数控机床回参考点设置方法

摘要：发那科、三菱，西门子几种常用数控系统参考点的工作原理、调整和设定方法，并举例说明参考点的故障现象，解决方法。

关键词：参考点相对位置检测系统绝对位置检测系统
1 概述
当数控机床更换、拆卸电机或编码器后，机床会有报警信息：编码器内的机械绝对位置数据丢失了，或者机床回参考点后发现参考点和更换前发生了偏移，这就要求我们重新设定参考点，所以我们对了解参考点的工作原理十分必要。

参考点是指当执行手动参考点回归或加工程序的G28指令时机械所定位的那一点，又名原点或零点。

每台机床有一个参考点，根据需要也可以设置多个参考点，用于自动刀具交换（ATC）、自动拖盘交换（APC）等。

通过G28指令执行快速复归的点称为第一参考点（原点），通过G30指令复归的点称为第二、第三或第四参考点，也称为返回浮动参考点。

由编码器发出的栅点信号或零标志信号所确定的点称为电气原点。

机械原点是基本机械坐标系的基准点，机械零件一旦装配好，机械参考点也就建立了。

为了使电气原点和机械原点重合，将使用一个参数进行设置，这个重合的点就是机床原点。

机床配备的位置检测系统一般有相对位置检测系统和绝对位置检测系统。

相对位置检测系统由于在关机后位置数据丢失，所以在机床每次开机后都要求先回零点才可投入加工运行，一般使用挡块式零点回归。

绝对位置检测系统即使在电源切断时也能检测机械的移动量，所以机床每次开机后不需要进行原点回归。

由于在关机后位置数据不会丢失，并且绝对位置检测功能执行各种数据的核对，如检测器的回馈量相互核对、机械固有点上的绝对位置核对，因此具有很高的可信性。

当更换绝对位置检测器或绝对位置丢失时，应设定参考点，绝对位置检测系统一般使用无挡块式零点回归。

2 使用相对位置检测系统的参考点回归方式：
（1）发那科系统：
1）工作原理：
当手动或自动回机床参考点时，首先，回归轴以正方向快速移动，当挡块碰上参考点接近开关时，开始减速运行。

当挡块离开参考点接近开关时，继续以FL速度移动。

当走到相对编码器的零位时，回归电机停止，并将此零点作为机床的参考点（图1）。

2）相关参数（表1）。

3）设定方法：
a、设定参数：所有轴返回参考点的方式＝0；各轴返回参考点的方式＝0；各轴的参考计数器容量，根据电机每转的回馈脉冲数作为参考计数器容量设定；是否使用绝对脉冲编码器作为位置检测器＝0；绝对脉冲编码器原点位置的设定＝0；位置检测使用类型＝0；快速进给加减速时间常数、快速进给速度、FL速度、手动快速进给速度、伺服回路增益依实际情况进行设定。

b、机床重启，回参考点。

c、由于机床参考点与设定前不同，重新调整每轴的栅格偏移量。

4）故障举例：
一台0i-B机床X轴手动回参考点时出现90号报警（返回参考点位置异常）。

a、机床再回一次参考点，观察X轴移动情况，发现刚开始时X轴不是快速移动，速度很慢；
b、检测诊断号#300，＜128；
c、检查手动快速进给参数1424，设定正确；
d、检查倍率开关ROV1、ROV2信号，发现倍率开关坏，更换后机床正常。

（2）三菱系统：
1）工作原理：
机床电源接通后第一次回归参考点，机械快速移动，当参考点检测开关接近参考点挡块时，机械减速并停止。

然后，机械通过参考点挡块后，缓慢移动到第一个栅格点的位置，这个点就是参考点。

在回参考点前，如果设定了参考点偏移参数，机械到达第一个栅格点后继续向前移动，移动到偏移量的点，并把这个点作为参考点（图2）。

2）相关参数（表2）
3）设定方法：
a、设定参数：
参考点偏移量＝0；栅罩量＝0；栅间隔＝滚珠导螺快速进给速度、慢行速度、参考点回归方向依实际情况进行设定。

b、重启电源，回参考点。

c、在|报警/诊断|→|伺服|→|伺服监视（2）|，计下栅间隔和栅格量的值。

d、计算栅罩量：
当栅间隔/2<栅格量时，栅罩量＝栅格量－栅间隔/2
当栅间隔/2>栅格量时，栅罩量＝栅格量＋栅间隔/2
e、把计算值设定到栅罩量参数中。

f、重启电源，再次回参考点。

g、重复c、d过程，检查栅罩量设定值是否正确，否则重新设定。

h、根据需要，设定参考点偏移量。

4）故障举例：
一台三菱M64系统钻削中心，Z轴回参考点时发生过行程报警。

a、检查参考点检测开关信号，当移动到参考点挡块位置时，能够从“0”变为“1”；
b、检查栅罩量参数（2028），正常；
检查参考点偏移量参数（2027），正常；
检查参考点回归方向参数（2030），和其它同型号机床核对，发现由反方向“1”变成了同方向“0”，改正后，重启回参考点，正常。

