数控机床返回参考点故障诊断

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1、数控机床返回参考点故障诊断2011-9-23  来源：数控机床市场  作者：天津科技大学马林旭         摘要：数控机床返回参考点故障是数控机床常见故障之一，本文主要介绍了数控机床返参原理，系统性地编制了数控机床回参考点的故障分析与诊断流程图以及故障实例。         关键词：数控机床参考点故障诊断         数控机床零件加工是建立在机床零点之上的。数控机床零点是机床坐标系的零点，它由机床厂家事先确定的。由于数控系统上电时通常并不知道机床零点的位置，同时在多数情况下，当已装好刀具和零件时，机床的零点已不可能接近，需要附设一个参考点。机床参考点是数控机床上一个特殊位置的点，该点通

2、常位于机床正向极限点附近，如图1所示数控车床参考点位置。它与机床零点的转换关系可以在数控系统参数中设定。因此机床找到参考点位置，也就确定了该坐标轴的零点位置，数控系统就建立起了机床坐标系，可以进行正常的加工工作。在数控机床工作中返回参考点故障发生率较高，因此了解数控机床“返参”方式及位置检测装置工作原理对解决数控机床“返参”故障至关重要。 根据数控机床选择的位置反馈元件的差异及控制方式的差异，数控机床的返回参考点方式也大不相同。一、数控机床开机后不需要返参         使用绝对式编码器或绝对式直线光栅尺作为位置反馈装置的数控机床坐标轴在安装调试时进行一次参考点位置设定（只要编码器或光栅尺的

3、后备电池有效）。数控机床再开机无需返回参考点，绝对式编码器或光栅尺就可立即得到坐标轴的当前绝对位置值，并反馈到数控系统。这是由于它们的内部结构决定的，绝对式编码器的绝对值编码通常有两种形式：格雷码和系列码。如图2所示为格雷码绝对式编码器结构原理图，编码盘上具有多道编码的光栅刻轨，绝对位置值来自格雷码编码的排列，当机床开机时便可立即获得位置信息。编码盘外圈增量信号刻轨还能在细分后提供位置值，并同时生成增量信号。如图3所示为系列码绝对式编码器结构原理图，编码器只需两个刻轨就能生成绝对位置值，刻线码盘的绝对信号仅需一个刻轨，系列码的排列方式在每圈中都是唯一的。增量信号刻轨在外圈，增量信息刻轨用于细分

4、成位置值，同时也用于生成高质量增量信号。两个刻轨产生的信息在编码器内的信号处理单元中形成高分辨率的绝对位置值。系列码绝对式编码器的性能优于格雷码绝对式编码器，其特点是扫描信号质量高和抗污染性能力强。             二、数控机床开机后需要返参          数控机床一般采用增量式旋转编码器或增量式光栅尺作为位置反馈元件，在机床断电后就失去了对各坐标轴位置的记忆，因而机床开机后首先要执行各坐标轴返回参考点操作。          增量式位置检测装置的数控机床一般有三种返回参考点方式：1、回参考点时，轴先以速度V1向参考点快速移动，碰到参考点减速开关后，在减速信号的控制下，减速到速度V

5、2并继续前移，脱开挡块后，再寻找测量系统零标志信号。当轴到达测量系统零标志发出栅格信号时，速度即制动到零，然后再以V2速度前移参考点偏移量停止于参考点。如图4所示为返参时序图，此种返参方式多用于FANUC数控系统的半闭环控制轴，例如FANUC0iTC数控系统需设定如下参数：           2、回参考点时，轴先以速度V1快速向参考点移动，碰到参考点减速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，速度制动到零，再前移参考点偏移量而停止于参考点。此种返参方式多用于Siemens数控系统的半闭环控制轴，例如Sinumerik840D数控系统需设定如下参数： 

6、          3、回参考点时，轴先以速度V1快速向参考点移动，碰到参考点减速开关后速度制动到零，再反向微动直至脱离参考点开关，然后又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，速度制动到零，再前移参考点偏移量而停止于参考点。          使用增量式光栅尺作为位置检测装置的全闭环控制数控机床，由于普通光栅尺只有一个参考点零标志，这样机床每次返参时都需找到这个零标志，有时可能需要移动较大的行程，时间较长。为了加快和简化返回参考点操作，光栅尺生产厂家开发出一种带距离编码参考点的增量式光栅尺，两个参考点间相差一定的距离，一般移过两个相邻参考点后（一

7、般只有数十毫米）。如图5所示，德国HEIDENHAIN公司生产的LS型光栅尺，机床直线轴移动20mm，数控系统就可以找到参考点位置，显示器上显示当前机械所在位置的机床坐标值。三、回参考点的故障分析与诊断          根据数控机床回参考点常见故障及本人工作经验总结，系统性地编制了数控机床回参考点的故障分析与诊断流程图，如图6所示。 数控机床发生回参考点故障时应重点检查如下项目：1、检查回参考点