床返回参考点的几种方式（１）回参考点的Ｚ脉冲方式（零脉冲方式）手动回原点时，回原点轴先以参数设置的快速速度Ｆr向原点方向移动，当原点减速撞块压下原点减速开关时，伺服电动机减速至由参数设置的接近原点速度F1继续向前移动；当减速撞块释放减速开关后，数控系统检测到编码器发出的第一个栅点或零标志信号时，归零轴停止，此停止点即为机床参考点，如图1所示。
图１（２）回参考点的“＋、－”方式回原点轴先以快速进给速度Ｆr向原点方向移动，当原点减速开关被减速撞块压下时，回原点轴制动到速度为零，再以接近原点速度F1向相反方向移动；当减速撞块释放原点接近开关后，数控系统检测到反馈元件（如编码器）发出的第一个栅点回零标志信号时，回零轴停止，该点即机床原点，如图2所示。
图２（３）回参考点的“＋、－、＋”方式回原点时，回原点轴先以快速进给速度Ｆr向原点方向移动，当减速撞块压下减速开关时，回归原点轴制动到速度为零，再向相反方向以Ｆ1速度微动；当减速撞块释放减速开关时，归零轴又反向以Ｆ1速度沿原快速进给方向移动；当减速撞块再次压下减速开关时，归零轴仍以接近原点速度Ｆ1前移；减速撞块释放减速开关后，数控系统检测到第一个栅点或零标志信号时，归零轴停止，机床原点随之确立，如图３所示。
数控机床回参考点的故障分析和排除
数控机床回参考点的故障分析和排除数控机床参考点又名原点或零点，是机床的机械原点和电气原点相重合的点，是原点复归后机械上固定的点。
机床参考点确立后，各工件坐标系随之确立，即参考点为工件坐标系的原始参照系。
文章通过对数控机床回参考点的确立，并结合回参考点的故障维修实例，从而归纳总结出回参考的故障排除方法。
标签：数控机床；参考点；测量反馈元件1 参考点的确立数控系统按检测反馈元件测量方式的不同分为绝对脉冲编码器方式和增量脉冲编码器方式两种。
数控系统反馈元件采用绝对脉冲编码器，坐标值实际位置是靠位置检测装置的电池来维持，因此系统断电后，绝对脉冲编码器会记住当前位置。
在数控机床正常使用过程中，只要保证绝对脉冲编码器的后备电池有效，机床开机就不需要再进行回参考点操作。
而采用增量脉冲编码器的数控系统，系统断电后，工件坐标系的坐标值就会消失，因此机床每次开机后都必须先进行回参考点操作，通过参考点来确定机床的坐标原点，从而建立正确的机床坐标系。
除此之外，机床在按下急停开关及机床出现故障并修复后都需要进行一次手动回参考点的操作。
数控机床各轴回参考点的运动中，各轴的运动速度是在机床参数中设定的，并且数控系统是通过PLC的程序编制和数控系统的参数设定决定的，因此，数控机床各轴回参考点是通过PLC和数控系统配合完成的。
2 数控机床回参考点的故障维修实例下面介绍几个第一重型机械集团公司的数控机床回参考点的故障维修实例：例1军工分厂一台型号为TK6516数控铣镗床，数控系统为SIEMENS840D，Y轴出现回参考点位置的准确性差的故障，从而影响加工精度的故障。
维修人员首先检查该机床Y轴测量编码器的+5V电压是正常的，并且该轴在手动方式下能正常工作，回参考点的动作过程也正常，再检查参考点减速速度参数MD34040、位置环增益参数MD32200设置也都正确。
分析可能是由于编码器“零脉冲”受到干扰而引起的此故障，再经过仔细检查该故障轴后，发现该轴编码器的连接电缆的屏蔽线脱落，重新连接脱落的屏蔽线后，该故障轴回参考点位置准确，机床加工精度恢复。
数控机床回参考点故障及检修
数控机床回参考点故障及检修数控机床回参考点故障原因及检修十堰职业技术（集团）学校唐运福关键词：参考点；回零；故障检修数控机床的原点是数控机床厂家设定在机床上的一个固定点，作为机床调整的基准点。
机床开机、按下急停开关后以及机床出现故障并修复后都需要进行一次返回参考点的操作。
回参考点的方式因数控系统类型和机床生产厂家而异，目前，采用脉冲编码器或光栅尺作为位置检测的数控机床多采用栅格法来确定机床的参考点。
一、数控机床返回参考点的控制原理及调整方法现以SSCK-20数控车床(系统为FANUC-OTD)为例，说明数控机床返回参考点的控制原理及调整方法。
系统在返回参考点状态(REF)下，按下各轴点动按钮(+J)，机床以快移速度向机床参考点方向移动，当减速开关(*DEC)碰到减速挡块时，系统开始减速，以低速向参考点方向移动。
当减速开关离开减速挡块时，系统开始找栅格信号(编码器一转信号)，系统接收到一转信号后，以低速移动一个栅格偏移量(如果系统参数设定栅格偏移量)，准确停在机床的参考点上。
V1速度由系统参数518(X轴)、519(Z轴)决定，设定范围为30～24 000 mm/min，本机床分别设定为4 000 mm/min和6 000 ram/rain。
