摘要：介紹數控機床回參考點的有關知識。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。 關鍵詞：數控機床 故障分析　排除 中文分類號：TG659 文獻標識碼：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 數控機床回參考點時根據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，在機床安裝調試后，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，都不必再進行回參考點操作。而使用增量脈沖編碼器的系統中，機床每次開機后都必須首先進行回參考點操作，以確定機床的坐標原點，尋找參考點主要與零點開關、編碼器或光柵尺的零點脈沖有關，一般有兩種方式。 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。配ＦＡＮＵＣ系統和北京ＫＮＤ系統的機床目前一般采用此種回零方式。 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。配ＳＩＥＭＥＮＳ、美國ＡＢ系統及華中系統的機床一般采用這種回零方式。 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，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。 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。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加工中心開機回參考點，Ｘ軸向回參考的相反方向移動。 該機配SIEMENS８１０Ｄ數控系統，采用半閉環控制方式，使用增量脈沖編碼器作為檢測反饋元件。 分析：機床開機Ｘ軸回參考點的動作過程為：回參考點軸先以快速移動，當零點開關被擋塊壓下時，ＰＬＣ輸入點Ｉ32.2信號由１變為０，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，當擋塊釋放零點開關時，Ｉ32.2信號由０跳變為１，Ｘ軸制動后改變方向，以回參考點速度向參考點移動，當零點開關再次被擋塊壓下時，Ｉ32.2信號由１變為０，此時起，ＣＮＣ接受到的增量脈沖編碼器發出的零位標志脈沖Ｉ０時，Ｘ軸再繼續運行到參數設定的距離后停止，參考點確立，回參考點的過程結束。 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。當加工中心Ｘ軸本已在參考點位置，而進行回參考點操作時，這時Ｉ32.2初始信號是零，ＣＮＣ檢測到這種狀態后，發出向回參考點方向相反的方向運動指令，在零點開關被釋放，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，進行上述回參考點的過程。 根據故障現象，懷疑零點開關被壓下后，雖然Ｘ軸已經離開參考點，但開關不能復位。用ＰＬＣ診斷檢查確認判斷正確。 詢問操作人員，機床開機時各軸都在中間位置，排除了因在參考點位置停機減速，擋塊持續壓著零點開關，導致開關彈簧疲勞失效的故障原因。也說明該減速開關在關機前已經失效了。 仔細觀察加工過程，發現每一加工循環結束后，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，在程序的結束（Ｍ３０）前，大多為Ｇ２８回參考點格式，故建議數控編程人員在編制零件加工程序時，在程序結束（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生。 例２）ＸＨ７１３／４加工中心回參考點出現超程報警。 　　該加工中心配用ＦＡＮＵＣ－ＯＭＤ控制系統，采用半閉環控制方式，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，減速前行，脫離零點開關，開始尋找零點的方式。 因ＣＮＣ的后備電池失效，造成參數丟失。用計算機將備份參數重新裝入后，再回參考點時出現各軸在行程范圍中間位置處發生軟限位超程報警，此時用手動方式移動各軸，既使其機械位置在行程范圍中間，ＣＲＴ也顯示各軸位置坐標軟限位超程報警。 這是因為后備電池失效后，重裝電池開機時ＣＮＣ把此時的機械位置認作回參考點位置。 