絕對(duì)編碼器數(shù)控機(jī)床的操作技巧

杜羽 李艷

摘 要：隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，編碼器在數(shù)控機(jī)床上的的應(yīng)用越來越廣泛，但是在具體操作中合理的運(yùn)用編碼器的特點(diǎn)，可以提高生產(chǎn)效率，避免錯(cuò)誤和意外的發(fā)生，下面就淺談一下采用絕對(duì)編碼器的數(shù)控機(jī)床的操作技巧問題。

關(guān)鍵詞：絕對(duì)編碼器；數(shù)控機(jī)床；技巧

數(shù)控機(jī)床用旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)量長(zhǎng)度角度，已經(jīng)使用了幾十年，其技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床上。絕對(duì)編碼器的工作原理是這樣的，編碼器光碼盤上有許多道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線……編排，這樣，在編碼器的每一個(gè)位置，通過讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進(jìn)制編碼（格雷碼），這就稱為n位絕對(duì)編碼器。這樣的編碼器是由碼盤的機(jī)械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)光電編碼器，絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的唯一性，它無需記憶，無需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。因其每一個(gè)位置絕對(duì)唯一、抗干擾、無需掉電記憶，已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)系統(tǒng)中的角度、長(zhǎng)度測(cè)量和定位控制。

絕對(duì)編碼器在使用過程中定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于工控定位中，并且絕對(duì)值編碼器具有掉電記憶功能，而增量編碼器沒有。因此設(shè)備開啟后可直接啟動(dòng)工作，大大提高生產(chǎn)效率。

但是，不論絕對(duì)編碼器還是增量編碼器的機(jī)床，在操作的過程中都存在一定的問題。增量編碼器在使用時(shí)，開機(jī)需要先執(zhí)行回參考點(diǎn)操作，使用時(shí)比較麻煩，但是一旦出現(xiàn)報(bào)警、工件尺寸或刀具位置出現(xiàn)問題時(shí)，只需再次執(zhí)行一次回參考點(diǎn)操作，即可解決問題。絕對(duì)編碼器在使用中問題較少，但是尺寸一旦出現(xiàn)問題，解決起來比較麻煩，需要重新對(duì)刀操作。一般出現(xiàn)的問題是機(jī)床意外報(bào)警和程序仿真機(jī)床鎖定出現(xiàn)的絕對(duì)坐標(biāo)改變等問題。

對(duì)于使用絕對(duì)編碼器的數(shù)控機(jī)床，現(xiàn)以FANUC 0i-TD系統(tǒng)為例，在操作中有以下幾種方法：（1）為避免程序仿真造成刀具絕對(duì)坐標(biāo)的改變，不論哪種編碼器，在操作時(shí)應(yīng)先編程，后仿真，回參考點(diǎn)，再對(duì)刀。就避免了機(jī)床鎖住后仿真對(duì)刀具坐標(biāo)的影響。（2）在使用原已經(jīng)對(duì)過刀的刀具情況下編程操作，雖然使用原刀具，可以減少對(duì)刀操作，減小工作量，但是編程后應(yīng)進(jìn)行仿真操作，觀察走刀軌跡，避免編程錯(cuò)誤對(duì)機(jī)床和操作人員造成的傷害。仿真時(shí)應(yīng)鎖住機(jī)床，觀察仿真走刀軌跡圖像，待校驗(yàn)無誤后，再進(jìn)行操作。但是程序仿真時(shí)，程序執(zhí)行的是絕對(duì)坐標(biāo)運(yùn)行操作，機(jī)床上顯示的刀具絕對(duì)坐標(biāo)值會(huì)產(chǎn)生變化，而事實(shí)上，機(jī)床鎖定后刀具的機(jī)械坐標(biāo)沒有發(fā)生任何變化，實(shí)際絕對(duì)坐標(biāo)也沒有變化，而程序結(jié)束時(shí)，刀具的實(shí)際絕對(duì)坐標(biāo)和機(jī)床運(yùn)行顯示的絕對(duì)坐標(biāo)不一致，這將會(huì)造成絕對(duì)坐標(biāo)偏移。造成的直接結(jié)果就是刀具位置不正確，偏移量就是刀具實(shí)際絕對(duì)坐標(biāo)位置值，與機(jī)床顯示的絕對(duì)坐標(biāo)值的差值。舉例說明：機(jī)床仿真操作時(shí)，所選刀具的實(shí)際絕對(duì)坐標(biāo)值是X120、Z130，程序如下：

