摘要：介紹數(shù)控機(jī)床回參考點的有關(guān)知識。分析回參考點故障的原因，并著重針對回參考點故障排除舉例說明。 關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 故障分析　排除 中文分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B [align=center]Fault analysis and processing of CNC machine return reference Shi Yongcheng[/align] Abstract Introduces the know-how about CNC machine return reference. Analysis the fault definftion of machine return reference,and discuss methods for example in details. Key words:CNC machine Fault analysis Processing １　概述 數(shù)控機(jī)床回參考點時根據(jù)檢測元件的不同分絕對脈沖編碼器方式和增量脈沖編碼器方式兩種，使用絕對脈沖編碼器作為反饋元件的系統(tǒng)，在機(jī)床安裝調(diào)試后，正常使用過程中，只要絕對脈沖編碼器的后備電池有效，此后的每次開機(jī)，都不必再進(jìn)行回參考點操作。而使用增量脈沖編碼器的系統(tǒng)中，機(jī)床每次開機(jī)后都必須首先進(jìn)行回參考點操作，以確定機(jī)床的坐標(biāo)原點，尋找參考點主要與零點開關(guān)、編碼器或光柵尺的零點脈沖有關(guān)，一般有兩種方式。 １）軸向預(yù)定點方向快速運動，擋塊壓下零點開關(guān)后減速向前繼續(xù)運動，直到擋塊脫離零點開關(guān)后，數(shù)控系統(tǒng)開始尋找零點，當(dāng)接收到第一個零點脈沖時，便以確定參考點位置。配ＦＡＮＵＣ系統(tǒng)和北京ＫＮＤ系統(tǒng)的機(jī)床目前一般采用此種回零方式。 ２）軸快速按預(yù)定方向運動，擋塊壓向零點開關(guān)后，反向減速運動，當(dāng)又脫離零點開關(guān)時，軸再改變方向，向參考點方向移動，當(dāng)擋塊再次壓下零點開關(guān)時，數(shù)控系統(tǒng)開始尋找零點，當(dāng)接收到第一個零點脈沖，便以確定參考點位置。配ＳＩＥＭＥＮＳ、美國ＡＢ系統(tǒng)及華中系統(tǒng)的機(jī)床一般采用這種回零方式。 采用何種方式或如何運動，系統(tǒng)都是通過ＰＬＣ的程序編制和數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床參數(shù)設(shè)定決定的，軸的運動速度也是在機(jī)床參數(shù)中設(shè)定的，數(shù)控機(jī)床回參考點的過程是ＰＬＣ系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)配合完成的，由數(shù)控系統(tǒng)給出回零命令，然后軸按預(yù)定方向運動，壓向零點開關(guān)（或脫離零點開關(guān)）后，ＰＬＣ向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出減速信號，數(shù)控系統(tǒng)按預(yù)定方向減速運動，由測量系統(tǒng)接收零點脈沖，收到第一個脈沖后，設(shè)計坐標(biāo)值。所有的軸都找到參考點后，回參考點的過程結(jié)束。 數(shù)控機(jī)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(guān)出現(xiàn)問題；二是編碼器出現(xiàn)問題；三是系統(tǒng)測量板出現(xiàn)問題；四是零點開關(guān)與硬（軟）限位置太近；五是系統(tǒng)參數(shù)丟失等等。下面以本人在工作中遇到的幾個實例介紹維修的過程。 ２　維修實例 例１）ＸＨ７１４加工中心開機(jī)回參考點，Ｘ軸向回參考的相反方向移動。 該機(jī)配SIEMENS８１０Ｄ數(shù)控系統(tǒng)，采用半閉環(huán)控制方式，使用增量脈沖編碼器作為檢測反饋元件。 分析：機(jī)床開機(jī)Ｘ軸回參考點的動作過程為：回參考點軸先以快速移動，當(dāng)零點開關(guān)被擋塊壓下時，ＰＬＣ輸入點Ｉ32.2信號由１變?yōu)椋?