淺析數(shù)控設(shè)備回參考點過程及常見故障
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發(fā)表時間：2020-04-28 16:22:41
一、為什么要回參考點
數(shù)控設(shè)備一般分為三大模塊，一是數(shù)控系統(tǒng)（軟件），二是機身本體（硬件），三是被加工目標（浮動件）。它們分別有三個坐標系，即程序坐標系、機械坐標系和工件坐標系。三者需要結(jié)合起來才能進行正確的加工。其中機械坐標系是由設(shè)備本身來建立的。建立的方法需要借助參考點與機械坐標的關(guān)系，因此找參考點的過程就是建立機械坐標系的過程，找到了參考點就相當于把機身本體和數(shù)控系統(tǒng)聯(lián)系到了一起。之后再通過對刀和加零偏等過程又把機械坐標系和工件坐標系聯(lián)系在一起，這時設(shè)備就可以正確的運行了。
二、回參考點原理及過程
1 回參考點的原理
由于位置檢測系統(tǒng)種類的不同，回參考點的方式也不相同。常見的檢測系統(tǒng)有相對位置檢測系統(tǒng)和絕對位置檢測系統(tǒng)。
相對位置檢測系統(tǒng)由于在關(guān)機后位置數(shù)據(jù)丟失，所以在設(shè)備每次開機后都要先回零點，對坐標進行校準才可以投入運行，一般使用擋塊式回零。帶距離碼的相對位置檢測系統(tǒng)也可不用擋塊式的回歸方式，因此不必返回一個固定的參考點。
絕對位置檢測系統(tǒng)在電源切斷時也能檢測機械的移動量并進行數(shù)據(jù)核對，所以每次開機后不需要進行原點回歸。當更換絕對位置檢測器或絕對位置丟失時，應重新設(shè)定參考點，絕對位置檢測系統(tǒng)一般使用無擋塊式零點回歸。
2 回參考點過程
2.1 增量式
以西門子系統(tǒng)802D、810D、840D為例：
?。?）運行過程。操作面板選擇回參考點方式并按下設(shè)定好的回歸參考點方向鍵
回歸軸以Vc速度快速向參考點檔塊位置移動
當回零開關(guān)撞上擋塊后，開始按照MD34050設(shè)定方向并以Vm速度移動，
尋找到第一個零脈沖時，再以Vp速度移動Rv參考點偏移距離后停止，就把這個點作為參考點。
?。?）相關(guān)參數(shù)：使用參考點減速開關(guān)34000=1；返回參考點方向MD34010；尋找參考點開關(guān)速度（Vc）MD34020；尋找零脈沖速度（Vm）MD34040；尋找零脈沖方向MD34050；定位速度（Vp）MD34070；參考點偏移（Rv）MD34080；參考點設(shè)定位置（Rk）MD34100。
帶距離編碼參考點標志的線性測量系統(tǒng)，回參考點時不必返回一個固定的機械參考點，且正負方向均可實現(xiàn)手動回零操作。只要機械軸移動超過兩個參考點距離就能得到該軸的絕對位置。相關(guān)參數(shù)：
34000=0（不用返回參考點減速開關(guān)信號）；34060設(shè)為返回參考點最大移動距離=兩倍直線光柵尺標準參考點標志柵格間距；34090返回參考點偏移值；34200=3（選擇距離編碼光柵尺）；34300直線光柵尺標準參考點標志柵格間距；34310光柵尺信號節(jié)距。
如海德漢LB382C光柵尺參數(shù)：34300= 40mm；34060=80mm。
2.2 絕對式
以西門子系統(tǒng)802D、810D、840D為例：