解決的辦法是應先將各個軸正向軟限位值設成最大值，再作三軸回參考點，建立正確的機床零點，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，設置ＰＷＥ＝１。 ２）將ＣＮＣ參數ＮＯ．７００、７０２、７０４（Ｘ、Ｙ、Ｚ）三軸分別設為最大值。 ３）將ＸＹＺ手動移開機械原點一定距離。 ４）在參考點回零模式，各軸手動回參考點。 ５）仔細觀察各軸是否在回參考點位置上，特別是與ＡＴＣ有關的Ｚ軸。若位置不準確，重復３至４步直至準確。 ６）將第二步中改過的參數重新再改回來。 ７）將ＰＷＥ重新設置為零。 這樣，回參考點出現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軸回參考點出現軟限位超程報警。 該加工中心配用ＦＡＮＵＣ－ＯＩＭＡ控制系統，，采用半閉環控制方式，回參考點采用擋塊壓零點開關，減速前行，脫離零點開關，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．經試驗確認，該報警出現時，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輸入ＰＭＣ信號ＤＧＮＸ９．３變化正常，說明減速開關無問題。將ＣＮＣ參數ＮＯ．７０４（Ｚ軸軟限位）設為最大值９９９９９９９９，手動回參考點正常。ＮＯ．７０４重新設定為６０００，回參考點又了出現超程報警。 分析：由于減速開關無問題，而回參考點的過程還未完成，且出現的是軟限位超程。說明擋塊沒有松勁，有可能是減速開關的位置松勁了。 檢查發現，減速開關的位置的確松勁了，經重新調整減速開關的位置，并擰緊固定鑼釘，問題解決。 但需要說明的是，減速開關的位置一旦松勁，機床出廠時原先設置的絲杠螺距補償參數就不準確了。需用激光測量儀重新測量機床絲杠螺距補償參數后再作設置。 例４）某臺配備北京ＫＮＤ－１００Ｍ的數控銑床，在開機回參考點時，兩ＸＺ軸正常，但Ｙ軸回參考點時，出現２２２“Ｙ向伺服準備未緒報警”。 分析：根據故障現象進行針對性的檢查，在檢查到伺服驅動模塊時，發現有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現問題。 ２）伺服電動機損壞。通過測量其繞阻伺服也未發現問題 ３）伺服驅動模塊帶載能力不夠或損壞，控制扳出現問題產生錯誤報警。 檢查伺服驅動模塊，對換相同型號的ＸＹ軸伺服驅動模塊后故障消除。由此可見，此次故障為Ｙ軸伺服驅動模塊性能不穩定或接觸不穩。但幾天后又發生故障，當Ｘ軸回參考點時又出現２１２Ｘ向伺服準備未緒報警。根據前面的經驗，檢查到伺服驅動模塊時，又發現有２３號（伺服準備未緒）伺服報警。似乎很容易得出結論為誤判原Ｙ軸（現已更換到Ｘ軸）的伺服驅動模塊已徹底損壞。但為了進一步確認，又一次對換相同型號的ＸＹ軸伺服驅動模塊后故障依然存在，說明此次故障與伺服驅動模塊無關。 原來，經檢查發現，Ｘ軸正向限位開關的擋塊已向減速開關的擋塊方向移動，導致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。從而引起ＣＮＣ產生以上報警。 經重新調整硬限位開關的位置，并擰緊固定鑼釘，機床回參考點恢復正常。 ３　總結 數控機床回不了參考點的故障是數控機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、減速開關的失靈、參數的丟失、軟限位設置不準等因素引起的。當然，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，出現故障的概率比較低而已。只要我們掌握數控機床回參考點的相關工作原理和設備的機械結構，了解其操作方法、動作順序并對故障現象作充分調查和分析，就一定能找到故障的原因所在，檢查修理，排除故障，最終使機床恢復正常。 參考文獻： １．鄔寬明．ＣＡＮ總線原理和應用系統設計［Ｍ］．北京航空航天大學出版社，１９９６ ２．曾浩，袁楚明等．面向ＣＩＭ環境ＤＮＣ系統的研究［Ｊ］．華中理工大學學報，１９９６，（４） 作者簡介：施勇成，（１９６５生），男，江蘇南通人，南通紡織職業技術學院機電系，高級工程師，主要從事數控技術、ＣＡＤ／ＣＡＭ應用方面的教學及數控機床實訓教學． 聯系地址：南通市青年東路105號　南通紡織職業技術學院機電系 郵編：226000 聯系電話：0513-83525321、13338069732。 Email：syc321@nttec.edu.cn