数控机床返回参考点控制及常见故障诊断

1、长沙航空职业技术学院毕业论文设计题冃: 所在系别: 专业名称: 所在班级: 学半姓名: 指导教师:数控机床返回参考点的控制及常见故障诊断航空机械制造工程系数控设备应用与维护数控设备应用与维护0901班陈豪黄登红日期：2012年5月20日空军航空维修技术学院毕业设计（论文）任务书数控设备应用与维护专业0901班姓名陈豪学号29指导老师：黄登红设计题目：数控机床返冋参考点的控制及常见故障诊断设计题号：17设计内容及要求：1.绘制并打印数控机床的挡块式和无挡块式回零控制原理图各 一张（2号图纸）；2完成设计说明书编制（不小于4000字）；设计说明书内容应包括：分析数控机床返回参考点的必要性；阐 述数

2、控机床返回参考点的原理和常见方式；完成返回参考点plc控制 程序编写（使用梯形图）和说明；与返冋参考点相关的系统参数及其 功能说明；返回参考点的常见故障及解决措施。联系方式：手机话：0731 -85473641邮箱：hdhl974106126. com数控教研室2011年10月目录摘要绪论 第一章 数控机床返回参考点的必要性第二章 数控机床返回参考点的原理及常见方式82.1增量栅格法（挡块式）回参考点原理92.2绝对栅格法（无挡块式）回参考点原理9第三章 数控机床返回参考点的相关参数及设定16第四章 数控机床返回参考点的pmc控制204.1可编程控制器（pmc）简介2

3、04. 2数控机床返回参考点的pmc控制21第五章 数控机床返回参考点的常见故障分析及诊断205.1数控机床不能返回参考点的原因205.2数控机床回参考点故障的主要类型错误！未定义书签。5.3数控机床回参考点常见故障分析与诊断错误！未定义书签。5.3.1增量式（挡块式）回零过程中的常见故障 分析及诊断 错误！未定义书签。5.3.2绝对式（无挡块式）回零过程中的常见故障分析及诊断 总结错误！未定义书签。30致谢30参考文献30摘要本课题主要研究的内容是数控机床返回参考点的控制及常见故 障诊断。根据数控机床返回参考点的常见方式及其原理，并以fanuc- oi系统为数控机床的控制模块，通过对与返冋参

4、考点相关的系统参 数，pmc程序(梯形图)，常见故障形式及解决方法等方面，进行数控 机床返回参考点的控制及常见故障的研究分析。在第五章节里，通过列举一些数控机床返回参考点常见的故障， 如零点漂移，机床找不到参考点，回参考点超程等来加强和巩固之 前的一些理论知识，通过理论联系实际，更深一步的对该课题进 行了解。关键词：数控机床，fanuc,返回参考点，常见方式，系统参 数，常见故障及诊断。summarythe main research topic is the content of the reference point of the cnc machine control and commo

5、n troubleshooting. cnc machine tool according to a common reference point approach and its principlcs, and fanuc-0i systom control module for cnc machine tools, through the reference point associated with the system parameters, pmc program (ladder), the form of common faults and solutions etc., for

6、cnc machine control reference point and common fault of research and analysis.in the fifth chapter, by listing a number of cnc machine tools common reference point of failure, such as zero drift, the machine can not find the reference point, reference point overshoot， etc. to strengthen and consolid

7、atc a number of thcorctical knowledge before, by intcgrating thcory with practice, deeper understanding of the topics.keywords: cnc, fanuc, return to the reference point, common, system parameters, and diagnosing common fauits.绪论机床参考点也称基准点，为了正确地在机床工作时建立机床坐标 系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点，是大多数 具有增量位置测量系统的

8、数控机床所必须具有的。参考点在机床坐标 系中，以硬件方式用固定挡块或限位开关，限制各坐标轴的位置来实 现。并通过精确测量来指定参考点到机床原点的距离。因此这样的参 考点也称硬参考点。参考点的位置也可以通过调整固定挡块或限位开 关的位置来改变，改变后必须重新精确测量并修改机床参数。但也有 些数控机床的参考点不用固定挡块或限位开关来设定，它是通过刀具 在机床坐标系屮的位置设定的，这样的参考点又称为软参考点。机床参考点有两个主要作用：一个事建立机床坐标系；另一个是消 除由于漂移、变形等造成的误差。机床参考点既有这么多功能和作 用，那对数控机床返回参考点控制及常见故障分析就显得十分重要。本篇论文就是着

