黑龍江 李戰(zhàn)梅

淺談數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)及故障分析處理

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機(jī)床參考點(diǎn)是機(jī)床機(jī)械原點(diǎn)與電氣原點(diǎn)相重合的點(diǎn)，是建立工件坐標(biāo)系的關(guān)鍵，本文主要介紹了機(jī)床回參考點(diǎn)的幾種常見方法及回參考點(diǎn)的動(dòng)作過程，從而形成數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)故障分析思路，同時(shí)介紹了常見的機(jī)床回參考點(diǎn)故障原因與處理方法。

參考點(diǎn)；減速開關(guān)；故障分析

數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)、液壓、氣動(dòng)、傳感檢測(cè)、自動(dòng)控制等技術(shù)于一體的機(jī)電設(shè)備，它的正常工作取決于各部分的正常工作以及各部分之間的配合與協(xié)調(diào)，任何一部分出現(xiàn)故障，哪怕是很小的一個(gè)部件(檢測(cè)開關(guān)、電子元件、連接螺絲等)出現(xiàn)問題都會(huì)使機(jī)床無法正常工作。數(shù)控機(jī)床故障內(nèi)容是千差萬別的，我們只要抓住它們的共性，了解它們的個(gè)性，找出數(shù)控機(jī)床各部分的診斷步驟和方法，在實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)和積累維修經(jīng)驗(yàn)，舉一反三就能夠提高維修水平。本文將通過對(duì)數(shù)控機(jī)床的回參考點(diǎn)故障進(jìn)行分析并給出處理意見。

1 數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)的意義

在數(shù)控機(jī)床使用過程中，對(duì)于使用相對(duì)編碼器的機(jī)床回參考點(diǎn)是數(shù)控機(jī)床啟動(dòng)后首先必須進(jìn)行的操作，然后數(shù)控機(jī)床才能進(jìn)行正常工作。這是由于使用相對(duì)編碼的檢測(cè)裝置必須有絕對(duì)零點(diǎn)做為參考。參考點(diǎn)的位置是在每個(gè)軸上用擋塊和限位開關(guān)精確地預(yù)先確定好的，參考點(diǎn)對(duì)機(jī)床零點(diǎn)的坐標(biāo)是一個(gè)已知數(shù)，參考點(diǎn)大多位于加工區(qū)的邊緣。數(shù)控機(jī)床的參考點(diǎn)是機(jī)床的機(jī)械原點(diǎn)和電氣原點(diǎn)相重合的點(diǎn)。參考點(diǎn)作為工件坐標(biāo)系的參照點(diǎn)，機(jī)床參考點(diǎn)確定后，各工件坐標(biāo)系隨即確立。電氣原點(diǎn)是以機(jī)床檢測(cè)反饋元件發(fā)出的柵點(diǎn)信號(hào)或零標(biāo)志信號(hào)確立的參考點(diǎn)。每臺(tái)數(shù)控機(jī)床可以有一個(gè)參考原點(diǎn)，也可以按需要設(shè)置多個(gè)參考原點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)啟動(dòng)后，多數(shù)機(jī)床要自動(dòng)返回參考點(diǎn)，并重新獲得準(zhǔn)確的位置值。

2 數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)的方法及過程

機(jī)床回基準(zhǔn)點(diǎn)的方式隨機(jī)床所配用的數(shù)控系統(tǒng)不同而異，但多數(shù)采用柵格方式(在用脈沖編碼器做位置檢測(cè)元件的機(jī)床中)或磁性接近開關(guān)方式。在柵點(diǎn)法中，檢測(cè)器隨著電機(jī)每轉(zhuǎn)信號(hào)同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)柵點(diǎn)或一個(gè)零位脈沖。在機(jī)械本體上安裝一個(gè)減速撞塊及一個(gè)減速開關(guān)，當(dāng)減速撞塊壓下減速開關(guān)時(shí)，伺服電機(jī)減速接近原點(diǎn)，當(dāng)減速撞塊離開減速開關(guān)即釋放開關(guān)后，數(shù)控系統(tǒng)檢測(cè)到的第一個(gè)柵點(diǎn)或零位信號(hào)即為原點(diǎn)。在磁開關(guān)法中，在機(jī)械本體上安裝磁鐵及磁感應(yīng)原點(diǎn)開關(guān)或者接近開關(guān)，當(dāng)磁感應(yīng)原點(diǎn)開關(guān)或接近開關(guān)檢測(cè)到原點(diǎn)信號(hào)后，伺服電機(jī)立即停止，該停止點(diǎn)被認(rèn)做參考點(diǎn)。柵點(diǎn)法的特點(diǎn)是如果接近原點(diǎn)速度小于某一固定值，則伺服電機(jī)總是停止于同一點(diǎn)，也就是說，在進(jìn)行回參考點(diǎn)操作后，機(jī)床參考點(diǎn)的保持性好。磁開關(guān)法的特點(diǎn)是軟件及硬件簡單，但參考點(diǎn)位置隨著伺服電機(jī)速度的變化而成比例地漂移，即參考點(diǎn)不確定。