V2速度由系统参数534(所有轴)决定，设定范围为6～15 000 ram/rain，本机床设定为200 mm/min。
栅格偏移量根据机床实际调整由系统参数508(X轴)、509(Z轴)确定二、数控机床返回参考点的调整数控机床各轴传动机械拆装后、进给伺服电动机更换后、位置检测装置修复后都将导致机床参考点位置不准，需对机床的返回参考点进行调整。
通常机床参考点设计在机床刀架X轴、Z轴正方向上。
如果机床的刀架在机床回零操纵中要求设定固定的位置，只用调整回零开关撞块的方法是不能实现的，必须调整控制机床的相应参数。
机床相应参数调整步骤如下：1、预置参数0508项，X轴栅格调整的预置值。
数控机床非正常回参考点的典型故障分析与排除
的。为了使数控系统识别机床原点 ，我们把机床所使用
的位置检测元件所发出的栅格信号或一转脉冲信号通过
参数偏移确立的点称为 电气零点。所谓返 回参考点 ，严 格意义上是 回到电气栅格零点 ，而这个 电气 栅格零点是 可以通过参数改变的。 每台机床可以有一个或几个参考点 （ 分别称之为第
（ ３ 置 “ ” ＭＤ ） １。
作 ， 回零键时有减速 ，在寻找机床参考 点时出现急停 按 报警 ，使 ｚ轴无法 返 回参 考点 。更换 一个行 程开关 后 ，
现象依 旧。
（ ）回参考点的轴和方向地址信号 Ｇ０ Ｇ ０ ２ １ ０～ １ ２置
为 “ （ １ ＋Ｘ．Ｏ Ｊ Ｇ…） 。 ”
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ＷＷＷ． ｍｅｔ ｌ ｒ ｉ ｇ１ ５０ ｃ ａ ｗｏ ｋ ｎ ９ ． ｏｍ
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圜
Ｆ Ｎ Ｃ数控 系统增 量式 编码返 回参 考点 方式 的动 ＡＵ 作过程及相应参数如下 ： （ ）选择回零方式 Ｒ Ｆ （ ４ ． ）手 动返 回参考点 １ Ｅ Ｇ ３７ 选择信 号 Ｚ Ｎ置 为 “ ” 同 时 Ｇ ３０ （ １ 、Ｇ ３ ２ Ｒ １ ４ ． ＭＤ ） ４ ．
触摸屏相连接 ，连接方式都是 以太 网。初次连接 时触摸
般是伺 服电动机的运行频率区域与机床的固有频率区重 合 ，形成共振而表现成剧烈的振动。由于该加工中心经过
屏总是显示 “ Ｏ Ｕ ＩＡ Ｎ Ｅ Ｒ Ｒ Ｃ ＭＭ ＮＣ ￣Ｏ Ｒ Ｏ ”，即 “ 通信错
误 ” 。
搬迁后重装，其固有频率可能发生改变， 故形成了共振。 处理 ：建议客户修改参数＃２８ ２３。 该参数的作用是设定 “ 共振 频率” ，如果机床 的安
数控系统回参考点的故障诊断与维修
XX职业技术学院毕业设计（论文）题目数控系统回参考点的故障诊断与维修系（分院）机械电子工程系学生XX学号专业名称数控设备应用与维护指导教师2009 年11月15日机械电子工程系（分院）毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）指导教师评阅意见表数控系统回参考点的故障诊断与维修摘要：数控机床的参考点又称机床原点或机床零点，是机床机械原点和电器原点相重合的点。
数控机床回参考点的准确性，不但影响机床的称定性，更影响加工精度及加工尺寸的德定性；是工件坐标系的原始参照系，参考点确定后，工件坐标系随之建立，因此，数控机床回参考点是数控技术的重要内容。
关键词：参考点回零数控机床精度诊断维修随着数控技术的迅速发展，数控系统的性能和品质有了极大的提高，数控机床的性能也有了保证。
但是，数控机床是高度复杂的机电一体化设备，机床回参考点是数控机床加工前所进行的必要操作，因此在使用过程中需要及时、正确地对其故障判断和排除。
一、回参考点的原理按机床检测元件检测原点信号方式的不同，返回机床参考点的方法有两种，即栅点法和磁开关法。
在栅点法中，检测器随着电动机一转信号同时产生一个栅点或一个零位脉冲；在机械本体上安装一个减速挡块及一个减速开关，当减速挡块压下减速开关时，伺服电动机减速到接近原点速度运行。
当减速挡块离开减速开关时，即释放开关后，数控系统检测到的第一个栅点或零位信号即为原点。
在磁开关法中，在机械本体上安装磁铁及磁感应原点开关或者接近开关，当磁感应开关或接近开关检测到原点信号后，伺服电动机立即停止运行，该停止点被认作原点。
栅点法的特点是如果接近原点速度小于某一特定值，则伺服电动机总是停止于同一点，也就是说，在进行回原点操作后，机床原点的保持性好。
磁开关法的特点是软件及硬件简单，但原点位置随着伺服电动机速度的变化而成比例的漂移，即原点不确定，目前，大多数机床采用栅点法。
栅点法中，按照检测元件的不同分为以绝对脉冲编程器方式归零和以增量脉冲编程器方式归零。
