数控机床回参考点故障原因及检修
十堰职业技术（集团）学校唐运福
关键词：参考点；回零；故障检修
数控机床的原点是数控机床厂家设定在机床上的一
个固定点，作为机床调整的基准点。
机床开机、按下急停开关后以及机床出现故障并修复后都需要进行一次返回
参考点的操作。
回参考点的方式因数控系统类型和机床生产厂家而异，目前，采用脉冲编码器或光栅尺作为位置检测的数控机床多采用栅格法来确定机床的参考点。
一、数控机床返回参考点的控制原理及调整方法
现以SSCK-20数控车床(系统为FANUC-OTD)为例，说明数控机床返回参考点的控制原理及调整方法。
系统在返回参考点状态(REF)下，按下各轴点动按钮(+J)，机床以快移速度向机床参考点方向移动，当减速开关(*DEC)碰到减速挡块时，系统开始减速，以低速向参考点方向移动。
当减速开关离开减速挡块时，系统开始找栅格信号(编码器一转信号)，系统接收到一转信号后，以低速移动一个栅格偏移量(如果系统参数设定栅格偏移量)，准确停在机床的参考点上。
V1速度由系统参数518(X轴)、519(Z轴)决定，设定范围为30～24 000 mm/min，本机床分别设定为4 000 mm/min和6 000 ram/rain。
V2速度由系统参数
534(所有轴)决定，设定范围为6～15 000 ram/rain，本机床设定为200 mm/min。
栅格偏移量根据机床实际调整由系统参数508(X轴)、509(Z轴)确定
二、数控机床返回参考点的调整
数控机床各轴传动机械拆装后、进给伺服电动机更换后、位置检测装置修复后都将导致机床参考点位置不准，需对机床的返回参考点进行调整。
通常机床参考点设计在机床刀架X轴、Z轴正方向上。
如果机床的刀架在机床回零操纵中要求设定固定的位置，只用调整回零开关撞块的方法是不能实现的，必须调整控制机床的相应参数。
机床相应参数调整步骤如下：
1、预置参数0508项，X轴栅格调整的预置值。
由于X轴丝杠螺距为6 mm，所以预置值为6 000；
2、预置参数0509项，Z轴栅格调整量的预置值。
由于Z轴丝杠螺距为6 mm，所以预置值为6 000；
3、调整参数0010项的第7位(APRS)为“0”，使手动回零完成后不执行自动坐标系设定；
4、用手动方法使机床刀架回到机床参考点；
5、机床回到零后，X、Z位置显示与规定值进行比较；
当显示的坐标值大于规定值半个螺距时，先调整撞块使之接近规定值，重新将刀架移动到原起点，再进行第4步操作，反复调整撞块使显示值大于或小于规定值，但二值的绝对值之差要小于半个螺距。
将参数0508与0509项预置值分别减去X、Z轴显示值与规定值的差值，再以所得结果重新分别设置参数0508项和0509项(单位0．001 mm).
规定零点坐标：X=260．000；Z=500．000。
回零后坐标显示：X=262．000；Z=501．000。
0508项参数设定为6 000-(262．000-260．000)×1 000=4 000；
0509项参数设定为6 000-(501．000-500．000)×1 000=5 000；
6、重新进行第4、5项操作，使机床刀架回零坐标值符合规定值；
7、在系统参数708和709中分别输入260 000(直径编程坐标值)和500 000；
8、将参数0010项的第7位设为“l”，使机床回零后执行自动坐标系设定显示回零值。
机床断电重新送电，进行回零操作，转塔刀架就按规定的距离精确地回到零点，并在显示屏上显示出机床零点的坐标值。
三、控机床返回参考点的常见故障分析
在实际生产加工中，数控机床返回参考点的常见故障现象可归纳为三大类，引起故障的原因归纳如下：
（一）、不能返回参考点或找不到参考点(通常会导致机床超程报警)
1、机床回零过程无减速动作或一直以减速回零，多数原因为减速开关及接线故障。
2、机床回零动作正常，但系统得不到一转信号。
原因可能是电动机编码器及电缆线或系统轴板故障(工厂中多数采用交换法来判别故障具体部位)。
3、减速开关偏移。
4、检测元件被污染。
当采用全闭环控制时光栅尺沾了油污，不能采集信号。
排除方法是清洗光栅尺。
（二）、找不准参考点(即返回参考点有偏差)
1、减速挡块偏移。
2、栅格偏移量参数设定不当。
3、参考计数器容量参数设定不当。
4、位置环增益设定过大。
5、编码器或轴板不良。
（三）、回参考点位置随机性变化故障
1、零脉冲信号受到干扰。
可检查脉冲编码器反馈电缆、屏蔽线连接是否是否正确地是否良好。
2、编码器的供电电压过低。
3、电动机与丝杠的联轴器松动。
4、电动机扭矩过低或由于伺服调节不良，引起跟踪误差过大。
可调节伺服参数，改变其运动特性。
5、零脉冲不良。
利用示波器检查编码器的输出脉冲，确认全部信号是否输出正常；否则对编码器进行清洗或更换。
6、滚珠丝杠间隙增大。
四、常见故障实例分析及维修
1、故障1
一数控车床(系统为FANUC Oi-C)在回零时，发现机床回零的实际位置不一样，漂移一个栅点或者是一个螺距的位置，并且时好时坏。
根据故障现象分析,如果每次漂移只限于一个栅点或螺距，这种情况有可能是因为减速开关与减速撞块安装不合理(多是移位)，机床轴开始减速时的位置距离光栅尺或脉冲编码器的零点太近；由于机床的加减速或惯量不同，机床轴在运行时过冲的距离不同，从而使机床轴所找的零点位置发生了变化。
维修中检查调整了减速开关与减速撞块的相对位置，使机床轴开始减速的位置大概处在一个栅距或一个螺距的中间位置；然后重新设置机床零点的偏移量，并适当减小机床回零速度或快移速度的加减速时间常数，机床恢复正常.
2、故障2
某一数控车床(系统为FANUC-TD)回零时，X轴回零动作正常(先正方向快速运动，碰到减速开关后，能以慢速运动)，但机床出现系统因X轴硬件超程而急停报警。
此时Z 轴回零控制正常。
根据故障现象和返回参考点控制原理，可以判定减速信号正常，位置检测装置的零标志脉冲信号不正常。
产生该故障的原因可能是来自X轴进给电动机的编码器故障(包括连接的电缆线)或系统轴板故障。
因为此时Z轴回零动作正常，所以可以通过采取交换方法来判断故障部位。
将两轴伺服电机及编码器交换插接后，发现故障转移到Z 轴上(X轴回零操作正常而Z轴回零出现报警)，所以可判定故障出在系统轴板上，最后更换轴板，机床恢复正常工作。
小结
数控机床回参考点的故障是数控机床中比较常见的故障之一，对故障现象作充分分析，就不难找到故障的原因所在，最终排除故障。