9、重以fanuc-01系统的数控机床为例分析数控机床 返冋参考点控制及常见故障分析。第一章数控机床返回参考点的必要性数控机床位置检测装置如果采用绝对编码器时，系统断电后位置检 测装置靠电池來维持坐标值实际位置的记忆，所以机床开机时，不需 要进行返回参考点操作。目前，大多数数控机床采用增量编码器作为 位置检测装置，系统断电后，工件坐标系的坐标值就失去记忆，机械 坐标值尽管靠电池维持坐标值的记忆，但只是记忆机床断电前的坐标 値而不是机床的实际位置，因此开机后，必须让机床各坐标轴冋到一 个固定位置点上，既是回到机床的坐标系零点，也称坐标系的原点或 参考点，这一过程就称为机床回零或回参考点操作。数控机床

10、的各种 刀具补偿、间隙补偿、轴向补偿以及其它精度补偿措施能否发挥正确 作用将完全取决于数控机床能否回到正确的零点位置。所以机床首次 开机后要进行返冋参考点操作。数控机床的原点是数控机床厂家设定在机床上的一个固定点，作为 机床调整的基准点。数控机床参考点也是数控厂家设定的（一般是机 床各坐标轴的止极限位置），通过机床止确返回参考点，cnc系统才能 确定机床的原点位置。机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。机床 参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整 好的，坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的处标是一 个已知数。通常在数控铳床上机床原点和机床参考点是

11、重合的；而在 数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。数控机床开机时，必须先确定机床原点，而确定机床原点的运动就是刀架返回参考 点的操作，这样通过确认参考点，就确定了机床原点。只有机床参考 点被确认后，刀具（或工作台）移动才有基准。第二章数控机床返回参考点的原理及常见方式返回参考点的原理 数控机床按照控制理论可分为闭环、半闭环、 开环系统。闭环数控系统装有检测最终直线位移的反馈装置，半闭环 数控系统的位置测量装置安装在伺服电动机转动轴上或丝杆的端部也 就是说反馈信号取自角位移，而开环数控系统不带位置检测反馈装 置。对于闭环半闭环数控系统，通常利用位移检测反馈装置脉冲编码 器或光栅尺进行冋

12、参考点定位，即栅格法冋参考点。而开环系统则需 另外加装检 测元件，通常利用磁感应开关回参考点定位，即磁开关法 回参考点。无论采用哪种回参考点操作，为保证准确定位，在到达参 考点之前必须使数控机床的伺服系统自动减速，因此在多数数控机床 上安装减速挡块及相应的检测元件。栅格法根据检测反馈元件计量方 法的不同又可分为绝对栅格法和增量栅格法。釆用绝对脉冲编码器 或 光栅尺冋参考点的称为绝对栅格法，在机床调试时，通过参数设置和 机床回零操作确定参考点，只要检测反馈元件的后备电池有效，此 后每次开机，均记录有参考点位置信息，因而不必再进行回参考点操 作。采用增量式编码器或光栅尺回参考点的称为增量栅格法，在

13、每次 开机时都需要回参考点。不同数控系统返回参考点的动作、细节有所 不同。不过回参考点大体可归纳为以下两种方式：1、开机后在参考点回零模式下各轴手动回原点；2、在使用过程中，在存储器模式下用g代码回原点。下面我将以fanuc-oi系统的数控机床为例，通过回零的两种常见方式来说明数控机床返回参考点的原理。2.1增量栅格法（挡块式）回参考点原理采用增量式编码器或光栅尺回参考点的方法称为增量栅格法。挡 块式回零通常应用于机床采用增量式位置检测装置的情况，由于增量 式位置检测装置在断电状态时会失去对机床坐标值的记忆，每次机床 通电时都要进行返回参考点的操作。由于目前大多数数控机床均采用 增量式位置检测

14、装置，挡块式回零方式比无挡块式更为普遍。下面，我将以fanuc-oi系统的数控机床为例，来简要叙述下增量 栅格法（挡块式）回参考点的原理和过程（如图21所示）。<30<3>4ls(*decn)一方 cprmioo6#5)回寥7.各柚屈动,decobt:回蓉威建-offip i i辞|午1禅躺玮冋耕制犀稗图i i 1 從码為一转佶号.i&rid!| | | | | | | | | | | | | | | | | | | |j播楮j_i擴箱&金呈 (prm1850 )图2-1扌'勺块式冋零控制原理图快速进给速度参数、慢速进给速度参数、加减速时间常数、栅格