数控机床返回参考点控制及常见故障诊断
长沙航空职业技术学院毕业论文设计题目：数控机床返回参考点的控制及常见故障诊断所在系别：航空机械制造工程系专业名称：数控设备应用与维护所在班级：数控设备应用与维护0901班学生姓名：**指导教师：***日期：2012年5月20日空军航空维修技术学院毕业设计（论文）任务书数控设备应用与维护专业 0901班姓名陈豪学号 29指导老师：黄登红设计题目：数控机床返回参考点的控制及常见故障诊断设计题号：17设计内容及要求：1.绘制并打印数控机床的挡块式和无挡块式回零控制原理图各一张（2号图纸）；2.完成设计说明书编制（不小于4000字）；设计说明书内容应包括：分析数控机床返回参考点的必要性；阐述数控机床返回参考点的原理和常见方式；完成返回参考点PLC控制程序编写（使用梯形图）和说明；与返回参考点相关的系统参数及其功能说明；返回参考点的常见故障及解决措施。
联系方式：手机：159****5961电话：*************邮箱：******************数控教研室2011年10月目录摘要 (4)绪论 (5)第一章数控机床返回参考点的必要性 (6)第二章数控机床返回参考点的原理及常见方式 (8)2.1 增量栅格法（挡块式）回参考点原理 (9)2.2 绝对栅格法（无挡块式）回参考点原理 (9)第三章数控机床返回参考点的相关参数及设定 (16)第四章数控机床返回参考点的PMC控制 (20)4.1 可编程控制器（PMC）简介 (20)4.2 数控机床返回参考点的PMC控制 (21)第五章数控机床返回参考点的常见故障分析及诊断.205.1 数控机床不能返回参考点的原因 (20)5.2 数控机床回参考点故障的主要类型错误!未定义书签。
5.3 数控机床回参考点常见故障分析与诊断错误!未定义书签。
5.3.1 增量式（挡块式）回零过程中的常见故障分析及诊断.............. 错误!未定义书签。
5.3.2 绝对式（无挡块式）回零过程中的常见故障分析及诊断............ 错误!未定义书签。
数控机床返回参考点常见故障分析
如上述测量的值在规定范围内，说明： 如上述测量的值在规定范围内，说明：
1）减速开关及接线不良，活更换减速开关 或重新接线 2）减速挡块位置不正确，重新调整减速挡块 3）进给伺服电动机内装编码器不良，拆开伺服电动机内 装编码器进行清洗，检查连接电缆及电缆的插座是否 良好 4）全闭环检测装置不良或有灰尘及油污，清洗光栅尺的 长光栅 5）如果只是每天早上首先开机出现，则更换系统的备份 电池 6）伺服放大器或者系统主板不良，则更换不良部件
2、机床能够正常执行返回参考点操作，但 参考点位置出现随机偏差
出现上述测速量超差的原因及处理方法： 1）伺服电动机与丝杠联结松动，紧固伺服电动 机与丝杠的联轴节。 2）丝杠螺母副间隙过大，调整丝杠螺母副的间 隙或者更换整套丝杠螺母副 3）丝杠两端固定或支撑的轴承间隙过大或不良， 调整丝杠两端的轴承间隙或更换轴承
数控机床返回参考点常见故障分析
主要内容： 1、数控执行返回参考点控制中
出现超程报警 2、机床能够正常执行返回参考 点操作，但参考点位置出现随 机偏差 3、机床参考点绝对位置丢失报 警（#300）
1、数控执行返回参考点控制中出现超程报 警
1、机床执行返回参考点控制中出现超程报警 （1）机床返回参考点过程中无减速动作或者一 直以减速移动故障原因 1）减速开关及接线不良 2）减速开关与挡块位置不当 3）减速开关信号系统的I/O接口故障 4）系统本身不良
故障的诊断： 通过系统PMC状态监控画面，检查机床在返回 参考点控制过程中信号是否正常，如果信号不 变化，则为减速开关不良。如果信号变化正常， 则为系统本身故障
（2）机床返回参考点过程中有减速动作 故障原因： 1）机床离参考点位置太近 2）减速挡块与机床超程保护开关太近 3）系统一转信号不良 故障的诊断与处理
浅谈数控机床回参考点及故障分析处理
摘 要： 机床 参考点是机床机械 原点与 电气原点 相重合的 点， 是建立工件 坐标 系的关
键， 本文主要介 绍 了机床 回参 考点 的几种 常见方 法及回参 考点 的动作过 程 ， 而形成数 从
控机床 回参考点故障分析 思路 ， 同时介 绍 了常见的机床 回参 考点故障原 因与处理方法 。
得准 确的位置值 。
关 ，采用何种 方式或如 何运行 ，系统都 是通 过 Ｐ Ｃ的程 序编制 和数控 系统 的机 床参数 设定来 Ｌ
决 定 ， 的运动速度 也是在机 床参数 中设定 的。 轴 数 控系统 回参考点 的过程是 Ｐ Ｃ系统与数控 系 Ｌ 统 配合完 成的 ，由数控 系统给 出 回参 考点 的命