?。?）調(diào)試過程。（a）設(shè)置參數(shù)：MD34200=0 絕對編碼器位置設(shè)定； MD34210=0 絕對編碼器初始狀態(tài)； （b）選擇“手動”模式，將控制軸移動到參考點附近；（c）輸入?yún)?shù)：MD34100，機械坐標位置；（d）激活絕對編碼器的調(diào)整功能：MD34210=1.絕對編碼器調(diào)整狀態(tài)；（e）按復位鍵，使參數(shù)生效；（f）回歸參考點；（g）機身不移動，系統(tǒng)自動設(shè)置參數(shù)：34090 參考點偏移量；34210=2絕對編碼器設(shè)定完畢狀態(tài)，屏幕上顯示位置是MD34100設(shè)定位置。
?。?）相關(guān)參數(shù)。參考點偏移量34090；機械坐標位置34100；絕對編碼器位置設(shè)定34200；絕對編碼器初始狀態(tài)34210 0.初始 1.調(diào)整 2.設(shè)定完成
三、故障分析
1 某數(shù)控定梁龍門銑，工作臺找不到參考點。此機床采用的是帶距離碼的光柵尺，所以先換了幾個位置找參考點，但都找不到。交換X軸Y軸控制模塊，故障仍存在，說明控制模塊沒問題，打開護板對光柵尺讀數(shù)頭反饋電纜兩邊插頭進行校線，都通，確定反饋電纜沒有問題，此時問題就集中在光柵尺和讀數(shù)頭上了，將讀數(shù)頭卸下，觀察讀數(shù)頭的玻璃光柵，發(fā)現(xiàn)上面有一層油污，用酒精浸泡的脫脂棉對其進行清潔， 并對光柵尺也同樣進行清潔。清潔完畢后，將機床復原，送電回參考點，參考點順利找到，故障排除。
2 某數(shù)控車床，Z軸找不到參考點?；貐⒖键c時，Z軸到減速限位后開始回退，但一直后退卻找不到參考點。此機床采用的是不帶距離碼的光柵尺，回參考點時減速回退后一直走說明系統(tǒng)沒有檢測到零脈沖。在排除控制模塊故障的前提下，校讀數(shù)頭反饋線，發(fā)現(xiàn)反饋線沒有問題。將讀數(shù)頭拆下沒有發(fā)現(xiàn)外觀上明顯的問題，用酒精棉擦尺，恢復讀數(shù)頭，開機，故障依舊。遂懷疑讀數(shù)頭有問題，更換新讀數(shù)頭，故障消失。
3 某數(shù)控立車左刀架找不到參考點，按常規(guī)排查法，對調(diào)控制模塊、校反饋線、擦讀數(shù)頭光柵尺問題都沒有解決，遂懷疑光柵尺中的參考點磁片有可能出現(xiàn)錯位，此刀架用的是海德漢LB302光柵尺，每隔50mm有一個零脈沖，用專用卡片將參考點磁片向右試探性移動25mm，再找參考點，順利找到，說明磁片確實錯位或參考點限位錯位。
4 某數(shù)控立式加工中心，A軸為可拆卸式的旋轉(zhuǎn)卡盤。一次操作者反映A軸無法反相進給。到現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)機床手動可以旋轉(zhuǎn)，只是在執(zhí)行程序時給反相進給程序仍向正向旋轉(zhuǎn)。在排除了電機和線路的故障后，懷疑機床數(shù)據(jù)出現(xiàn)了篡改。核對數(shù)據(jù)將30310（回轉(zhuǎn)軸取模轉(zhuǎn)換）改為0之后機床恢復正常，但重新上電又出現(xiàn)了A軸找不到參考點的問題，于是還是懷疑數(shù)據(jù)出現(xiàn)了篡改，繼續(xù)核對與回參考點相關(guān)參數(shù)將34000（是否使用回參考點減速開關(guān)）改為0，機床恢復正常。
結(jié)合上述實例和工作經(jīng)驗可以大致得出找參考點出現(xiàn)故障時的故障點主要集中在：（1）控制模塊；（2）反饋電纜；（3）讀數(shù)頭；（4）光柵尺/編碼器；（5）參數(shù)設(shè)置等幾個方面。在實際工作中應按照由簡入繁的順序進行排查，最終將故障排除。
結(jié)語
數(shù)控設(shè)備回參考點是一個比較復雜的過程，以上是本人結(jié)合實際工作和平時學習積累對回參考點原理的一些比較淺顯的分析，希望對需要的人有所幫助。