，ＣＮＣ接收到該跳變信號后輸出減速指令，使Ｘ軸制動后并以低速向反方向移動，當(dāng)擋塊釋放零點開關(guān)時，Ｉ32.2信號由０跳變?yōu)椋?，Ｘ軸制動后改變方向，以回參考點速度向參考點移動，當(dāng)零點開關(guān)再次被擋塊壓下時，Ｉ32.2信號由１變?yōu)椋?，此時起，ＣＮＣ接受到的增量脈沖編碼器發(fā)出的零位標(biāo)志脈沖Ｉ０時，Ｘ軸再繼續(xù)運行到參數(shù)設(shè)定的距離后停止，參考點確立，回參考點的過程結(jié)束。 這種回參考點方式可以避免在參考點位置回參考點這種不正常操作對加工中心造成的危害。當(dāng)加工中心Ｘ軸本已在參考點位置，而進(jìn)行回參考點操作時，這時Ｉ32.2初始信號是零，ＣＮＣ檢測到這種狀態(tài)后，發(fā)出向回參考點方向相反的方向運動指令，在零點開關(guān)被釋放，即Ｉ32.2為１后，Ｘ軸制動后改變方向，以回參考點速度向參考點移動，進(jìn)行上述回參考點的過程。 根據(jù)故障現(xiàn)象，懷疑零點開關(guān)被壓下后，雖然Ｘ軸已經(jīng)離開參考點，但開關(guān)不能復(fù)位。用ＰＬＣ診斷檢查確認(rèn)判斷正確。 詢問操作人員，機(jī)床開機(jī)時各軸都在中間位置，排除了因在參考點位置停機(jī)減速，擋塊持續(xù)壓著零點開關(guān)，導(dǎo)致開關(guān)彈簧疲勞失效的故障原因。也說明該減速開關(guān)在關(guān)機(jī)前已經(jīng)失效了。 仔細(xì)觀察加工過程，發(fā)現(xiàn)每一加工循環(huán)結(jié)束后，加工中心都停止在參考點位置上。這大大增加了零點開關(guān)失效的可能性，增加了故障幾率。這可能是本次故障的真正原因。 由于采用ＣＡＭ軟件編程生成的ＮＣ代碼，在程序的結(jié)束（Ｍ３０）前，大多為Ｇ２８回參考點格式，故建議數(shù)控編程人員在編制零件加工程序時，在程序結(jié)束（Ｍ３０）前，加入回各軸中間點的Ｇ代碼指令，并去掉Ｇ２８指令，以減少該類故障的發(fā)生。 例２）ＸＨ７１３／４加工中心回參考點出現(xiàn)超程報警。 　　該加工中心配用ＦＡＮＵＣ－ＯＭＤ控制系統(tǒng)，采用半閉環(huán)控制方式，使用增量脈沖編碼器作為檢測反饋元件，回參考點采用擋塊壓零點開關(guān)，減速前行，脫離零點開關(guān)，開始尋找零點的方式。 因ＣＮＣ的后備電池失效，造成參數(shù)丟失。用計算機(jī)將備份參數(shù)重新裝入后，再回參考點時出現(xiàn)各軸在行程范圍中間位置處發(fā)生軟限位超程報警，此時用手動方式移動各軸，既使其機(jī)械位置在行程范圍中間，ＣＲＴ也顯示各軸位置坐標(biāo)軟限位超程報警。 這是因為后備電池失效后，重裝電池開機(jī)時ＣＮＣ把此時的機(jī)械位置認(rèn)作回參考點位置。 解決的辦法是應(yīng)先將各個軸正向軟限位值設(shè)成最大值，再作三軸回參考點，建立正確的機(jī)床零點，仍后再將三軸軟限位改為原值。具體步驟如下： １）在ＯＦＦＳＥＴ菜單下，設(shè)置ＰＷＥ＝１。 ２）將ＣＮＣ參數(shù)ＮＯ．７００、７０２、７０４（Ｘ、Ｙ、Ｚ）三軸分別設(shè)為最大值。 ３）將ＸＹＺ手動移開機(jī)械原點一定距離。 ４）在參考點回零模式，各軸手動回參考點。 ５）仔細(xì)觀察各軸是否在回參考點位置上，特別是與ＡＴＣ有關(guān)的Ｚ軸。若位置不準(zhǔn)確，重復(fù)３至４步直至準(zhǔn)確。 ６）將第二步中改過的參數(shù)重新再改回來。 ７）將ＰＷＥ重新設(shè)置為零。 這樣，回參考點出現(xiàn)超程報警的問題就解決了。 例３）Ｖ５６０加工中心在使用過程中Ｚ軸回參考點出現(xiàn)軟限位超程報警。 該加工中心配用ＦＡＮＵＣ－ＯＩＭＡ控制系統(tǒng)，，采用半閉環(huán)控制方式，回參考點采用擋塊壓零點開關(guān)，減速前行，脫離零點開關(guān)，開始尋找零點的方式。 觀察ＣＲＴ上Ｚ軸顯示６．０１，系軟限位超程．經(jīng)試驗確認(rèn)，該報警出現(xiàn)時，手動回參考點的過程還未完成． 在手動回參考點時觀察減速開關(guān)輸入ＰＭＣ信號ＤＧＮＸ９．３變化正常，說明減速開關(guān)無問題。將ＣＮＣ參數(shù)ＮＯ．７０４（Ｚ軸軟限位）設(shè)為最大值９９９９９９９９，手動回參考點正常。ＮＯ．７０４重新設(shè)定為６０００，回參考點又了出現(xiàn)超程報警。 分析：由于減速開關(guān)無問題，而回參考點的過程還未完成，且出現(xiàn)的是軟限位超程。