張穎

摘 要：數(shù)控機(jī)床參考點(diǎn)又名原點(diǎn)或零點(diǎn)，是機(jī)床的機(jī)械原點(diǎn)和電氣原點(diǎn)相重合的點(diǎn)，是原點(diǎn)復(fù)歸后機(jī)械上固定的點(diǎn)。機(jī)床參考點(diǎn)確立后，各工件坐標(biāo)系隨之確立，即參考點(diǎn)為工件坐標(biāo)系的原始參照系。文章通過對(duì)數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)的確立，并結(jié)合回參考點(diǎn)的故障維修實(shí)例，從而歸納總結(jié)出回參考的故障排除方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；參考點(diǎn)；測(cè)量反饋元件

1 參考點(diǎn)的確立

數(shù)控系統(tǒng)按檢測(cè)反饋元件測(cè)量方式的不同分為絕對(duì)脈沖編碼器方式和增量脈沖編碼器方式兩種。數(shù)控系統(tǒng)反饋元件采用絕對(duì)脈沖編碼器，坐標(biāo)值實(shí)際位置是靠位置檢測(cè)裝置的電池來維持，因此系統(tǒng)斷電后，絕對(duì)脈沖編碼器會(huì)記住當(dāng)前位置。在數(shù)控機(jī)床正常使用過程中，只要保證絕對(duì)脈沖編碼器的后備電池有效，機(jī)床開機(jī)就不需要再進(jìn)行回參考點(diǎn)操作。而采用增量脈沖編碼器的數(shù)控系統(tǒng)，系統(tǒng)斷電后，工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)值就會(huì)消失，因此機(jī)床每次開機(jī)后都必須先進(jìn)行回參考點(diǎn)操作，通過參考點(diǎn)來確定機(jī)床的坐標(biāo)原點(diǎn)，從而建立正確的機(jī)床坐標(biāo)系。除此之外，機(jī)床在按下急停開關(guān)及機(jī)床出現(xiàn)故障并修復(fù)后都需要進(jìn)行一次手動(dòng)回參考點(diǎn)的操作。

數(shù)控機(jī)床各軸回參考點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)中，各軸的運(yùn)動(dòng)速度是在機(jī)床參數(shù)中設(shè)定的，并且數(shù)控系統(tǒng)是通過PLC的程序編制和數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定決定的，因此，數(shù)控機(jī)床各軸回參考點(diǎn)是通過PLC和數(shù)控系統(tǒng)配合完成的。

2 數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)的故障維修實(shí)例

下面介紹幾個(gè)第一重型機(jī)械集團(tuán)公司的數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)的故障維修實(shí)例：

例1軍工分廠一臺(tái)型號(hào)為TK6516數(shù)控銑鏜床，數(shù)控系統(tǒng)為SIEMENS840D，Y軸出現(xiàn)回參考點(diǎn)位置的準(zhǔn)確性差的故障，從而影響加工精度的故障。

維修人員首先檢查該機(jī)床Y軸測(cè)量編碼器的+5V電壓是正常的，并且該軸在手動(dòng)方式下能正常工作，回參考點(diǎn)的動(dòng)作過程也正常，再檢查參考點(diǎn)減速速度參數(shù)MD34040、位置環(huán)增益參數(shù)MD32200設(shè)置也都正確。

分析可能是由于編碼器“零脈沖”受到干擾而引起的此故障，再經(jīng)過仔細(xì)檢查該故障軸后，發(fā)現(xiàn)該軸編碼器的連接電纜的屏蔽線脫落，重新連接脫落的屏蔽線后，該故障軸回參考點(diǎn)位置準(zhǔn)確，機(jī)床加工精度恢復(fù)。

例2天津重型裝備工程研究有限公司實(shí)驗(yàn)基地的一臺(tái)型號(hào)為TH6516數(shù)控銑鏜床，數(shù)控系統(tǒng)為SIEMENS840D，Y軸在回參考點(diǎn)的過程中，找不到參考點(diǎn)，出現(xiàn)20005報(bào)警，Y軸逼近參考點(diǎn)失敗。