數(shù)控設(shè)備一般分為三大模塊，一是數(shù)控系統(tǒng)（軟件），二是機身本體（硬件），三是被加工目標（浮動件）。它們分別有三個坐標系，即程序坐標系、機械坐標系和工件坐標系。三者需要結(jié)合起來才能進行正確的加工。其中機械坐標系是由設(shè)備本身來建立的。建立的方法需要借助參考點與機械坐標的關(guān)系，因此找參考點的過程就是建立機械坐標系的過程，找到了參考點就相當于把機身本體和數(shù)控系統(tǒng)聯(lián)系到了一起。之后再通過對刀和加零偏等過程又把機械坐標系和工件坐標系聯(lián)系在一起，這時設(shè)備就可以正確的運行了。
二、回參考點原理及過程
1 回參考點的原理
由于位置檢測系統(tǒng)種類的不同，回參考點的方式也不相同。常見的檢測系統(tǒng)有相對位置檢測系統(tǒng)和絕對位置檢測系統(tǒng)。
相對位置檢測系統(tǒng)由于在關(guān)機后位置數(shù)據(jù)丟失，所以在設(shè)備每次開機后都要先回零點，對坐標進行校準才可以投入運行，一般使用擋塊式回零。帶距離碼的相對位置檢測系統(tǒng)也可不用擋塊式的回歸方式，因此不必返回一個固定的參考點。
絕對位置檢測系統(tǒng)在電源切斷時也能檢測機械的移動量并進行數(shù)據(jù)核對，所以每次開機后不需要進行原點回歸。當更換絕對位置檢測器或絕對位置丟失時，應重新設(shè)定參考點，絕對位置檢測系統(tǒng)一般使用無擋塊式零點回歸。
2 回參考點過程
2.1 增量式
以西門子系統(tǒng)802D、810D、840D為例：
?。?）運行過程。操作面板選擇回參考點方式并按下設(shè)定好的回歸參考點方向鍵
回歸軸以Vc速度快速向參考點檔塊位置移動
當回零開關(guān)撞上擋塊后，開始按照MD34050設(shè)定方向并以Vm速度移動，
尋找到第一個零脈沖時，再以Vp速度移動Rv參考點偏移距離后停止，就把這個點作為參考點。
?。?）相關(guān)參數(shù)：使用參考點減速開關(guān)34000=1；返回參考點方向MD34010；尋找參考點開關(guān)速度（Vc）MD34020；尋找零脈沖速度（Vm）MD34040；尋找零脈沖方向MD34050；定位速度（Vp）MD34070；參考點偏移（Rv）MD34080；參考點設(shè)定位置（Rk）MD34100。
帶距離編碼參考點標志的線性測量系統(tǒng)，回參考點時不必返回一個固定的機械參考點，且正負方向均可實現(xiàn)手動回零操作。只要機械軸移動超過兩個參考點距離就能得到該軸的絕對位置。相關(guān)參數(shù)：
34000=0（不用返回參考點減速開關(guān)信號）；34060設(shè)為返回參考點最大移動距離=兩倍直線光柵尺標準參考點標志柵格間距；34090返回參考點偏移值；34200=3（選擇距離編碼光柵尺）；34300直線光柵尺標準參考點標志柵格間距；34310光柵尺信號節(jié)距。
如海德漢LB382C光柵尺參數(shù)：34300= 40mm；34060=80mm。
2.2 絕對式
以西門子系統(tǒng)802D、810D、840D為例：
?。?）調(diào)試過程。（a）設(shè)置參數(shù)：MD34200=0 絕對編碼器位置設(shè)定； MD34210=0 絕對編碼器初始狀態(tài)； （b）選擇“手動”模式，將控制軸移動到參考點附近；（c）輸入?yún)?shù)：MD34100，機械坐標位置；（d）激活絕對編碼器的調(diào)整功能：MD34210=1.絕對編碼器調(diào)整狀態(tài)；（e）按復位鍵，使參數(shù)生效；（f）回歸參考點；（g）機身不移動，系統(tǒng)自動設(shè)置參數(shù)：34090 參考點偏移量；34210=2絕對編碼器設(shè)定完畢狀態(tài)，屏幕上顯示位置是MD34100設(shè)定位置。