說明擋塊沒有松勁，有可能是減速開關(guān)的位置松勁了。 檢查發(fā)現(xiàn)，減速開關(guān)的位置的確松勁了，經(jīng)重新調(diào)整減速開關(guān)的位置，并擰緊固定鑼釘，問題解決。 但需要說明的是，減速開關(guān)的位置一旦松勁，機(jī)床出廠時原先設(shè)置的絲杠螺距補(bǔ)償參數(shù)就不準(zhǔn)確了。需用激光測量儀重新測量機(jī)床絲杠螺距補(bǔ)償參數(shù)后再作設(shè)置。 例４）某臺配備北京ＫＮＤ－１００Ｍ的數(shù)控銑床，在開機(jī)回參考點時，兩ＸＺ軸正常，但Ｙ軸回參考點時，出現(xiàn)２２２“Ｙ向伺服準(zhǔn)備未緒報警”。 分析：根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行針對性的檢查，在檢查到伺服驅(qū)動模塊時，發(fā)現(xiàn)有２３號伺服報警。此時查故障手冊，有如下解釋： １）滾珠絲杠運動阻力過大或滾珠絲杠本身有問題。但手動移動檢查未發(fā)現(xiàn)問題。 ２）伺服電動機(jī)損壞。通過測量其繞阻伺服也未發(fā)現(xiàn)問題 ３）伺服驅(qū)動模塊帶載能力不夠或損壞，控制扳出現(xiàn)問題產(chǎn)生錯誤報警。 檢查伺服驅(qū)動模塊，對換相同型號的ＸＹ軸伺服驅(qū)動模塊后故障消除。由此可見，此次故障為Ｙ軸伺服驅(qū)動模塊性能不穩(wěn)定或接觸不穩(wěn)。但幾天后又發(fā)生故障，當(dāng)Ｘ軸回參考點時又出現(xiàn)２１２Ｘ向伺服準(zhǔn)備未緒報警。根據(jù)前面的經(jīng)驗，檢查到伺服驅(qū)動模塊時，又發(fā)現(xiàn)有２３號（伺服準(zhǔn)備未緒）伺服報警。似乎很容易得出結(jié)論為誤判原Ｙ軸（現(xiàn)已更換到Ｘ軸）的伺服驅(qū)動模塊已徹底損壞。但為了進(jìn)一步確認(rèn)，又一次對換相同型號的ＸＹ軸伺服驅(qū)動模塊后故障依然存在，說明此次故障與伺服驅(qū)動模塊無關(guān)。 原來，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，Ｘ軸正向限位開關(guān)的擋塊已向減速開關(guān)的擋塊方向移動，導(dǎo)致Ｘ軸回參考點時，回參考點動作還未完成就已擋到了硬限位開關(guān)。從而引起ＣＮＣ產(chǎn)生以上報警。 經(jīng)重新調(diào)整硬限位開關(guān)的位置，并擰緊固定鑼釘，機(jī)床回參考點恢復(fù)正常。 ３　總結(jié) 數(shù)控機(jī)床回不了參考點的故障是數(shù)控機(jī)床中比較常見的故障之一。而這種故障一般又是由擋塊的松動、減速開關(guān)的失靈、參數(shù)的丟失、軟限位設(shè)置不準(zhǔn)等因素引起的。當(dāng)然，編碼器或光柵尺的損壞以及編碼器或光柵尺的零點脈沖出現(xiàn)問題等等也多會引起回不了參考點的故障，只不過編碼器和光柵尺相對來說可靠性較高，出現(xiàn)故障的概率比較低而已。只要我們掌握數(shù)控機(jī)床回參考點的相關(guān)工作原理和設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)，了解其操作方法、動作順序并對故障現(xiàn)象作充分調(diào)查和分析，就一定能找到故障的原因所在，檢查修理，排除故障，最終使機(jī)床恢復(fù)正常。 參考文獻(xiàn)： １．鄔寬明．ＣＡＮ總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計［Ｍ］．北京航空航天大學(xué)出版社，１９９６ ２．曾浩，袁楚明等．面向ＣＩＭ環(huán)境ＤＮＣ系統(tǒng)的研究［Ｊ］．華中理工大學(xué)學(xué)報，１９９６，（４） 作者簡介：施勇成，（１９６５生），男，江蘇南通人，南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系，高級工程師，主要從事數(shù)控技術(shù)、ＣＡＤ／ＣＡＭ應(yīng)用方面的教學(xué)及數(shù)控機(jī)床實訓(xùn)教學(xué)． 聯(lián)系地址：南通市青年東路105號　南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系 郵編：226000 聯(lián)系電話：0513-83525321、13338069732。 Email：syc321@nttec.edu.cn