机床零点漂移

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1、数控机床零点漂移的研究时间：2011-08-1309:23:11来源：《自动化应用》杂志社作者：王熙梅摘要：通过对半闭环与全闭环系统数控机床回零原理的分析，阐述机床零点漂移产生的原因，以及对机床零点漂移的一些关键性解决办法。关键词：数控机床；回零；半闭环；全闭环ResearchonZerodriftofCNCmachinetoolWangXi-mei(YangzhouElectricPowerEquipmentRepair&ManufactureFactory,Yangzhou225003,China)Abstract:Througha

2、0概述数控机床的回零操作是数控机床控制操作中最为关键的环节之一。数控操作规程明确指出，机床通电后首先必须进行回零操作，以确定机床原点和机床坐标系，为后续建立工件坐标系和工件原点提供基准点。同时数控机床的各种刀具补偿、间隙补偿、轴向补偿以及其他精度补偿措施能否发挥正确作用，也完全取决于数控机床能否回到正确的零点位置。机床精度之所以得以保证，其中有一个重要方面是通过各个轴的回零来确定机床的绝对坐标，而被加工箱体各个面相对坐标的确定是以机床绝对坐标为前提的。零点的漂移会造成绝对坐标与实际位置之间产生错误，从而使相对坐标与箱体位置之间产生错误，

3、轻则产生较大的重复定位误差，导致箱体报废，重则撞坏刀具乃至对机床床身造成严重的破坏。1机床回零的工作原理目前，数控机床一般采用的检测装置为脉冲编码器、光栅或磁尺。根据检测装置的不同，回零方法也可以分为栅格法或磁开关法。其中，磁开关法存在定位漂移的现象，行业内较少采用，因此许多机床均采用栅格法回零。栅格法回零又可根据检测元件的计量方式不同，分为绝对栅格法回零和增量栅格法回零2种具体的操作方法。采用绝对栅格法回零的数控机床，在有后备存贮器电池支持的情况下，只需在机床第1次开机调试时进行回零操作调整，因为以后每次开机后均记录有零点位置信息，也

4、就不必再重复进行回零操作，而增量栅格法回零则每次均须进行回零操作。加工中心与数控机床的位置环控制有半闭环系统与全闭环系统2种，机床的工作原理与回零有所差异，不同的轴的运转方式不一样其回零方式也存在差异。分别以2类数控机床的X轴为例介绍2个系统的回零工作原理（半闭环系统以法挪科0TD系统为例，全闭环系统以西门子840D系统的卧式加工中心为例）。1.1半闭环系统半闭环系统的轴控制原理如图1所示。回零时在MDI方式下按“HOME”键与“X+”键，产生X轴回零的计算机指令,数控系统NC输出控制信号，经A/DA转换后，以恒定的速度V传送给X轴伺服

5、控制器，X轴伺服控制器控制X轴伺服电机M沿着X轴正向移动。当X轴压下回零开关SQ31C，产生0信号给PLC输入端X16.5，PLC将该逻辑通过数据方式上传给数控系统NC，NC给出回零减速信号，经A/D转换后，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轴正向低速移动，当X轴释放回零开关SQ31C，产生1信号给PLC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

6、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

7、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

8、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。