速挡块 位置不 正确或松动 ；减 速挡块 的长度 太 短； 回参考点 用的减速 开关的位 置不 当或松 动 ， 该 故障一般在 机床大修 后或 长期使用 未保 养 时
发生 。
检测 反馈元件 发 出的栅 点信号 或零标志 信号确
立 的参考点 。每 台数 控机床 可以有一个 参考 原 点 ， 可以按需要设 置多个参考原 点。控制 系统 也 启动 后 ， 多数 机床要 自动返 回参考点 ， 并重新 获
关键 词 ： 参考点 ； 减速 开关 ； 故障 分析
黑龙江 李 战梅
数控 机床 是集 机械 制 造 、 计算 机 、 液压 、 气
即停 止 ， 该停止点被认 做参考点 。 栅点法 的特点
是 如果接近 原点速度小 于某一 固定值 ，则伺 服 电机 总是停 止于 同一点 ， 也就是说 ， 在进 行 回参 考 点操作后 ， 机床参 考点的保持性好 。磁 开关 法 的特点是软 件及硬件 简单 ，但参 考点位 置 随着 伺 服电机速 度的变化 而成 比例地漂移 ，即参 考 点 不确定 。 目前 ， 多数机床采 用栅点 法 。栅 点法 中 ， 大 按 照检测元 件测量方 式 的不 同分为 以绝对 脉冲 编 码器方式 回参考点 和 以增量 脉冲 编码 器方 式 回参考点 。在使用绝 对脉 冲编码器作 为测 量反 馈 元件 的系统 中， 床调试 时第 一次 开机后 ， 机 通 过参数设 置配合机床 回零操 作调整 到合适 的参 考点后 ， 只要绝对 脉冲编码 器的后备 电池有 效 ， 此后每次 开机 ， 不必进行 回参考 点操作 。在使用
数控机床回参考点故障分析与排除
数控机床回参考点故障分析与排除-轻松数控网2012-11-08 | 阅：1 转：90| 分享修改数控机床回参考点摘要：本文分析了数控机床返回参考点的原理，结合具体数控机床事例，对故障各种形式进行分析、诊断及排除，并提出了对加工中心机床换刀点的改进意见。
关键词：数控机床；参考点；故障诊断；排除0前言手动回参考点操作是建立机床坐标系的前提，绝大多数数控机床开机后的第一动作一般都是手动操作回参考点。
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。
分析和排除回参考点故障问题是非常必要的。
1 返回参考点的原理数控机床按照控制理论可分为闭环、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。
不同数控系统返回参考点的动作、细节有所不同，图1中以某数控铣床(采用FANUC 0i 系统)为例，简要叙述增量栅格法返回零点的原理和过程。
在图1中，快速进给速度参数、慢速进给速度参数、加减速时间常数、栅格偏移量等参数分别由数控系统的相应参数设定。
浅谈数控机床回参考点方式及故障诊断
浅谈数控机床回参考点方式及故障诊断倪琳引言：回零是指数控机床在接通电源后，必须让各种坐标轴回到机床一固定点上，也称参考点。
使机床回到这一固定点的操作称回参考点或回零操作。
为什么数控机床要进行回参考点或回零操作？系统断电后，工件坐标系的坐标值就失去记忆，机械坐标值尽管靠电池维持坐标值的记忆，但只是记忆机床断电前的坐标值而不是机床的实际位臵。
所以在增量脉冲编码器的位臵检测系统中，控制系统启动后，所有的轴都要回一次参考点，以便校正行程测量系统，确定机床原点位臵，并重新获得准确的位臵值。
但在绝对脉冲编码器的位臵检测系统中，回参考点是没有必要的，因为系统每一瞬间都可以直接读出运动轴的准确坐标值。
关键词：数控机床回零方式、回参考点故障诊断1．数控机床回零方式要想能够对数控机床回参考点的故障进行诊断，首先要对数控机床回参考点工作原理进行分析，或者说对回参考点的方式、方法进行认知和理解。
回参考点的方式因数控系统类型和机床厂家不同而不尽相同。
按机床检测元件检测原点信号方式的不同，数控机床回参考点的方法有两种：1.磁开关法：在机械本体上安装磁铁及磁感应原点开关或者接近开关，当磁感应开关或接近开关检测到原点信号后，伺服电机立即停止运行，该停止点被认为原点。
2.栅格法：检测元件随着电动机一转信号同时产生一个栅格或一个零位脉冲；在机械本体上安装一个减速挡块及一个减速开关，当减速挡块压下减速开关时，伺服电机减速到接近原点速度运行。
减速挡块离开减速开关时，即释放开关后，数控系统检测到的第一个栅格或零位信号即为原点。
在栅格法中按照检测元件的不同又可分为：（1）以绝对脉冲编码器方式回零在以使用绝对脉冲编码器作为测量反馈元器件的系统中，机床调试时第一次开机后，通过参数设臵配合机床回零操作调整到合适的参考点，只要绝对脉冲编码器的后备电池有效，此后每次开机，不必进行回参考点操作。
