史曉龍 洪超

摘要：本文闡述了什么是參考點，參考點與機床原點（零點）之間的關(guān)系，回參考點的作用與意義，參考點與位置編碼器的之間的關(guān)系，針對使用FANUC系統(tǒng)，不同位置編碼器的數(shù)控機床而采用的有擋塊、無擋塊和標記點三種設(shè)置參考點的方式，給出了具體的設(shè)置參數(shù)、設(shè)置方法和操作步驟，為數(shù)控機床操作和調(diào)試提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：參考點；機床原點；位置編碼器；有擋塊無擋塊標記點

1 參考點與機床原點

參考點是指數(shù)控機床上某一固定位置的特定點。通常數(shù)控系統(tǒng)啟動后，首先要做的工作就是回參考點操作，也稱回機床原點或回零操作?；貐⒖键c是數(shù)控機床的重要功能，也是機床操作人員操作數(shù)控機床時最常見的操作。

數(shù)控機床在加工零件時，數(shù)控系統(tǒng)通過發(fā)出各種程序指令來控制刀具和機床的運動。為了準確地控制運動的方向和移動的距離，就有必要在機床上建立一坐標系作為加工的基準，這個加工基準就是機床坐標系。因為機床各軸的正方向是統(tǒng)一規(guī)定好的，所以只要確定了機床坐標系原點（零點）的位置，也就確定了機床坐標系的位置。機床坐標系是機床固有的坐標系，是制造和調(diào)整機床的基礎(chǔ)，坐標系的原點是機床生產(chǎn)廠家在設(shè)計機床時就已經(jīng)確定好的，用戶不能隨意更改，且機床原點只是一個設(shè)計定義的點，不方便被直接測量定位。那怎樣才能找到機床原點的準確位置呢？方法是通過回參考點。機床參考點是數(shù)控機床上人為設(shè)置的一個固定位置的點，通常是設(shè)在各個軸正方向行程的極限位置處。這樣，只要通過指定機床參考點到機床原點之間的距離，并始終保持二者之間的固定位置關(guān)系，就可以通過直接定位參考點位置的同時間接確定機床原點的位置。確定了機床原點（零點），也就確定了機床坐標系和加工的基準。

機床參考點與機床原點可以是同一點，也可以不是。通常數(shù)控銑削類機床的參考點與機床原點是重合的，分別在 X軸、Y軸和Z軸的正向行程最大極限處。而數(shù)控車床上的參考點與機床原點就不在同一點.機床原點位于卡盤回轉(zhuǎn)中心與端面相交的中心。例如：在CAK63型數(shù)控車床上，執(zhí)行回參考點操作后，顯示參考點在機床坐標系中（即距離機床原點）的坐標值為X650、Z700。

因為部分類型的數(shù)控機床，機床原點（零點）與參考點是同一點的緣故，所以回參考點也被稱為回零。

2 回參考點的作用

數(shù)控機床為什么要回參考點？首先是因為早期使用增量式位置編碼器的數(shù)控機床在斷電后，數(shù)控系統(tǒng)就失去了對所有坐標位置的記憶，包括參考點的位置。一旦參考點位置丟失，機床原點（零點）、坐標系也隨之丟失。即使重新供電后，數(shù)控系統(tǒng)也不再識別加工刀具、坐標工作臺當前的位置，無法繼續(xù)進行定位與跟蹤。其次，數(shù)控機床會同時安裝多把刀具，每一把刀具形狀、大小和安裝位置都不一樣，刀位點也不在同一點上，這就需要用刀具偏置補償來進行校正，如銑刀刀具的長度補償、車刀刀尖的位置補償。而刀具偏置的補償量就是通過不同刀具刀位點，在參考點所確立的機床坐標系里的實際位置，進行比較后得到的。所以因斷電重啟機床、緊急制動等原因后，都需重回參考點。第三、參考點不僅僅是用于確定機床原點，同時它也是對各運動部件的機械位置進行校準的基準點。在對同一工件進行連續(xù)重復(fù)的加工以后 ，由于各個坐標軸運動的誤差，如反向間隙誤差、螺距積累誤差或運動部件的坐標累積誤差，都會造成加工工件尺寸超差，這時就有必要再次對機床進行回參考點的操作，對各軸位置進行重新校準來減少誤差。

所以回參考點是數(shù)控機床正常工作的前提和重要保障。

3 回參考點與位置編碼器

位置編碼器是數(shù)控機床上用來檢測和反饋工作臺位移和速度的位置檢測裝置。按照信號輸出的形式可以分為：增量式位置編碼器和絕對式位置編碼器二種。

增量式位置編碼器利用坐標軸轉(zhuǎn)動時，帶動編碼器同步輸出測量脈沖，并使用計數(shù)器記數(shù)從一點移動到另一點的脈沖數(shù)，再乘以每個脈沖所對應(yīng)的位移距離得到兩點間的位置增量。因為是相對測量，所以它必須有一個總的計數(shù)起始點，才能計算坐標軸所對應(yīng)的每個點的確切位置，這個起始點就是機床參考點。所以機床參考點一旦丟失，所有的位置信息就全部丟失了，數(shù)控機床就只能重新回到參考點，重新開始。它的優(yōu)點是構(gòu)造簡單，脈沖計數(shù)方便，機械壽命長。