首先檢查并確定了系統(tǒng)與回參考點(diǎn)有關(guān)的全部參數(shù)設(shè)定無誤，然后向下、向上來回開動(dòng)Y軸，發(fā)現(xiàn)Y軸向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，數(shù)顯顯示的運(yùn)動(dòng)的距離數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，與實(shí)際Y軸運(yùn)動(dòng)距離不相符。由此，可以初步判斷故障是由于系統(tǒng)光柵尺不良引起的。

該機(jī)床使用的是海德漢光柵尺，維修人員拆下光柵尺，進(jìn)行檢查后，發(fā)現(xiàn)該光柵尺由于經(jīng)過較長時(shí)間的使用，它的內(nèi)部已被油污和細(xì)小的鐵屑嚴(yán)重污染。用無水酒精和脫脂棉擦拭讀數(shù)頭和光柵尺內(nèi)部，把油污和鐵屑擦拭掉后，重新安裝、固定好光柵尺，再安裝、調(diào)整好讀數(shù)頭的位置。機(jī)床重新送電，Y軸重新回參考點(diǎn)，找到參考點(diǎn)，此故障排除，機(jī)床恢復(fù)正常工作。

例3天津重型裝備工程研究有限公司實(shí)驗(yàn)基地的一臺(tái)型號(hào)為TH6516數(shù)控銑鏜床，數(shù)控系統(tǒng)為SIEMENS840D，Z軸在回參考點(diǎn)的過程中，發(fā)生超程報(bào)警。

維修人員檢查該機(jī)床的故障軸回參考點(diǎn)減速擋塊后，發(fā)現(xiàn)減速擋塊放開位置發(fā)生移動(dòng)，處在該軸行程極限開關(guān)之后，根據(jù)此現(xiàn)象判斷該軸超程保護(hù)信號(hào)在參考點(diǎn)減速擋塊還沒有脫開時(shí)就已經(jīng)發(fā)出了，從而導(dǎo)致了Z軸在回參考點(diǎn)的過程中，發(fā)生超程報(bào)警。

分析此故障的原因是由于該軸頻繁的進(jìn)行回參考點(diǎn)動(dòng)作，加上該軸減速擋塊固定不牢固，使它沒有固定在卡軌內(nèi)，與行程極限開關(guān)經(jīng)過長期頻繁接觸后，使該減速擋塊位置產(chǎn)生了移動(dòng)，重新把該減速擋塊固定在卡軌內(nèi)，該故障軸回參考點(diǎn)恢復(fù)正常。

例4天津重型裝備工程研究有限公司實(shí)驗(yàn)基地的一臺(tái)型號(hào)為TH6516數(shù)控銑鏜床，數(shù)控系統(tǒng)為SIEMENS840D，Y軸在回參考點(diǎn)時(shí)，出現(xiàn)超程報(bào)警。

維修人員經(jīng)過初步檢查，發(fā)現(xiàn)該機(jī)床Y軸回參考點(diǎn)的減速擋塊壓上后，沒有減速過程，經(jīng)過分析，導(dǎo)致此故障的原因可能是減速信號(hào)。接下來再通過調(diào)出數(shù)控系統(tǒng)的診斷顯示觀察，在該軸回參考點(diǎn)減速擋塊壓上或松開后，減速信號(hào)的狀態(tài)都沒有產(chǎn)生變化。

維修人員查閱了此數(shù)控機(jī)床的電器原理圖后，最后判斷該軸的回參考點(diǎn)減速開關(guān)損壞，導(dǎo)致此故障原因是由于切削液進(jìn)入該減速開關(guān)。更換此減速開關(guān)后，該軸回參考點(diǎn)正常，此故障排除。

例5大型裝備制造廠的波蘭WHC160數(shù)控鏜床，SIEMENS810

M數(shù)控系統(tǒng)，在回參考點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：機(jī)床在參考點(diǎn)位置停止后，“未到位”燈不熄滅，機(jī)床無法進(jìn)行下一步操作；機(jī)床關(guān)機(jī)后，可手動(dòng)操作回參考點(diǎn)，但回參考點(diǎn)后上述現(xiàn)象又出現(xiàn)。

該數(shù)控機(jī)床的各軸在參考點(diǎn)位置能夠停止，這說明各軸的參考點(diǎn)減速擋塊安裝位置正確、固定可靠、減速信號(hào)無誤。維修人員通過數(shù)控機(jī)床的診斷功能，在軸診斷頁面下檢查系統(tǒng)各坐標(biāo)軸的“位置跟隨誤差”，發(fā)現(xiàn)Z軸的跟隨誤差超過了定位精度的允許范圍。

