數控車床返回參考點原理及常見的維修方法

張紅軍

【摘 要】數床機床返回參考點，是建立機床坐標系的一個重要過程，能否返回參考點，決定數控車床能不能正常使用；數控機床回參考點的是否準確，不但影響機床的穩定性，更重要的還影響加工精度及加工尺寸的穩定性。通過運用數控車床返回參考點的原理、方式，結合典型實例，對機床回參考點故障做了分析、總結。

【關鍵詞】華中數控車床；返回參考點；故障診斷；維修

一、引言

零件在數控機床上進行加工，使用直角坐標系來描述刀具與工件的相對運動，即零件加工是建立在機床零點之上的。數控機床零點是由機床廠家事先確定的。由于數控系統上電時通常并不知道機床零點的位置，需要附設一個參考點。機床參考點是數控機床上一個特殊位置的點，該點通常位于機床正向極限點附近。機床找到參考點位置，也就確定了該坐標軸的零點位置，數控系統就建立起了機床坐標系，可以進行正常的加工工作。

在數控機床工作中返回參考點故障發生率較高，若回參考點出現故障將無法進行程序加工，回參考點的位置不準確將影響到加工精度，甚至出現撞車事故。因此了解數控機床“返參”方式及位置檢測裝置工作原理對解決數控機床“回零”故障至關重要。

二、返回參考原理

數控機床按照控伺服系統的類型可分為閉環、半閉環、開環系統。閉環數控系統裝，有檢測最終直線位移的反饋裝置，半閉環數控系統的位置測量裝置安裝在伺服電動機轉動軸上或絲桿的端部，也就是說反饋信號取自角位移，而開環數控系統不帶位置檢測反饋裝置。對于閉環、半閉環數控系統，通常利用位移檢測反饋裝置脈沖編碼器或光柵尺進行回參考點定位，即柵格法回參考點。而開環系統則需另外加裝檢測元件，通常利用磁感應開關回參考點定位，即磁開關法回參考點。無論采用哪種回參考點操作，為保證準確定位，在到達參考點之前必須使數控機床的伺服系統自動減速，因此在多數數控機床上安裝減速擋塊及相應的檢測元件。柵格法根據檢測反饋元件計量方法的不同又可分為絕對柵格法和增量柵格法。采用絕對脈沖編碼器或光柵尺回參考點的稱為絕對柵格法，在機床調試時，通過參數設置和機床回零操作確定參考點，只要檢測反饋元件的后備電池有效，此后每次開機，均記錄有參考點位置信息，因而不必再進行回參考點操作。采用增量式編碼器或光柵尺回參考點的稱為增量柵格法，在每次開機時都需要回參考點。

三、返回參考點方式

數控機床返回參考點運動，是通過PLC的程序編制和數控系統的機床參數設定決定的，軸的運動速度也是在機床參數中設定的，數控機床回參考點的過程是PLC系統與數控系統配合完成的，由數控系統給出回零命令，然后軸按預定方向運動，壓向零點開關（或脫離零點開關）后，PLC向數控系統發出減速信號，數控系統按預定方向減速運動，由測量系統接收零點脈沖，收到第一個脈沖后，設計坐標值。所有的軸都找到參考點后，回參考點的過程結束。

（1）軸向預定點方向快速運動，擋塊壓下零點開關后減速向前繼續運動，直到擋塊脫離零點開關后，數控系統開始尋找零點，當接收到第一個零點脈沖時，便以確定參考點位置。

（2）軸快速按預定方向運動，擋塊壓向零點開關后，反向減速運動，當又脫離零點開關時，軸再改變方向，向參考點方向移動，當擋塊再次壓下零點開關時，數控系統開始尋找零點，當接收到第一個零點脈沖，便以確定參考點位置。

四、返回參考點常見的故障

數控機床回不了參考點的故障一般有以下幾種情況：①是零點開關出現問題；②是編碼器出現問題；③是系統測量板出現問題；④是零點開關與硬（軟）限位置太近；⑤是系統參數丟失等等。

五、常見故障實例分析及維修

1.故障

學校一數控車床（系統為華中世紀星）在回零時，x軸無法按規定的方向正常回零，刀架向負方向做緩慢移動。

根據故障現象分析，華中數控在回零時，是按照上述的第2種方法，其過程為先快速向正X方向移動，當靠近擋塊時，慢速向反方向移動，脫離擋塊時再以慢速向擋塊移動，最終確定參考點的位置。從現象判斷。此故障屬于第二階段。拆開行程開關，用萬用表檢測回零點的好壞，行程開關正常。關閉系統電源，打開電柜，系統上電短接X軸回零與共用端，系統PMC顯示有輸入，由此確定故障在行程開關與電柜之間的線路有問題，通過排查在行程開關24V共用線線路接觸不靈，時斷時續，通過更換線路，問題得以解決，車床恢復性能。

2.故障

某鑄造企業一數控車床（系統為廣州數控980TC）回零時，X軸回零正常，Z軸回零機床出現系統因Z軸硬件超程而急停報警且有時回零位置有漂移現象。

根據故障現象和返回參考點控制原理，說明車床系統和電路正常，問題可能出現在行程擋塊上，觀察企業的工作條件，加工鑄件對環境影響很大，找到Z軸行程擋南塊，發現擋塊由于長時間沒有清掃，油漬與粉塵混在一起，使的超程與回零觸點縮短了距離，找到原因，通過清掃，調整了兩擋塊之間的距離，車床回零不再漂移，也沒有了報警。機床恢復正常工作。同時對技術人員從了指導，在日常工作中對車床的保養要及時徹底。