絕對式位置編碼器作為一種直接編碼，直接測量的檢測裝置，它為坐標軸的每一個位置都提供了一個相對應(yīng)的、獨一無二的數(shù)字編碼值（二進制碼、BCD碼等），包括絕對零位代碼（相當于參考點）在第一次初始化位置后，就不再改變。數(shù)控系統(tǒng)需要識別什么位置，直接讀取位置代碼就知道了。所有這些位置代碼信息，利用安裝在伺服放大器（例如βi系列CX5X接口）上備份電池單元供電存貯。即使機床斷電后，只要備份電池有電，重新啟動后數(shù)控系統(tǒng)就可以立刻準確地讀出斷電時的位置代碼，識別出相應(yīng)的位置。這樣，就有效地提高了數(shù)據(jù)的可靠性、抗干擾性。

所以對于使用增量編碼器的機床開機后首要做的工作就是先回機床參考點（原點），而使用絕對式編碼器的數(shù)控機床就不再需要了。

4 參考點的設(shè)置

FANUC系統(tǒng)數(shù)控機床常用的有：有擋塊式、無擋塊式和標記點式三種參考點設(shè)置方式（表1）。

有擋塊式在機床上安裝有減速擋塊，而無擋塊式和標記點式?jīng)]有。有擋塊式和無擋塊式可以使用絕對式或增量式位置編碼器，而標記點式只能使用絕對式位置編碼器。有擋塊式和無擋塊式均以柵格為基準來設(shè)置參考點，而標記點式是在標記點處建立參考點，可以是任意位置，不一定在柵格上。相關(guān)參數(shù)設(shè)置見表2。

4.1 有擋塊方式

有擋塊方式下，回參考點分為快、慢、停三步。首先工作臺快速向設(shè)定參考點的方向移動，當系統(tǒng)接收到安裝在機床上的減速開關(guān)發(fā)出的減速信號（*DEC）后，移動減速，最后系統(tǒng)檢測位置編碼器產(chǎn)生的一轉(zhuǎn)信號（PCZ）后停止移動，并將該點定為機床參考點，參考點建立在柵格上。設(shè)置步驟如下。

（1）將參數(shù)1005#1（DLZ）設(shè)為0、參數(shù)1815#5（APC）設(shè)為0。

（2）在手動REF方式下，選擇回參考點的軸，按下移動按鍵，工作臺以（參數(shù)1424中設(shè)定）速度，快速向參考點設(shè)定方向移動。

（3）當擋塊壓到減速開關(guān)后，開關(guān)觸點斷開，減速信號X9（*DEC變?yōu)?），進給減速。機床以（參數(shù)1425中設(shè)定的FL速度）向參考點設(shè)定方向慢速繼續(xù)移動。

（4）當擋塊離開減速開關(guān)后，開關(guān)觸點閉合，減速信號X9（*DEC變?yōu)?）。系統(tǒng)檢測到位置編碼器產(chǎn)生的一轉(zhuǎn)信號（PCZ），停止移動。工作臺停在脫開減速擋塊后，系統(tǒng)檢測到的第一個柵格點處。

（5）參考點完成信號F94（ZP）變?yōu)?，參考點建立。

（6）當參考點位置需要細微調(diào)整時，可使用參數(shù)1850，對柵格進行偏移調(diào)整。

4.2 無擋塊方式

無擋塊方式，不使用減速擋塊，參考點建立在柵格上。設(shè)置步驟如下。

（1）將參數(shù)1005#1（DLZ）設(shè)為1、參數(shù)1815#5（APC）設(shè)為1，關(guān)機重啟。

（2）在手動方式下，按照參數(shù)1006#5（ZMI）設(shè)定的方向，手動將軸移動到預(yù)設(shè)定為參考點位置點之前大約1/2柵格距離處。

（3）切換到手動REF方式，選擇回參考點的軸，按下移動按鍵，工作臺以（參數(shù)1425中設(shè)定的FL速度）向參考點設(shè)定方向慢速移動。

（4）當系統(tǒng)檢測到一轉(zhuǎn)信號（PCZ）到達柵格位置時，軸停止移動，參考點建立。

（5）參考點完成信號F94（ZP）變?yōu)?，1815#4（APZ）自動變?yōu)?。

（6）當參考點位置需要細微調(diào)整時，可使用參數(shù)1850，對柵格進行偏移調(diào)整。

4.3 標記點方式

標記點方式，是一種將機床工作臺移動到某一標記點位置后，即將該點位置設(shè)定為參考點。這種方式可將參考點設(shè)在機床任意一點位置上，但不一定在柵格上。設(shè)置步驟如下。

（1）將參數(shù)1005#1（DLZ）設(shè)為1、參數(shù)1815#5（APC）設(shè)為1，關(guān)機重啟。

（2）在手動方式下移動各工作臺，并通過手輪微調(diào)，使之與機床的參考點標記位置重合。

（3）設(shè)定參數(shù)1815#4（APZ）為1，再次關(guān)機重啟。

（4）查看參考點建立完成信號F94（ZP）變?yōu)?，參考點建立。

在實際工作中，使用絕對位置編碼器的數(shù)控機床，位置信息的存儲都依賴于外接的備用電池，所以要注意備用電池的使用情況，及時更換電量不足的電池，避免因電池失電而造成參考點丟失。

5 結(jié)語

回參考點是數(shù)控機床最基本也是最重要的功能之一，有擋塊方式回參考點，每次執(zhí)行回參考點操作時，不僅僅是回到參考點位置，同時也會再次定義設(shè)置參考點。而無擋塊和標記點方式的回參考點，就只是回到參考點位置。只有在正確理解參考點并且設(shè)置參考點的基礎(chǔ)上，才能加工出精度更高，誤差更小，符合圖紙要求的合格零件。

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