（2）以增量脉冲编码器方式回零在以使用增量脉冲编码器作为测量反馈元器件的系统中，回参考点有两种方式，一种是开机后在参考点回零模式下直接回零；另一种是在存储器模式下，第一次开机手动回原点，以后均可用G代码方式回零。
数控机床回参考点故障诊断与维修
放开关后 ， 数控 系统检测到 的第一个栅点或零位信号即为原点。 在磁开关法中 ，在机床本体 上安装磁铁及磁感应原点开关或接 近开关 ， 当磁感应开关或接近开关检测到原点信号后 ， 伺服 电机 立即停止运行 ， 该停止点被认作原点 。目前 ， 多数控机床采用 大
栅点法。 ２常见 回参 考点故 障维修实例 ． 例 １ 一 台 Ｆ Ｎ Ｃ ０系统 的数控 机床 ，回参考点 动作正 Ａ Ｕ
Ｅ－ ｉ ｙ １ ７ ＠ １ ３ｃ ｒ ｍａｌ ｗｈ ９ ４ ６ ．ｏ ： ｎ
配双列 圆锥滚子轴承 内圈调整环 的厚度 ，实测调整后轴承轴 向
间隙为 ０３ ｒｍ。 ．３ ａ
（ ） 测新轴 承外径 Ｄ ３ ０ ００ ｒ 分 依据综 合 因素 ， ２实 ＝ ６￣ ． ａ ２ ｍ， 确
——鲤逸 盔 睦
例 ２ 某 配套 Ｆ Ｎ Ｃ Ｏ 的数控铣床 ，在批量加 工零件 Ａ Ｕ Ｍ 时， 某一加工 的零件产生批量报废 。 分析及处理 ： 经过对工件进行 测量 ， 发现零 件的全部尺寸相
对位置都正确 ， 但 轴 的全部坐标值都相 差整 １ ｒ 该轴螺距 ０ ｍ（ ａ 是 １ｒ 。 ０ ｍ） 导致 轴 尺寸整螺距偏移的原因是由于参考点位置 ａ
偏移引起的 。 对于大部分 系统 ，参考点一般设定于参考点减 速挡块放开 后第一个编程器的零 脉冲上 ， 若参考点减速挡块放开时刻 ， 编码
常， 但参考点位置随机性大 ， 定位都有不 同的值 。 每次
分析及处理 ： 参考点位置随机性变化 ， 大都 由于编码器零脉 冲不 良、 电机与丝杠 的联 轴节松动 、 滚珠丝杠 间隙增大 、 电机转 矩过低及伺服调节不 良而引起跟 随误差过大等原 因造成 。由于 机床 回参 考点动作正常 ，证 明机床 回参考点功能有效 。检查发
数控机床回参考点故障诊断与维修
3、PLC软件。
4、硬件板卡损坏。
故障排除
1、更换轴板电缆，需更换开关量输入电缆。
3、检查PLC程序。
4、需更换系统或送厂维修。
数控机床回参考点故障诊断与维修
故障一
机床类型
FANUC 0i-Mate数控铣床
故障现象
X轴回参考点时，动作正常，但最后出现超程报警
故障分析
1、因CNC的后备电池失效，造成参数丢失，用计算机将备份参数重新装入后，再回参考点时出现各轴在行程范围中间位置处发生软限位超程报警，此时用手动方式移动各轴，既使其机械位置在行程范围中间，CRT也显示各轴位置坐标软限位超程报警。
FANUC 0i-Mate数控铣床
故障现象
Y轴回参考点时，动作正常（先正方向快速移动，碰到减速开关后，能以慢速运动），但一直运动直到超程报警。其他轴回零正常。
故障分析
1、根据故障现象和返回参考点控制原理，可以判定减速信号正常，位置检测装置的零标志脉冲信号不正常。产生该故障的原因可能是来自x轴进给电动机的编码器故障(包括连接的电缆线)或系统轴板故障。因为此时Z轴回零动作正常，所以可以通过采取交换方法来判断故障部位。交换后，发现故障转移到Z轴上(X轴回零操作正常而Z轴回零出现报警)，则判定故障在系统轴板。
2、由于减速开关无问题，而回参考点的过程还未完成，且出现的是软限位超程。说明挡块没有松劲，有可能是减速开关的位置松劲了。
故障排除
1、先将各个轴正向软限位值设成最大值，再作三轴回参考点，建立正确的机床零点，仍后再将三轴软限位改为原值。
2、经重新调整减速开关的位置，并拧紧固定锣钉，问题解决。
故障二
机床类型
数控机床回参考点过程分析、典型模式和故障分析
数控机床回参考点过程分析、典型模式和故障分析本文分七个小部分，分别介绍了机床原点、机床参考点、工件参考点、回参考点过程、几种典型的模式以及常见的故障分析做了深入的介绍。
一、机床坐标系原点：机床原点为机床上的一个固定点，也称机床零点或机床零位。
是机床制造厂家设置在机床上的一个物理位置，其作用是使机床与系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。
并用M表示。
该点是确定机床参考点的基准。
二、机床参考点：机床参考点是机床制造厂在机床上用行程开关设置的一个物理位置，一般用R来表示。
参考点与机床原点的相对位置是固定的，机床出厂前由机床厂精密测量确定的。
机床原点和参考点的示意图如图1所示意。
图1 数控车床的参考点和机床原点一般来说，机床坐标系原点或机床零点是通过机床参考点间接确定的。