目前，大多數(shù)機(jī)床采用柵點(diǎn)法。柵點(diǎn)法中，按照檢測(cè)元件測(cè)量方式的不同分為以絕對(duì)脈沖編碼器方式回參考點(diǎn)和以增量脈沖編碼器方式回參考點(diǎn)。在使用絕對(duì)脈沖編碼器作為測(cè)量反饋元件的系統(tǒng)中，機(jī)床調(diào)試時(shí)第一次開機(jī)后，通過參數(shù)設(shè)置配合機(jī)床回零操作調(diào)整到合適的參考點(diǎn)后，只要絕對(duì)脈沖編碼器的后備電池有效，此后每次開機(jī)，不必進(jìn)行回參考點(diǎn)操作。在使用增量脈沖編碼器的系統(tǒng)中，回參考點(diǎn)有兩種模式，一種為開機(jī)后在參考點(diǎn)回零模式下各軸手動(dòng)回原點(diǎn)，每一次開機(jī)后都要進(jìn)行手動(dòng)回原點(diǎn)操作。另一種在存儲(chǔ)器模式下，第一次開機(jī)手動(dòng)回原點(diǎn)，以后均可用G代碼指令回原點(diǎn)。

3 數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)的故障分析處理

機(jī)床在每次開機(jī)后尋找參考點(diǎn)主要與參考點(diǎn)減速開關(guān)、編碼器或者光柵尺的零點(diǎn)脈沖有關(guān)，采用何種方式或如何運(yùn)行，系統(tǒng)都是通過PLC的程序編制和數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床參數(shù)設(shè)定來決定，軸的運(yùn)動(dòng)速度也是在機(jī)床參數(shù)中設(shè)定的。數(shù)控系統(tǒng)回參考點(diǎn)的過程是PLC系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)配合完成的，由數(shù)控系統(tǒng)給出回參考點(diǎn)的命令，然后軸按預(yù)定的方向運(yùn)動(dòng)，壓上減速開關(guān)(或離開減速開關(guān))后，PLC向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出減速信號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)按照預(yù)定的方向減速運(yùn)動(dòng)，由測(cè)量系統(tǒng)接收零點(diǎn)脈沖，接收到第一個(gè)脈沖后，設(shè)定坐標(biāo)值。所有的軸都找到參考點(diǎn)后，回參考點(diǎn)的過程結(jié)束。數(shù)控機(jī)床開機(jī)后回不了參考點(diǎn)的故障一般有以下幾種情況：一是由于減速開關(guān)出現(xiàn)問題，PLC沒有產(chǎn)生減速信號(hào)；二是編碼器或者光柵尺的零點(diǎn)脈沖出現(xiàn)了問題；三是數(shù)控系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng)出現(xiàn)了問題，沒有接收到減速信號(hào)或零點(diǎn)脈沖信號(hào)。

如數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)時(shí)發(fā)出超程報(bào)警，若數(shù)控機(jī)床在回參考點(diǎn)時(shí)一直快速移動(dòng)無減速動(dòng)作，直到數(shù)控機(jī)床發(fā)出超程報(bào)警停機(jī)；無論是發(fā)生軟件超程還是硬件超程，都不減速，一直移動(dòng)到觸及限位開關(guān)而停機(jī)。故障原因是數(shù)控機(jī)床的回參考點(diǎn)減速信號(hào)問題，可能是回參考點(diǎn)減速開關(guān)失效，如開關(guān)觸頭沒有被壓下或壓下后沒動(dòng)作，或減速擋塊、開關(guān)松動(dòng)，或減速開關(guān)信號(hào)線路有問題，或數(shù)控系統(tǒng)信號(hào)接口電路故障，致使減速信號(hào)沒有輸入到數(shù)控系統(tǒng)。返回基準(zhǔn)點(diǎn)過程中有減速，但以回參考點(diǎn)速度移動(dòng)到觸及限位開關(guān)而停機(jī)，可能原因有：減速后，返回基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記指定的基準(zhǔn)脈沖不出現(xiàn)。其中，一種可能是光柵在返回基準(zhǔn)點(diǎn)操作中沒有發(fā)出返回基準(zhǔn)點(diǎn)脈沖信號(hào)，或返回基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記失效，或由基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記選擇的返回基準(zhǔn)點(diǎn)脈沖信號(hào)在傳送或處理過程中丟失；或測(cè)量系統(tǒng)硬件故障，對(duì)返回基準(zhǔn)點(diǎn)脈沖信號(hào)無識(shí)別和處理能力。另一種可能是減速開關(guān)與返回基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記位置錯(cuò)位，減速開關(guān)復(fù)位后，未出現(xiàn)基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記信號(hào)。

如機(jī)床不能準(zhǔn)確返回參考點(diǎn)，偏離參考點(diǎn)一個(gè)或幾個(gè)柵格距離，造成這種故障的原因：減速擋塊位置不正確或松動(dòng)；減速擋塊的長度太短；回參考點(diǎn)用的減速開關(guān)的位置不當(dāng)或松動(dòng)，該故障一般在機(jī)床大修后或長期使用未保養(yǎng)時(shí)發(fā)生。

如偏離基準(zhǔn)點(diǎn)一個(gè)隨機(jī)值，這種故障主要是外界干擾，如電纜屏蔽層接地不良，脈沖編碼器的信號(hào)線與強(qiáng)電電纜靠得太近；脈沖編碼器用的電源電壓太低；進(jìn)給軸與伺服電機(jī)之間的聯(lián)軸器松動(dòng)。

結(jié)束語

本文主要是對(duì)數(shù)控機(jī)床的回參考點(diǎn)故障進(jìn)行分析并給出處理意見，利求用這一故障現(xiàn)象的分析解決過程為大家提供數(shù)控機(jī)床維修的一些思路。

【1】劉永久主編.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修技術(shù)（FANUC系統(tǒng)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

【2】于潤偉主編.機(jī)床電氣系統(tǒng)檢測(cè)與維修.北京：高等教育出版社，2009.

【3】楊興主編.數(shù)控機(jī)床電氣控制.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

（作者單位：大慶職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系）

（編輯 呂智飛）