数控机床回参考点的故障分析与排除过程

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0 引言
      数控机床回参考点就是我们常说的机床回零点。数控机床的参考点是机床厂家设定的(一般是接近机床各坐标轴的正极限位置)通常是不能改变的,通过机床正确回参考点,CNC系统才能确定机床的原点位置。数控机床的原点是数控生产厂家设定在机床上的一个固定点,作为机床调整的基准点。回参考点的操作是数控机床重要的功能环节之一,但由于操作频繁,在这个过程中常会遇到各种问题,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。因此,掌握回参考点常见故障的分析及诊断方法是非常必要的。
( x( y' C! J1 U' X1 返回参考点的方式
       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,由于系统断电后位置检测装置靠电池来维持坐标值实际位置的记忆,所以在机床安装调试后的正常使用过程中,只要绝对脉冲编码器的后备电池有效,机床开机不必再进行回参考点操作。而使用增量脉冲编码器的系统,由于系统断电后,工件坐标系的坐标值就失去记忆,所以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,建立正确的机床坐标系。另外机床在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。回参考点方式一般有如下五种:
1.1 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,因栅格法是采用脉冲编码器或光栅尺发出的栅格信号来确定脉冲参考点的,所以当轴部挡块压下零点开关后,系统开始查询脉冲编码器或光栅尺发出的基准信号,当该信号出现时,便控制回参考点坐标轴制动停止。此时所处位置便是数控机床坐标系的参考点。
  D- H( F$ s# A; ]% b- m1.2 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,系统开始查询脉冲编码器或光栅尺发出的基准信号,当该信号出现时,便控制回参考点坐标轴制动停止,便以确定参考点位置。
1.3 轴向预定点方向快速运动,挡块压下零点开关后,数控系统便控制坐标轴制动停止,然后反向运动,当挡块释放零点开关触头后,系统开始查询脉冲编码器或光栅尺发出的基准信号,当该信号出现时,便控制回参考点坐标轴制动停止,便以确定参考点位置。
1.4 轴向预定点方向快速运动,挡块压下零点开关后,数控系统便控制坐标轴制动停止,然后反向运动,当挡块释放零点开关触头后,再反向向零点开关移动,挡块再压下零点开关后,系统开始查询脉冲编码器或光栅尺发出的基准信号,当该信号出现时,便控制回参考点坐标轴制动停止,便以确定参考点位置。
5 ^9 J0 r! A6 p1.5 轴向预定点方向快速运动,挡块压下零点开关后,数控系统便控制坐标轴制动停止,然后反向低速运动,直到遇到参考点脉冲信号,轴制动。为避免在回参考点过程中可能产生的机床间隙,该轴又继续低速运动到参考点。
2 o4 O: y) N( X3 f& x& c( y2 回不了参考点的常见故障
      数控机床回不了参考点的故障一般有以下几种情况:零点开关出现问题;系统测量板出现问题;零点开关与硬(软)限位位置太近;挡块松动;系统参数丢失;编码器或光栅尺损坏等等。
5 H3 U( ?) h2 S- o3 回参考点故障排除方法
      对于出现超程并报警,分为两种情况。一种情况是回参考点前,坐标轴的位置离参考点距离过小造成的。排除方法是解除超程报警后,将坐标轴移动到与会参考点方向相反并与参考点的距离较远的行程范围内,重新回参考点操作;另一种是参考点减速挡块松动或位置发生了变化引起的故障,这时固定或重新调整挡块就可以排除故障。
+ j+ b. P/ ^3 M: C& K( V0 J     对于出现回参考点的位置不稳定的故障,首先检查挡块的位置和固定情况,以及零点开关的固定情况,然后检查脉冲编码器的“零脉冲”是否有问题,最后检查电动机与丝杠之间的间隙。如果不稳定的位移误差很小时,一般属于最后一种情况,消除间隙或消除连接松动就可以排除故障。
2 T" o% ]2 E6 I2 e     对于回参考点时报警,并有报警信息的故障。针对报警信息,查看机床说明书,作相应处理。信息提示可能属于:编码器的“零脉冲”不良及系统光栅尺不良、屏蔽线不良、信号线断路、系统参数设置错误等故障。对于硬件不良,需要维修或更换;对于参数设置错误,需要按备份参数进行重新设置。
# K  ^7 G; W) I: _) Y% V5 v& ]      若挡块脱开时,编码器恰巧在“零脉冲”附近,并出现整螺距偏移。需要重新调整减速挡块位置,最好是使减速挡块脱开位置与编码器“零脉冲”位置相差半个螺距。若回参考点欠量,参考点指示灯不亮。应通过机床的诊断功能,在诊断页面下对应的“位置跟随误差”里进行检查,若跟随误差超出了定位精度的允许范围,可以调整伺服驱动器的“偏移”电位器,使“位置跟随误差”的值接近“0”,就可以排除故障。
4 故障实例及排除过程
! D: n3 L3 _2 I; W; k5 C      例1 一台GSK980TD数控车床,Z轴找不到参考点。
       观察回参考点的过程,Z轴一直向尾座移动,直到碰到限位开关,有减速过程。根据故障现象和工作原理,认为是零点开关有问题,经检查确实是零点开关触头撞掉了,更换零点开关故障排出。另一种是Z轴一直向尾座移动,直到碰到限位开关,没有减速过程。根据故障现象和工作原理,判断是接近开关有问题,经检查发现接近开关松动位置发生了变化,调整并固定后故障排除。
; g" a$ Z8 m2 X0 i7 |$ j& E      例2一台配备北京KND-10M的数控铣床,在开机回参考点时,Y、Z两轴正常,但X轴回参考点时,出现“伺服准备未绪报警”。
       根据故障现象进行针对性的检查,没有发现挡块等有问题;怀疑是零点开关有问题,使Y、X两开关交换,故障仍然存在,没有变化,排出零点开关损坏;然后就根据说明书查看参数设置,没有发现参数有问题;通过增量编程及运行测试确定电机没有问题;最后就检查线路,最后发现反馈信号线断路,换了根备用线故障排出。
5 结束语
      数控机床操作过程中出现回参考点故障是数控机床常见的故障现象,只要我们掌握了回参考点的相关原理,并对故障现象做相应的分析,按故障排除规律分步骤地进行排查,就一定能找到故障的原因所在,应用正确的方法排除故障。

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数控机床回参考点的故障。在平时维修数控机床时碰到的很多，谢谢