?。?）相關(guān)參數(shù)。參考點偏移量34090；機械坐標位置34100；絕對編碼器位置設(shè)定34200；絕對編碼器初始狀態(tài)34210 0.初始 1.調(diào)整 2.設(shè)定完成
三、故障分析
1 某數(shù)控定梁龍門銑，工作臺找不到參考點。此機床采用的是帶距離碼的光柵尺，所以先換了幾個位置找參考點，但都找不到。交換X軸Y軸控制模塊，故障仍存在，說明控制模塊沒問題，打開護板對光柵尺讀數(shù)頭反饋電纜兩邊插頭進行校線，都通，確定反饋電纜沒有問題，此時問題就集中在光柵尺和讀數(shù)頭上了，將讀數(shù)頭卸下，觀察讀數(shù)頭的玻璃光柵，發(fā)現(xiàn)上面有一層油污，用酒精浸泡的脫脂棉對其進行清潔， 并對光柵尺也同樣進行清潔。清潔完畢后，將機床復原，送電回參考點，參考點順利找到，故障排除。
2 某數(shù)控車床，Z軸找不到參考點?；貐⒖键c時，Z軸到減速限位后開始回退，但一直后退卻找不到參考點。此機床采用的是不帶距離碼的光柵尺，回參考點時減速回退后一直走說明系統(tǒng)沒有檢測到零脈沖。在排除控制模塊故障的前提下，校讀數(shù)頭反饋線，發(fā)現(xiàn)反饋線沒有問題。將讀數(shù)頭拆下沒有發(fā)現(xiàn)外觀上明顯的問題，用酒精棉擦尺，恢復讀數(shù)頭，開機，故障依舊。遂懷疑讀數(shù)頭有問題，更換新讀數(shù)頭，故障消失。
3 某數(shù)控立車左刀架找不到參考點，按常規(guī)排查法，對調(diào)控制模塊、校反饋線、擦讀數(shù)頭光柵尺問題都沒有解決，遂懷疑光柵尺中的參考點磁片有可能出現(xiàn)錯位，此刀架用的是海德漢LB302光柵尺，每隔50mm有一個零脈沖，用專用卡片將參考點磁片向右試探性移動25mm，再找參考點，順利找到，說明磁片確實錯位或參考點限位錯位。
4 某數(shù)控立式加工中心，A軸為可拆卸式的旋轉(zhuǎn)卡盤。一次操作者反映A軸無法反相進給。到現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)機床手動可以旋轉(zhuǎn)，只是在執(zhí)行程序時給反相進給程序仍向正向旋轉(zhuǎn)。在排除了電機和線路的故障后，懷疑機床數(shù)據(jù)出現(xiàn)了篡改。核對數(shù)據(jù)將30310（回轉(zhuǎn)軸取模轉(zhuǎn)換）改為0之后機床恢復正常，但重新上電又出現(xiàn)了A軸找不到參考點的問題，于是還是懷疑數(shù)據(jù)出現(xiàn)了篡改，繼續(xù)核對與回參考點相關(guān)參數(shù)將34000（是否使用回參考點減速開關(guān)）改為0，機床恢復正常。
結(jié)合上述實例和工作經(jīng)驗可以大致得出找參考點出現(xiàn)故障時的故障點主要集中在：（1）控制模塊；（2）反饋電纜；（3）讀數(shù)頭；（4）光柵尺/編碼器；（5）參數(shù)設(shè)置等幾個方面。在實際工作中應按照由簡入繁的順序進行排查，最終將故障排除。
結(jié)語
數(shù)控設(shè)備回參考點是一個比較復雜的過程，以上是本人結(jié)合實際工作和平時學習積累對回參考點原理的一些比較淺顯的分析，希望對需要的人有所幫助。
此文關(guān)鍵字：淺析,數(shù)控設(shè)備,回參,考點,過程,常見,故障
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