G98 G21 G40 M03 Sxx Txxxx；

G00 X100 Z100；（起刀點(diǎn)）

（中間程序省略）；

G00 X100 Z100；（退刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)）

M05；

M30；

程序執(zhí)行前刀具的絕對(duì)坐標(biāo)為X120、Z130，機(jī)床鎖定后，程序啟動(dòng)，機(jī)床面板顯示的刀具的絕對(duì)坐標(biāo)按照所編制的程序發(fā)生變化，按照上方所示程序，運(yùn)行后刀具最后所停止的位置是退刀點(diǎn)的坐標(biāo)，即X100 、Z100。而實(shí)際上刀具在運(yùn)行前后，位置沒有發(fā)生任何的變化，機(jī)械坐標(biāo)不變，但是絕對(duì)坐標(biāo)從X120、Z130變化至X100 、Z100，這樣造成的結(jié)果是刀具的位置發(fā)生偏移，偏移的結(jié)果是X軸移動(dòng)120-100，即移動(dòng)20mm，Z軸移動(dòng)130-100，即移動(dòng)30mm，造成的結(jié)果就是工件直徑X放大20mm，長(zhǎng)度Z增加30mm長(zhǎng)，這樣的結(jié)果顯然是不允許的。因此，怎樣避免上述問題是我們重點(diǎn)解決的事情。

方法一：當(dāng)仿真后刀具坐標(biāo)出現(xiàn)問題后，應(yīng)先點(diǎn)擊面板坐標(biāo)位置pos按鈕，顯示位置坐標(biāo)，點(diǎn)擊絕對(duì)坐標(biāo)按鈕，顯示絕對(duì)坐標(biāo)方式，再點(diǎn)擊操作按鈕，頁面顯示預(yù)置和歸零選項(xiàng)，點(diǎn)擊預(yù)置按鈕，再點(diǎn)擊所有軸選項(xiàng)，最后顯示的就是現(xiàn)在的正確絕對(duì)坐標(biāo)。原因在于，預(yù)置的結(jié)果是機(jī)床通過計(jì)算機(jī)械坐標(biāo)和車刀對(duì)刀操作的刀具形狀補(bǔ)正數(shù)值，得出現(xiàn)在刀具的絕對(duì)坐標(biāo)（絕對(duì)坐標(biāo)=機(jī)械坐標(biāo)+刀具形狀補(bǔ)正數(shù)值），而鎖定后機(jī)床運(yùn)行程序后，面板顯示的是程序運(yùn)行的絕對(duì)坐標(biāo)，此時(shí)的絕對(duì)坐標(biāo)與機(jī)械坐標(biāo)無關(guān)，則會(huì)造成坐標(biāo)顯示錯(cuò)誤的情況。此方法是最簡(jiǎn)單、有效的方法。例如上方程序，不論現(xiàn)在車刀在任何位置，當(dāng)鎖住機(jī)床后，執(zhí)行程序，程序執(zhí)行后的絕對(duì)坐標(biāo)為最后的刀具換刀點(diǎn)X100、Z100。若此時(shí)機(jī)床取消鎖定開始運(yùn)行，則會(huì)出現(xiàn)問題。當(dāng)執(zhí)行預(yù)置結(jié)果后，顯示的坐標(biāo)即為刀具的正確絕對(duì)坐標(biāo)。

方法二：執(zhí)行程序校驗(yàn)時(shí)，觀察刀具的絕對(duì)坐標(biāo)，X（現(xiàn)在）Y（現(xiàn)在），將程序的最后換刀點(diǎn)改為現(xiàn)在刀具的絕對(duì)坐標(biāo)或者程序最后加G00 X（現(xiàn)在）Y（現(xiàn)在），則運(yùn)行后刀具的回歸點(diǎn)，即為現(xiàn)在的刀具位置，做到坐標(biāo)統(tǒng)一的結(jié)果。這樣的結(jié)果刀具坐標(biāo)則不會(huì)產(chǎn)生問題。當(dāng)檢驗(yàn)程序無誤后，再將程序的換刀點(diǎn)改為原來的換刀點(diǎn)X100 、Z100或者刪除G00 X（現(xiàn)在）Y（現(xiàn)在） 。這樣的結(jié)果很簡(jiǎn)單易接受，但是操作比較麻煩，需要頻繁改動(dòng)程序。

方法三：在執(zhí)行程序校驗(yàn)前，將刀具移動(dòng)到刀具的換刀點(diǎn)，執(zhí)行MDI，G00 X100 Z100，或者手搖機(jī)床至換刀點(diǎn)坐標(biāo)。此時(shí)刀具所在的位置即為程序中刀具的換刀點(diǎn)，機(jī)床鎖定后執(zhí)行程序，程序的刀具起始位置和終止位置重合，則不會(huì)產(chǎn)生問題。這種方法操作較方法二簡(jiǎn)單點(diǎn)，但是操作時(shí)需要看清程序的換刀點(diǎn)坐標(biāo)，不能產(chǎn)生錯(cuò)誤，否則也會(huì)產(chǎn)生刀具坐標(biāo)偏差。

綜上所述，不管采用哪種方法，目的都是做到刀具的絕對(duì)坐標(biāo)不產(chǎn)生錯(cuò)誤，操作人員可以找到一種簡(jiǎn)單易行、適合自己的方法，從而做到提高生產(chǎn)效率的目的。