机床参考点是机床上的一个固定点，其与机床零点间有一确定的相对位置，一般设置在刀具运动的X、Z正向最大极限位置。
展开剩余85%在机床每次通电之后，工作之前，必须进行回机床零点操作，使刀具运动到机床参考点，其位置由机械档块确定。
这样，通过机床回零操作，确定了机床零点，从而准确地建立机床坐标系，即相当于数控系统内部建立一个以机床零点为坐标原点的机床坐标系。
机床坐标系是机床固有的坐标系，一般情况下，机床坐标系在机床出厂前已经调整好，不允许用户随意变动。
对于铣床来说，有的机床参考点就是原点，有的参考点在最大行程位置。
而对于车床来说，参考点和原点不是同一点，这在图1中显示得十分明显。
三、工件坐标系原点：工件坐标系是用来确定工件几何形体上各要素的位置而设置的坐标系，工件原点的位置是人为设定的，它是由编程人员在编制程序时根据工件的特点选定的，所以也称编程原点。
工件坐标系原点和机床原点是有偏移的，所有的编程都是以工件原点作为原点的，在通过G53，G59来指定偏移。
四、机床回参考点过程：机床回参考点过程在往期文章（《端午节，回家就向数控机床回参考点一样，不需要理由，只需要团聚》）中已经详细说明了，这里再简单回顾一下：1)设置回参考点工作方式；2)选择返回参考点的轴并操作该轴返回参考点，该轴以G00快速向参考点运动；3)当随滑板一起运动的撞块压下参考点开关触头，使其内断(ON)转通(OFF)状态后，机床滑板会减速并按参数设定的速度继续移动。
数控机床回不了参考点的故障诊断及修理方法
数控机床回不了参考点的故障诊断及修理方法数控机床回不了参考点的故障常见一般有以下几种状况：一是零点开关消失问题；二是编码器消失问题；三是系统测量板消失问题；四是零点开关与硬（软）限位置太近；五是系统参数丢失等等。
1.找不到参考点（通常会导致机床超程报警）的故障诊断及修理方法表现形式一：是机床回零过程无减速动作。
缘由分析：通过数控机床返回参考点的原理分析，粗定位的减速行程开关没有动作，多数缘由为减速开关及接线故障。
这时需依据先机械后电气的修理原则，首先检查减速撞块是否松动，然后检查减速开关至系统的连接电路是否断路等。
表现形式二：工作台回参考点过程中观看到有减速，但以关断速度移动直到触及限位开关而停机，没有找到参考点，归参考点操作失败。
缘由分析：减速行程开关有动作，但测量系统在减速开关恢复接通到机床遇到限位开关期间，没有捕获到一转信号或基准信号。
详细讲，有两种可能：一种是检测元件在回参考点操作中没有发出一转信号，或该脉冲在传输或处理中丢失，或测量系统发生了硬件故障，对该脉冲信号无识别或处理力量，对第种状况可用跟踪法对该信号的传输通道进行分段检查，看检测元件是否有一转信号发出，或信号在哪个环节丢失，从而实行相应对策；另一種可能由于传动误差等缘由，使得一转信号刚错过，在等待下一个一转信号的过程中，坐标轴触及到限位开关，所以只好停机。
对第种状况，可能是零点开关与硬（软）限位置太近，可试着适当调整限位开关或减速开关与参考点位置标记间的距离，即可消退故障。
2.找不准参考点（即返回参考点有偏差）的故障诊断及修理方法表现形式是机床在返回参考点过程中有减速，也有制动到零的过程，但停止位置不精确且无规律，或与参考点正确位置前移或后移一个丝杠螺距（即相当编码器一转的机床位移量的偏差）。
缘由分析：对于前种状况，经常是由于减速开关（参考点开关）或压块松动、低速设置太低、信号干扰等因素造成的，消失后一种状况的缘由是零点开关与硬（软）限位置太近，对于这种故障可适当调整减速开关的位置或修改偏移量参数，使一转信号产生的时刻离减速信号从断到通时相距约半个一转信号产生的周期，即可消退故障。
数控机床返回参考点故障分析与诊断
１
２
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参点＿１ 参点 考 Ｊ ～ … ｆ ’ 块 ＿ Ｌ 联ｋ …
栅格 信 号
图 ４ 回参 考 点 （ 式 ３ 方 ）
方 式 ４ 如 图 ５所 示 ， ： 回参 考 点时 ， 先 以 速 度 向 参 考 点 快 轴 ，
速 移动 ， 到 参 考 点 开关 后 制 动 到速 度 为 ０ 再 反 向微 动 直 至 脱 离 碰 ， 参 考 点开 关 ， 后 又沿 原 方 向微动 撞 上 参 考 点开 关 ， 然 并 以速 度 ｐ
ｌ鱼 ｈｅａｙ ａ。 里 量 望 ｓｂｕ¨ ｉ ｅｉｎｕ ｚ ｇ Ｇａ
数控 机 床返 回参考点故 障分析 与诊 断
谷长峰 陈 向荣
