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。

图３

２.机床回参考点常见故障

（1）机床回不了参考点：机床开机回不了参考点，产生故障的可能原因如下：

①系统参数设置错误：排除方法是重新设置系统参数。②零脉冲不良引起故障：零脉冲不良会导致回零时找不到零脉冲，原因可能是编码器及接线故障或系统轴板故障。排除方法是检查接线板卡及对编码器进行清洗或更换。③减速开关损坏或短路：减速开关损坏或短路会造成不能产生减速信号。排除方法是维修或更换减速开关。④机械误差：机械误差包括导轨平行度、导轨与压板面平行度、导轨与丝杠一平行度超差等。排除方法是对机床重新进行调整。⑤检测元件被污染。当采用全闭环控制时光栅尺沾了油污，不能采集信号应清洗光栅尺。

（2）机床回参考点找不到零点故障：机床能回参考点，但找不到零点，故障的可能原因有：

①减速挡块位置不正确：减速挡块距离限位开关位置不当，行程过短引起的。应合适调整减速挡块位置排除故障。②零脉冲不良：编码器回零找不到零脉冲，应对编码器进行清洗或更换来解决问题。③减速开关损坏或短路、线路或机械故障：减速开关受油污和铁屑影响不能良好动作或线路有断路时应对减速开关进行维修或更换，对线路进行更换。

（3）回参考点位置随机性变化故障

①零脉冲受到干扰：应检查反馈电缆屏蔽连接是否正确，接地是否良好，脉冲编码的电缆是否布置合理。②编码器的供电电压过低：检查脉冲编码器线路板上电源电压是否在规定范围，调整主板上的输出电压值。③电动机与丝杠的联轴器松动：排除方法是坚固或更换联轴器。④电动机扭矩过低或由于伺服调节不良，引起跟踪误差过大：可以通过调节伺服参数，改变其运动特性。⑤滚珠丝杠间隙过大：调整滚珠丝杠螺母副轴向间隙来进行优化。

（4）回参考点后原点漂移或参考点发生螺距偏移

①参考点单个脉冲偏移故障：减速开关与减速挡块安装不合理，使减速信号与零脉冲信号相距过近，这时参考点往往会发生单个螺距偏移。排除方法是调整减速开关或挡块的位置，使机床轴开始减速的位置大概处在一个栅距或一个螺距的中间位置。②参考点发生多个螺距偏移：可能的原因是参考点减速信号不良，减速挡块固定不良引起寻找零脉冲的初始点发生了漂移。排除方法是重新固定减速挡块及对码盘进行清洗以保证减速信号有效。

3.总结

通过对数控机床回参考点的及常见故障分析可以帮助维修人员快速排除故障提高工作效率。

参考文献：

[1]朱仕学．数控机床系统故障诊断与维修[Ｍ]北京；清华大学出版社，2007．

[2]韩鸿鸾．数控机床维修实例[Ｍ]北京；中国电力出版社，2006．