（3）西门子系统
1）工作原理
机床回参考点时，回归轴以Vc速度快速向参考点文件块位置移动，当参考点开关碰上挡块后，开始减速并停止，然后反方向移动，退出参考点挡块位置，并以Vm速度移动，寻找到第一个零脉冲时，再以Vp速度移动Rv参考点偏移距离后停止，就把这个点作为参考点（图3）。

2）相关参数（表3）
3）设定方法：
a、设定参数。

返回参考点方向参数、寻找零脉冲方向参数根据挡块安装方向等进行设定；寻找参考点开关速度(Vc)参数设定时，要求在该速度下碰到挡块后减速到“0”时，坐标轴能停止在挡块上，不要冲过挡块；参考点偏移（Rv）参数＝0。

b、机床重启，回参考点。

c、由于机床参考点与设定前不同，重新调整参考点偏移（Rv）参数。

4）故障举例
一台西门子810D系统，机床每次参考点返回位置都不一致，从以下几项逐步进行排查：
a、伺服模块控制信号接触不良；
b、电机与机械联轴节松动；
c、参数点开关或挡块松动；
d、参数设置不正确；
e、位置编码器供电电压不低于4.8V；
f、位置编码器有故障；
g、位置编码器回馈线有干扰；
最后查到参考点挡块松动，拧紧螺丝后，重新试机，故障排除。

3 绝对位置检测系统
（1）发那科系统
1）工作原理：绝对位置检测系统参考点回归比较简单，只要在参考点方式下，按任意方向键，控制轴以参考点间隙初始设置方向运行，寻找到第一个栅格点后，就把这个点设置为参考点（图4）。

2）相关参数（表4）
3）设置方法：
a、设定参数：所有轴返回参考点的方式＝0；各轴返回参考点的方式＝0；各轴的参考计数器容量，根据电机每转的回馈脉冲数作为参考计数器容量设定；是否使用绝对脉冲编码器作为位置检测器＝0；绝对脉冲编码器原点位置的设定＝0；位置检测使用类型＝0；快速进给加减速时间常数、快速进给速度、FL速度、手动快速进给速度、伺服回路增益依实际情况进行设定；
b、机床重启，手动回到参考点附近；
c、是否使用绝对脉冲编码器作为位置检测器＝1；
绝对脉冲编码器原点位置的设定＝1；
e、机床重启；
f、由于机床参考点与设定前不同，重新调整每轴的栅格偏移量。

（2）三菱系统（M60、M64为例）：
1）无挡块机械碰压方式：（图5）
a、设定参数：#2049.＝1，无檔块机械碰压方式；#2054，电流极限；
b、选择“绝对位置设定”画面，选择手轮或寸动模式，（也可选择自动初期化模式）；
c、在“绝对位置设定”画面，选择“可碰压”；
d、#0绝对位置设定＝1 ，#2原点设定：以基本机械坐标为准，设定参考点的坐标值；
e、移动控制轴，当控制轴碰压上机械挡块，在给定时间内达到极限电流时，控制轴停止并反方向移动。

如果b步选择手轮或寸动模式，则控制轴反方向移动移动到第一栅格点，这个点就是电气参考点；如果b步选择“自动初期化”模式，则在第a步还要设置#2005碰压速度参数和#2056接近点值，此时控制轴反方向以#2005（碰压速度）移动到#2056（接近点）值停止，再以#2055（碰压速度）向挡块移动，在给定时间内达到极限电流时，控制轴停止并以反方向移动到第一栅格点，这个点就是电气参考点；
g、重启电源。

2）无挡块参考点方式调整：
a、设定参数：#2049＝2，无挡块参考点调整方式；#2050＝0 正方向、＝1，负方向；
b、选择“绝对位置设定”画面，选择手轮或寸动模式；
c、在“绝对位置设定”画面，选择“无碰压”方式；
d、#0绝对位置设定＝1，#2原点设定：以基本机械坐标为准，设定参考点的坐标值；
e、把控制轴移动到参考点附近。

f、#1＝1，控制轴以#2050设置方向移动，达到第一个栅格点时停止，把这个点设定为电气参考点。

g、重启电源。

（3）西门子系统（802D、810D、840D为例）：
1）调试；
a、设置参数：MD34200=0.绝对编码器位置设定；MD34210=0.绝对编码器初始状态；
b、选择“手动”模式，将控制轴移动到参考点附近；
c、输入参数：MD34100，机床坐标位置；
d、激活绝对编码器的调整功能：MD34210＝1.绝对编码器调整状态；
e、按机床复位键，使机床参数生效；
f、机床回归参考点；
g、机床不移动，系统自动设置参数：34090. 参考点偏移量；34210. 绝对编码器设定完毕状态，屏幕上显示位置是MD34100设定位置。

2）相关参数：（表5）
在相对位置检测系统的参考点回归中，机床第一次参考点回归后，执行手动参考点回归或加工程序的G28指令时机械移动到参考点挡块位置并不减速，而是继续高速定位到事先
存在内存中的参考点。

机床下载PCL程序时将导致参考点位置丢失，在PCL调试完毕后，再调试绝对值编码器参考点回归设定。