（ 南郴州职业技 术学院， 南 郴州 ４３０） 湖 湖 ２ ０ ０ 摘 要： 结合 数 控 机 床 返 回 参 考 点 的 工 作 原 理 及 方 式 ， 析 了数 控 机 床 返 回参 考 点 出 现 故 障 的现 象 及 常 见 故 障 诊 断与 维 修 方 法 。 分
参考 点移 动 。 碰到参 考点 开关后 ， 控系统 即开始 寻找位置 检测装 置 数
池 提供 电源 ， 记忆机 床 断 电后 的位 置变 化 。 电时 系统 会与 位 置检 上
测 装 置进 行 数据 交 换 并刷 新 数据 ，使 机 床 坐标 系 的坐 标 值 与 实 际
上的零 标志 。当到 达标 志时 ， 出与 零标 志脉冲 相对 应 的栅 格信 号 ， 发 轴 即在 此信号 作用下 制动到速 度为 ０ 然后再前 移参考 点偏 移量 后停 ， 止， 所停位 置 即为参考 点 。偏 移量 的大小通过 测量 由参数 设定 。
机械 粗 定位 、 电气 精 定位 的方 法常 见 的有 栅 格 法和 磁 开 关法 ， 面 下 就 以栅 格法 为例 来 介绍 其 工作 原 理 。
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浅谈数控机床回参考点方式及故障诊断
倪琳
引言：回零是指数控机床在接通电源后，必须让各种坐标轴回到机床一固定点上，也称参考点。
使机床回到这一固定点的操作称回参考点或回零操作。
为什么数控机床要进行回参考点或回零操作？系统断电后，工件坐标系的坐标值就失去记忆，机械坐标值尽管靠电池维持坐标值的记忆，但只是记忆机床断电前的坐标值而不是机床的实际位臵。
所以在增量脉冲编码器的位臵检测系统中，控制系统启动后，所有的轴都要回一次参考点，以便校正行程测量系统，确定机床原点位臵，并重新获得准确的位臵值。
但在绝对脉冲编码器的位臵检测系统中，回参考点是没有必要的，因为系统每一瞬间都可以直接读出运动轴的准确坐标值。
关键词：数控机床回零方式、回参考点故障诊断
1．数控机床回零方式
要想能够对数控机床回参考点的故障进行诊断，首先要对数控机床回参考点工作原理进行分析，或者说对回参考点的方式、方法进行认知和理解。
回参考点的方式因数控系统类型和机床厂家不同而不尽相同。
按机床检测元件检测原点信号方式的不同，数控机床回参考点的方法有两种：
1.磁开关法：在机械本体上安装磁铁及磁感应原点开关或者接近开关，当磁
感应开关或接近开关检测到原点信号后，伺服电机立即停止运行，该停止
点被认为原点。
2.栅格法：检测元件随着电动机一转信号同时产生一个栅格或一个零位脉
冲；在机械本体上安装一个减速挡块及一个减速开关，当减速挡块压下减
速开关时，伺服电机减速到接近原点速度运行。
减速挡块离开减速开关时，
即释放开关后，数控系统检测到的第一个栅格或零位信号即为原点。
在栅格法中按照检测元件的不同又可分为：
（1）以绝对脉冲编码器方式回零
在以使用绝对脉冲编码器作为测量反馈元器件的系统中，机床调试时第一次开机后，通过参数设臵配合机床回零操作调整到合适的参考点，只要绝对脉冲编
码器的后备电池有效，此后每次开机，不必进行回参考点操作。
（2）以增量脉冲编码器方式回零
在以使用增量脉冲编码器作为测量反馈元器件的系统中，回参考点有两种方式，一种是开机后在参考点回零模式下直接回零；另一种是在存储器模式下，第一次开机手动回原点，以后均可用G代码方式回零。
栅格法的特点：是如果接近原点速度小于一个特定值，则伺服电机总是停止于同一点，也就是说，在进行回零操作后，机床原点的保持性好。
磁开关法的特点：是软件及硬件简单，但原点位臵随着伺服电机速度的变化而成比例的漂移，即原点不确定。
因此，大多数机床采用的是栅格法。
目前我公司数控机床大部分使用的是增量式检测元件，并多采用栅格法来确定机床的参考点，这种情况下一般有四种回参考点的方式：
方式一：
回参考点前，先用手动方式以速度V1快速将轴移到参考点附近，然后起动回参考点操作，轴便以速度V2慢速向参考点移动。
碰到参考点开关后，数控系统即开始寻找位臵检测装臵的零标志。
当到达零标志时，发出与零标志脉冲相对应的栅格信号，轴在这些信号作用下速度制动为零，然后再前移参考点偏移量而停止，所停位臵即为参考点。
偏移量大小通过测量，由参数设定。
（较少）
方式二：
回参考点时，轴先以速度V1向参考点快速移动，碰到开关后，在减速开关信号控制下，减速到V2并继续前移，脱开档块后，再找零标志。
当轴到达测量系统零标志发出栅格信号时轴即制动到速度为零，然后再以速度V2前移参考点偏移量而停止于参考点。
FANUC
方式三：
回参考点时，轴先以V1快速向参考点移动，碰到参考点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，轴即制动到速度为零，再前移参考点偏移量而停止于参考点。