15、偏移量等参数分别由数控系统的相应参数设定。机床返回参考点的操 作步骤为：a. 将方式开关拨到“回零工作方式”档，选择返冋参考点的轴，按下 该轴正向点动按钮（+j），该轴以快速移动速度（vi）移向参考点； （图2-1中一的过程）b. 当与工作台一起运动的减速挡块压下减速开关触点时（图2-1中 一的过程，减速信号（*dec）由通（1）转为断（0）状态，工作台进 给会减速，按参数设定的慢速进给速度（v2）继续移动（减速可削弱 运动部件的移动惯量，使零点停留位置准确）；c. 栅格法是采用脉冲编码器上每转出现-次的栅格信号（乂称一转信 号pcz）来确定参考点，当减速挡块释放减速开关（图2-1中f的 过程

16、），减速信号由断（0）转为通（1）后，数控系统将等待编码器 上的第一个栅格信号的出现。该信号一出现，工作台运动就立即停 止，以此位置作为机床零点，同时数控系统发出参考点返回完成信 号，参考点灯亮，表明机床该轴回参考点成功。-转信号是编码器产生的信号，编码器除产生反馈位移和速度的脉冲 信号外，还每转产生一个基准信号即一转信号。需要注意的是，栅格 信号（grtd）并不是编码器直接发出的信号，而是数控系统在一转信 号和软件共同作用下产生的信号。fanuc公司使用栅格信号的目的，就 是可以通过调整栅格偏移量（fanuc 0i屮由1850号系统参数设定）， 在一定范围内灵活调整机床零点位置。机床使用中，

17、只要不改变脉冲 编码器与丝杠间的相对位置或不移动参考点撞块调定的位置，栅格信 号就会以很高的重复精度出现。2.2绝对栅格法(无挡块式)回参考点原理无描块式冋零不需要扌当块和减速开关，位置检测装置通常采用绝 对位置编码器或距离编码光栅尺，无须每次开机都回零操作(使用绝 对位置编码器时)或者回零距离短，方便快捷(使用距离编码光栅尺 时)，因此目前釆用无挡块回零方式的数控机床越来越普遍。采用无描块式冋零的机床，如果位置检测装置为绝对编码器，则 通常在绝对编码器电池电压不足、伺服电机或伺服放大器拆下修复、 系统参数初始化操作等情况下，零点位置会丢失，需要重新设定和调 整；如果位置检测装置为距离编码的光

18、栅尺，机床零点的位置也需要 根据实际情况进行调整，以便更好满足加工需要。下面以fanuc oi系 统为例，结合机床采用绝对编码器和采用距离编码的光栅尺这两种典 型情况说明无扌当块式冋零的调整原理和过程。一、采用绝对编码器时无挡块式回零的设定和调整当机床采用绝对编码器吋，在后备存储器电池支持下，只需在机床第 一次开机调试时进行回零点操作调整，此后每次开机均记录有零点位 置信息，因而不必再进行回零操作。但是更换伺服电机或伺服放大器 后，由于反馈线与电机航空插头脱开或电机反馈线与伺服放大器脱 开，必将导致编码器电路与电池脱开，储存在s-ram中的位置信息即 刻丢失。再开机后机床会出现300#报警，需

19、要重新建立零点。回零相 关参数设定及建立过程如下所示。1. 回零方式和编码器类型参数设定机床是挡块式回零还是无挡块式回零由系统参数1002. 1 (dlz)、 1005. 1 (dlzx)设定。1002.1 (dlz)设定所有轴，1005.1 (dlzx)设 定各轴。如果机床所有进给轴冋零都为无扌当块式，则将1002. 1设定为1即可。如果机床并不是所有轴回零都为无挡块式，则应将1002. 1设 定为0,同时在1005. 1 (dlzx)中将无挡块回零的轴设为1,将挡块式 回零的轴设为0。如果机床所有轴回零都为挡块方式，则将1002. 1(dlz)、1005. 1 (dlzx)全部设为 0 即

