數控機床返回參考點故障極其維修方法

王洪虎

【摘要】數控機床返回參考點故障是數控機床常見故障之一，本文主要介紹了數控機床參考點的作用，返回參考點的方式及原理，數控機床回參考點的故障分析及維修方法。

【關鍵詞】數控機床 參考點 故障 維修方法

一、參考點的作用

數控機床零件加工是建立在機床零點之上的。數控機床零點是機床坐標系的零點，它由機床廠家事先確定的。但這僅僅是機械意義上的，計算機數控系統還是不能識別，即數控系統并不知道以哪一點作為基準對機床工作臺的位置進行跟蹤、顯示等。為了讓系統識別機床原點，以建立機床坐標系，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，它與機床零點的轉換關系可以在數控系統參數中設定。因此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。數控機床在接通電源后要做回零的操作，就是因為在機床斷電后，失去了對各坐標位置的記憶，所以在接通電源后，必須讓各坐標軸回到機床一固定點上，這一固定點就是機床坐標系的原點或零點，也稱機床參考點。使機床回到這一固定點的操作稱為回參考點或回零操作。

數控機床回參考點的好處如下：

（1）系統通過返回參考點來確定機床的原點位置，以正確建立機床坐標系。

（2）螺距誤差補償及反向間隙補償有效，軟極限行程保護有效。

回參考點是數控機床的重要功能之一，能否正確地返回參考點，將會影響到零件的加工質量。同時，由于數控機床是多刀作業，每一把刀具的刀位點安裝位置不可能調整到同一坐標點上，因此就需要用刀具補償來校正，如加工中心刀具的長度補償和數控車床車刀刀尖的位置補償，這種刀具偏置的補償量也是通過刀位點的實際位置與由參考點確立的基本坐標系比較后補償得到的。

二、數控機床返回參考點的方式

不同的CNC系統，其返回參考點的動作細節會有所不同，但一般來說，都是先通過減速行程開關粗定位，然后再由精定位開關或編碼器零位脈沖精定位兩個步驟。根據回參考點的動作步驟不同，有以下三種回參考點方式：

（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。

（3）軸快速按預定方向運動，擋塊壓向零點開關后，不需等待擋塊脫離零點開關，立即減速，當速度降為設定低速后，即開始尋找零點，當接收到第一個零點脈沖時，立即停止。

采用何種方式或如何運動，系統都是通過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。

三、回參考點過程中常見故障診斷及修理方法

數控機床回不了參考點的故障常見一般有以下幾種情況：一是零點開關出現問題；二是編碼器出現問題；三是系統測量板出現問題；四是零點開關與硬（軟）限位置太近；五是系統參數丟失等等。

（一）找不到參考點（通常會導致機床超程報警）的故障診斷及修理方法

表現形式一：是機床回零過程無減速動作。原因分析：通過數控機床返回參考點的原理分析，粗定位的減速行程開關沒有動作，多數原因為減速開關及接線故障。這時需根據先機械后電氣的維修原則，首先檢查減速撞塊是否松動，然后檢查減速開關至系統的連接電路是否斷路等。？表現形式二：工作臺回參考點過程中觀察到有減速，但以關斷速度移動直到觸及限位開關而停機，沒有找到參考點，歸參考點操作失敗。原因分析：減速行程開關有動作，但測量系統在減速開關恢復接通到機床碰到限位開關期間，沒有捕捉到一轉信號或基準信號。具體講，有兩種可能：一種是檢測元件在回參考點操作中沒有發出一轉信號，或該脈沖在傳輸或處理中丟失，或測量系統發生了硬件故障，對該脈沖信號無識別或處理能力，對第種情況可用跟蹤法對該信號的傳輸通道進行分段檢查，看檢測元件是否有一轉信號發出，或信號在哪個環節丟失，從而采取相應對策；另一種可能由于傳動誤差等原因，使得一轉信號剛錯過，在等待下一個一轉信號的過程中，坐標軸觸及到限位開關，所以只好停機。對第種情況，可能是零點開關與硬（軟）限位置太近，可試著適當調整限位開關或減速開關與參考點位置標記間的距離，即可消除故障。

（二）找不準參考點（即返回參考點有偏差）的？故障診斷及修理方法

表現形式是機床在返回參考點過程中有減速，也有制動到零的過程，但停止位置不準確且無規律，或與參考點正確位置前移或后移一個絲杠螺距（即相當編碼器一轉的機床位移量的偏差）。

原因分析：對于前種情況，常常是由于減速開關（參考點開關）或壓塊松動、低速設置太低、信號干擾等因素造成的？，出現后一種情況的原因是零點開關與硬（軟）限位置太近，對于這種故障可適當調整減速開關的位置或修改偏移量參數，使一轉信號產生的時刻離減速信號從斷到通時相距約半個一轉信號產生的周期，即可消除故障。

四、結束語

數控機床不能正確返回參考點是數控機床常見的故障之一，回參考點故障的診斷，應事先搞清機床的回歸方式和特點，再根據故障現象，判斷哪個環節出了問題，根據相應的問題，通過正確的調整和參數設置一般可使故障消除。

參考文獻：

[1]孫漢卿.數控機床維修技術[M].北京：機械工業出版社，2000.

[2]李攀峰.數控機床維修工必備手冊[M].北京：機械工業出版社，2011.

[3]李軍.數控機床參考點的設定[J].制造技術與機床，1994，（5）.