數控機床機械坐標零點知識詳解

■北京一川創業數控設備有限責任公司（102600）張宏杰

機械坐標零點（俗稱機床原點、機床零點）是在數控機床各進給軸上設定的相對位置不變的物理位置，是建立機床運動坐標的起始點，是數控加工程序中所有坐標值的基點。常用數控機床機械坐標零點的建立主要有以下兩種方式。

1.增量方式（有擋塊）

現有機床多數采用有擋塊方式（見圖1），在機床各進給軸上安裝有機械坐標零點減速開關（俗稱回零開關），位置必須位于正負極限位置開關中間，執行機床機械坐標回零點動作時，需要保證回零開關的擋塊位于負限位開關和回零開關中間（機床為正向回零時）。回零開關位置并不是機械坐標零點的位置，只是執行回零過程時移動軸開始減速的位置，減速后數控系統開始尋找伺服電動機編碼器上的零位信號，此信號編碼器每旋轉一圈會發出一次，若采用步進電動機驅動時，會在電動機軸位置安裝接近開關作為零位信號，若采用光柵尺作為位置反饋元件時，一般每隔10 mm會發出一個零位信號，數控系統收到這個零位信號后，即將軸坐標值清零，建立機床機械坐標零點。

這種方式經常出現兩種故障：①機械坐標零點減速開關信號是常開還是常閉，各數控系統廠家要求不一。如果此開關信號接反后，會出現執行回零后進給軸直接減速，并完成回零動作。②有時機床執行回零動作后，發現機械坐標位置誤差為6～10 mm（一個螺距）。此時表明機械坐標零點減速開關的信號觸發，與編碼器每圈一個零位的信號觸發幾乎同時出現，由于機械坐標回零減速前的速度過快或過慢，會造成機械坐標零點減速開關信號觸發的相對位置不一致，此時需要調整回零擋塊的位置，向左或向右移動半個螺距位置即可。

2.絕對方式（無擋塊）

絕對方式回零是我們最近幾年經常聽到的一種方式，它具有最明顯的特點就是不需要安裝機械坐標回零減速開關，每次機床開機不需要執行回零動作。既減少了機床故障率，又提高了加工效率，很受用戶歡迎。但是這種方式還是有完全不同的兩種形式存在：

（1）電池記憶型（發那科、三菱數控等系統采用此種方式），此種類型和增量方式有相似之處，編碼器為增量式，通過在伺服驅動器上加裝電池來記憶編碼器的位置，機械坐標零點是通過數控系統的有關參數設定來完成的。由于機床斷電后有電池供電，所以機床開機后不用執行回零動作，需要注意當電池電量耗盡更換后，或機床維修時將伺服電動機編碼器電纜拆除過，需要重新設定零點位置（見圖2）。

（2）絕對值編碼器（西門子等數控采用此種方式），絕對式編碼器的位置是有碼盤的機械位置決定的，每一個位置都是唯一的，無需記憶，無需找參考點，有效長度可以達到幾百米，完全可以滿足機床的需要。

圖1 有擋塊式

圖2 電池記憶式

[1]杜國臣，王士軍.機床數控技術[M].北京：中國林業出版社；北京大學出版社，2006：216-220.

[2]葉暉，梁福玖.圖解NC數控系統：三菱M64系統維修技巧[M].北京：機械工業出版社，2005：167-169.