20、可。2. 绝对位置编码器建立零点过程绝对位置编码器建立零点过程如图2-2.1所示。jog+jnzrn/卄手动进镰度停止状态yab 减證度pl (pri1425)1 .时间joff1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1尹计数器容量(im18212pcz 编码器一转信号grid栅格柵格偏移量(pri1850)图2-2. 1无描块式建立零点时序图1、首先将系统参数1815#5 (apcx)设为1 (绝对位置编码器)，然 后再将系统参数1815#4 (apzx)置为0。当1815#4 (apzx)为0时，表 示机床零点需要重新建立；而当1815#4 (apzx)为1,表示机床零点已 经建立。完成

21、此操作后，系统断电重启。2、将方式开关打到手动(jog)方式状态下，手动使轴移动电动 机转1转以上的距离，移动速度不得低于300mm/mino只有这样，才能 在脉冲编码器内检测到一个以上的一转信号。3、在手动方式下将轴移动到靠近机床零点(约数毫米)的位置。4、然后选择回零(zrn)方式。当zrn信号由0变成1时，系统开 始寻找栅格信号。5、按进给轴方向选择信号“ + ”或“一”按钮后，机床移动到下一 个栅格位置后停止，该点即为机床零点。机床零点建立后1815#4(apzx)自动置为lo若机床零点位置并不要求与原来位置一致，则可通过设置系统参数1815#4 (apzx)和1815#5 (apcx

22、)在行程内任意位置设置新的机床 零点。具体操作如下：1、首先将系统参数1815#4 (apzx)和1815#5 (apcx)均设置为0,即系统零点需要设置，冃编码器为增量式。2、系统断电重启后，手动移动各轴到新的机床零点位置。3、然后再将系统参数1815.4 (apzx)、1815.5 (apcx)均设定为lo4、系统再次断电重启后设置成功。二、采用距离编码式光栅尺的零点设定和调整传统的光栅尺有a相、b相以及标志信号，a相、b相作为基本脉冲根 据光栅尺分辨精度产生步距脉冲，而标志信号是相隔t古i定距离产半 一个脉冲，所谓固定距离是根据光栅尺规格或订货要求而确定的，如10mm> 15 mm

23、> 20 mm、25 mm、30 mm、50 mm等。标志信号的作用相当 于编码器的一转信号，用于返回零点的基准信号。距离编码的光栅尺，其标志距离不像传统光栅尺是固定的，它是按照 一定比例系数变化的，如图2-2. 2所示。当机床沿着某个轴返冋零点时，数控系统读到几个不等距离的标 志信号后，会自动计算岀当前的位置，不必像传统的光栅尺那样每次 断电后都要返回到固定机床零点(参考点)，它仅需在机床的任意位 置移动一个相对小的距离就能够找到零点。距离编码光栅尺的零点设 定和调整步骤如下1. 将系统参数1815. 1 (optx) > 1815.2 (dclx)均设为1,即告诉数 控系统当前

24、轴使用了距离编码的直线光栅尺。2. 设置系统参数1802. 1 (dc4) o当1802. 1 (dc4)二0,系统检测3 个标志后确定零点位置；当1802. 1 (dc4) =1,系统检测4个标志后确 定零点位置。3. 设置系统参数1821、1882。参数1821设置各轴参考计数器容量， 对于使用距离编码光栅尺的轴，该参数则设定标志1的间隔。参数 1882设置标志2的间隔。数据设置需要根据光栅尺规格确定，单位均 为检测单位(通常为微米)。例如一机床某轴采用距离编码的海德汉 lb302c光栅尺，该尺相邻两个标志1的距离为80mm,相邻两个标志2 的距离为80. 04mmo则将参数1821值设定

25、为80000,参数1882值设立 为 80040o4设置系统参数1883,即设置光栅尺起始点与机床零点(参考点) 的距离。如图2所示，光栅尺起始点是指标志1和标志2的重合点， 通常此点仅是一个假象点，在光栅尺上并不存在。光栅尺起始点与机 床零点的距离可按以下步骤得出。(1)完成前面1、2、3步各参数的设定后，将参数1240 (机械 坐标系中各轴第1参考点的坐标值)和参数1883设定为0,即先设定 机床零点和光栅尺起始点重合。(2) 断电再上电，进行回零操作，建立机床零点。此过程结束后， 显示机床坐标值为光栅尺起始点到当前位置的距离。(3) 执行手动进给或手轮进给，将机床定位到期望的机床零点处。