SIEMENS810
方式四：
回参考点时，轴以速度V1向参考点快速移动，碰到参考点开关后制动到速度为零，再反向微动直至脱离参考点开关，然后又反向（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，轴即制动到速度为零，再前移参考点偏移量，而停止于参考点。
FIDIA C20
2、回参考点的故障诊断
数控机床回参考点故障的表现形式尽管各不相同，但从故障类型上来说数控机床回参考点的故障一般可分为两类：1、找不到参考点；2、找不准（偏离）参考点。
1、找不到参考点
主要是回参考点减速开关产生的信号或零标志脉冲信号失效（包括信号未产生或在传输处理中丢失）所致。
因此排除故障先要搞清机床回参考点的方式，再对照故障现象来分析，可采用先“外”后“内”和信号跟踪法查找故障部位。
这里的“外”
是指安装在机床外部的档块和参考点开关，可以用CNC系统、PLC接口、I/O状态指示直接观察信号的有无；“内”是指脉冲编码器中的零标志位和光栅尺上的零标志位可以用示波器检测零标志脉冲信号。
例： S55数控磨床回零故障。
机床名称：HARDINge HAUSER S55数控磨床
数控系统：FANUC
故障现象：W轴进行回参考点操作时，有回零动作。
但在没有完成回零动作时，出现W轴超软行程报警，导致该机床无法运行。
故障分析：该机床使用的是FANUC系统，只是W轴不能回零，其他轴都可以完成回零动作。
经过对机床的其他轴回零动作进行观察，与回零方式二的过程
一致，所以可参照回零方式二进行分析。
按照先“外”后“内”的原则。
首先，对机床外部的档块和减速开关进行检查，W轴的回零档块没有松
动，也没有看到档块出现位移现象。
并且W轴在回零过程中有减速动作，
这说明减速开关也没有问题。
所以问题可能出现在零位脉冲上，该机床使用光栅尺作为位臵检测元
件。
这就有两个可能性，一种可能是光栅尺本身没有发出零位脉冲；另
一可能是光栅尺发出了零位脉冲，但数控系统没有接收到。
先对光栅尺本身没有发出零位脉冲这种可能性进行分析，按照回零方式
二的模式进行分析，回零动作碰到开关后，在减速开关信号控制下，减
速到V2并继续前移，脱开档块后，再找零标志。
当轴到达测量系统零
标志发出栅格信号时轴即制动到速度为零，然后再以速度V2前移参考
点偏移量而停止于参考点。
在观察该机床W轴回零动作时发现在W轴脱
开档块后移动非常小的一段距离就出现W轴超软行程报警，是不是W轴
在还没有到达零位标志时，就已经超出系统参数设定的正向软限位。
在系统的参数中找到W轴正向软限位的值，与出现W轴超软行程报警时
的W轴坐标值一致。
在询问操作人员过程中，了解到故障出现在一次突
然停电以后。
所以可能是机床数据出现问题。
该机床在数据出错后，可
用面板组合按钮进行恢复。
对该机床重新启动，用面板组合按钮对系统
数据进行恢复，机床启动成功后，对机床进行回零操作，包括W轴在内
的所有轴全部正常回零。
故障排除：使用面板组合按钮对该机床的数据进行恢复，故障排除。
2、找不准参考点。
找不准参考点的原因很多。
比如：参考点开关档块位臵设臵不当引起的，只要重新调整即可；参考点减速开关重复性差引起的，要更换；零脉冲不良引起的，对码盘或光栅进行清洗或更换。
滚珠丝杠间隙增大，修磨滚珠丝杠螺母调整垫片，重调间隙。
外部有信号干扰，找到并消除干扰。
等等……
例：FZ-37数控机床零点漂移故障。
机床名称：ZIMMERMANN FZ-37 数控加工中心
数控系统：SIEMENS
故障现象：机床回零后，对好工件原点，在加工一段时间后，再次工件原点时就会出现零点漂移。
故障分析：如果在机床回零后，立即对机床再次进行回零操作，零点漂移产生的误差值很小或者不发生零点漂移现象。
但随着机床的运行时间的增加，零
点漂移产生的误差值会越来越大，也就是说机床在冷态和热态下位臵检
测元件产生了误差值。
那么这个热态下位臵误差值是不是会随机床温度
的变化一直在变化，还是当机床温度到达一定的值时，位臵误差值就会
达到一种相对稳定状态。
也就是说当机床温度到达一定的值时，机床温
度不会再发生大的变化，位臵误差值也就不会再发生大的变化。
故障排除：在机床正式加工前，对各直线轴进行预热，让各轴来回移动10分钟左右，再建立工件原点，在加工一段时间后，对工件原点进行校准，发现
零点漂移产生的误差值很小或者不发生零点漂移现象。
而且随着厂房环
境温度的改善，零点漂移现象有了明显的好转。
参考书目《数控机床故障诊断与维修》华中科技大学出版社《数控机床维修技术》高等教育出版社
《图解NC数控系统-FANUC 0i系统维修与技巧》机械工业出版社。