在系統(tǒng)軟功能鍵中找到參數(shù)NC-MD2722，由于SIEMENS810系統(tǒng)可以進(jìn)行自動(dòng)漂移補(bǔ)償，可按操作面板上的程序編輯“修改”鍵，系統(tǒng)就會(huì)對(duì)Z軸進(jìn)行自動(dòng)漂移補(bǔ)償，使“位置跟隨誤差”的值接近“0”，維修人員進(jìn)行了以上操作后，該軸回參考點(diǎn)正常，此故障排除。

3 回參考點(diǎn)的故障排除方法

根據(jù)以上幾個(gè)在工作中遇到的數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)故障的維修實(shí)例，從而總結(jié)得出了回參考點(diǎn)的故障一般有以下幾種情況：編碼器或光柵尺損壞；減速擋塊松動(dòng)；參考點(diǎn)限位出現(xiàn)故障；參考點(diǎn)限位與硬（軟）限位位置距離太近；系統(tǒng)測(cè)量板出現(xiàn)故障；系統(tǒng)參數(shù)丟失等等。具體有以下幾種故障排除方法：

（1）當(dāng)機(jī)床軸回參考點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)報(bào)警，顯示報(bào)警號(hào)和報(bào)警信息時(shí)，報(bào)警信息說明此故障可能為：屏蔽線不良、信號(hào)線斷路、系統(tǒng)光柵尺不良、編碼器的“零脈沖”不良、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不正確等。如果是由于硬件故障引起的報(bào)警，則需要對(duì)硬件進(jìn)行維修或更換；如果是由于參數(shù)設(shè)置不正確引起的故障報(bào)警，則需要按備份參數(shù)的數(shù)據(jù)重新設(shè)置數(shù)。

（2）當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)超程報(bào)警時(shí)，有兩種原因會(huì)引起此報(bào)警：一種原因是參考點(diǎn)減速擋塊松動(dòng)或位置發(fā)生了變化引起的故障，另一種原因是機(jī)床軸回參考點(diǎn)前，坐標(biāo)軸的位置離參考點(diǎn)距離過小造成的。排除第一種故障的方法是固定或重新調(diào)整擋塊，排除第二種故障的方法需要在解除超程報(bào)警后，將坐標(biāo)軸移動(dòng)到與參考點(diǎn)方向相反并與參考點(diǎn)的距離較遠(yuǎn)的行程范圍內(nèi)，進(jìn)行重新回參考點(diǎn)的操作過程。

（3）當(dāng)減速擋塊脫開時(shí)，編碼器恰巧在附近，出現(xiàn)整螺距偏移，這時(shí)，需要重新調(diào)整減速擋塊位置，并且應(yīng)該盡量使減速擋塊脫開位置與編碼器“零脈沖”位置相差半個(gè)螺距。對(duì)于SIEMENS840D系統(tǒng)來說，如果機(jī)床軸回參考點(diǎn)欠量，參考點(diǎn)指示燈不亮，那么應(yīng)該通過機(jī)床的診斷功能，在診斷頁面下檢查對(duì)應(yīng)的“位置跟隨誤差”，若跟隨誤差超出了定位精度的允許范圍，應(yīng)調(diào)整伺服驅(qū)動(dòng)器的“偏移”電位器，使“位移跟隨誤差”的值接近“0”，從而排除故障；對(duì)于SIEMENS810系統(tǒng)來說，可按維修實(shí)例5的故障處理過程操作。

4 結(jié)束語

數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)的各種故障是數(shù)控機(jī)床非常常見的故障現(xiàn)象，維修人員在遇到此類故障時(shí)，要對(duì)故障現(xiàn)象作相應(yīng)的分析，按故障排除規(guī)律、方法分步驟地進(jìn)行排查，就一定能分析并找到故障的原因所在，從而應(yīng)用正確的方法排除此類故障。

參考文獻(xiàn)

[1]西門子840D簡明調(diào)試手冊(cè)[M].2006.

[2]龔仲華.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修500例[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2004.