26、(4) 在参数1883屮设定转换为检测单位的此位置的机床坐标值。机床零点位置需要调整吋，修改参数1883值即可，非常方便。三、磁开关法回参考点原理开环系统没有位移检测反馈装置脉冲编码器或光栅尺，所以不会产 生栅格信号，通常利用磁感应开关回参考点定位。下面以某数控车床 为例简要叙述磁开关法返回参考点的原理和过程。图2-2.3中，快速 进给速度参数、慢速进给速度参数、加减速时间常数、偏移量等参数分别由数控系统的相应参数设定。返回参考点的操作步骤为：前两步同挡块式返回参考点的操作步骤，第三步为减速挡块释放减速开关，触点状态由断转为通后，数控系统将等待感应开关信号的岀 现。该信号一出现，工作台运动就立

27、即停止，同时数控系统发出参考 点返冋完成信号，参考点灯亮，表明机床冋该轴参考点成功。n谗笥图2-2. 3磁开关法回参考点原理第三章数控机床返回参考点的相关参数及设定当数控机床齐轴传动机械拆装后，进给伺服电动机更换后以及位 置检测装置修复后将会导致机床参考点位置不准确，所以有时需对机 床的返回参考点进行必要的调整。在通常情况下，机床参考点的位置会设计在机床刀架x轴和z轴 的止方向上。如果机床的刀架在机床回零的操作中要求设定固定的位 置，只用调整回零挡块的方法是不能实现的，必须要调整数控机床返 回参考点的相关参数。同时，如果这些参数设置不合理或者错误的 话，也会导致机床返回参考点的不正确。所以，了

28、解并掌握这些参数 的功能及设定是很有必要的。下面，我将以fanuc-0i系统的数控机床为例，简述其返凹参考点的相关参数及其设定。1、位置检测设定参数#7#6#5#4#3#2#1#0参数 |1815apckiopt1815#! (opt)决定位置检测装置。当1815#! (opt)设为0时表示机床采用电动机内置脉冲编码器进行位置检测。设为1吋表示使用 分离型脉冲编码器或直线尺。1815#4 (apz)确立绝对脉冲编码器的原点位置。当1815#4设为1 时表示已确立绝对脉冲编码器的原点位置。当参考点确立时，显示当 前的机床坐标值为oo1815#5 (apc)决定是否使用绝对位置编码器。当1815#

29、5 (apc)设为 0时表示机床采用增量位置编码器，设为1时表示使用绝对脉冲编码 器。2、冋零方式设定参数系统参数1002#1 (dlz)和1005#1 (dlz)决定回零方式。设定这两个参数吋，返回参考点就不使用减速信号。#7#6#5#4#3#2#1#0参数dlz1002#1 (dlz)决定回零方式，适用于机床的所有进给轴回零为无挡块方式。当1002#1 (dlz)设为0时表示返回参考点使用挡块方式,当1002#1 (dlz)设为1时表示所有进给轴均使用无挡块方式回零。#7#6#5#4#3#2#1#0dlz参数 |1005| |1005#1 (dlz)决定回零方式，适用于机床的特定进给轴回零

30、为无挡块方式。当1005#! (dlz)设为0时表示某一特定轴返回参考点使用挡块方式，当1005#1 (dlz)设为1时表示某一特定轴使用无挡块方式冋零。值得注意的是，当1002#1 (dlz)设定为0吋，1005#1 (dlz)的设定才有意义。3、回零方向参数设定#7#6#5#4#3#2 #1#0参数 jiooej zmi1006#5 (zmi)决定各轴返回参考的方向。当1006#5 (zmi)设为 0时表示返回参考点方向为正方向，1006#5 (zmt )设为1时表示返回 参考点方向为负方向。若采取正方向返冋参考点，则机床首次从零点向负方向移动时， 系统会自动进行反向间隙补偿。若采取负方向

31、返回参考点，则无会补 偿。4、回零速度参数设定参数每轴的快速进给速度nm/ min系统参数1420设定各轴返冋参考点的快速进给速度。它受参数设定的最大值、进给电动机的最高转速、机械性等因索的限制。参数|1425 |参考点的fl速度nn/min系统参数1425设定当冋参考点减速信号cdec)输入后，返回参考点的低速进给速度(fl) o而系统参数3003#5 (dec)设定减速信号(dec)的匸/负逻辑性。通常减速速度设置不宜低于300mm/min,以 免造成零点位置偏差。5、零点位置参数设定参数11821 | |各轴的参考计数器容量系统参数1821设定各轴的参考计数器容量。参考计数器容量指定栅格

32、方式返冋参考点的栅格间隔。通常情况下，它被设定为进给电动 机转动1转吋所需的位置反馈脉冲数(或其整数分之一)。设定此参 数后，需切断一次电源。具体计算公式如下：参考计数器容量二栅格间隔/检测单位栅格间隔二脉冲编码器一转的移动量例如，fanuc-oi系统的某数控机床，某轴电动机每转移动12mm, 检测单位为1/looomm时，参考计数器容量可以设定为12000o当采用光栅尺进行半闭环控制吋，参考计数器容量设定为参考标 记间隔的整数分之一的值。参数|850| |每轴的栅格移动量检测单位 系统参数1850设定各轴的栅格移动量。通常情况下，栅格移动量 的设定值的绝对值需小于参考计数器容量。对于车床用直

33、径指定的 轴，需注意在画面上显示的是实际移动量2倍的值。当设定的值使参 考点位置错开1个栅格以上时，可改变挡块的安装位置（挡块式）或修 改参考点设定（无挡块式）。第四章 数控机床返回参考点的pmc控制4. 1可编程控制器(pmc)简介plc是可编程序控制器(programmable controller)的英文缩写。pmc 是可编程序机床控制器(programmable machine controller) 的英文缩写。可编程控制器(plc)其实就是plc,在fanuc里把它叫pmc。因为 pmc专用于机床，所以称为可编程机床控制器。它是一种新型的通用自 动化控制装置，它将传统的继电器控制技

34、术、计算机技术和通讯技术融 为一体，具有控制功能强，可靠性高，使用灵活方便，易于扩展等优点 而应用越来越广泛。但在使用时由于工业生产现场的工作环境恶劣，干 扰源众多，如大功率用电设备的起动或停止引起电网电压的波动形成低 频干扰，电焊机、电火花加工机床、电机的电刷等通过电磁耦合产生的 工频干扰等，都会影响plc的正常工作。尽管plc是专门在现场使用的控制装置，在设计制造时已采取了很多措施，使它对工业环境比较适 应，但是为了确保整个系统稳定可靠，还是应当尽量使plc有良好的工 作环境条件，并采取必要的抗干扰措施。下图简要介绍了 pmc,系统和 cnc之间的关系cnc系统、系统pmc及机床的信号关系

35、:cnc信号y机誇)x4. 2数控机床返回参考点的pmc控制下面以fanuc oi系统的数控车床为例，来简述数控机床返冋参考 点的pmc控制（如图42所示）。x0012.2foool.ig0100.0tin-ho-g0043.7 goioo.o f0094.0f0004.5tiii14if1x0012.3g0102.011ox0012.4f0001.1g0100.111r wog0043.7 goloo.l f0094.1f0004.5ti11h111+x0012.5g0102.1iio-图4-2数控机床返回参考点的pmc控制f94.0、f94. 1分别为x、z轴返冋参考点结束信号。f4. 5

36、为手动选择返冋参考点确认信号x0012.2 为+x, x0012. 4 为+z, x0012. 3 为-x, x0012. 5 为-z。x0012. 2控制g0100. 0控制cnc向伺服驱动器发出x轴止向移动指令。 x0012. 4控制g0100. 1控制cnc向伺服驱动器发出z轴正向移动指令。 x0012. 3控制g0102. 0控制cnc向伺服驱动器发岀x轴负向移动指令。 x0012. 5控制g0102. 1控制cnc向伺服驱动器发岀z轴负向移动指令。 当手动冋参考点时，g0043.7=l,按下+x和+z时机床开始冋参考点， 移动速度以快速倍率波段开关的速度为准。此时 x0012. 2=

37、1x0012. 4=1, g0100. 0 和 g0100. 1 发出信号,x, z 轴开始 正向移动回参考点。当x, z轴回参减速行程开关碰到工作台的挡块吋 （x9. 0和x9. 2直接和cnc连接）动作时伺服电机等待相对编码器的一转 脉冲信号，两轴开始减速移动以精确定位。x, z轴回参减速行程开关 复位时，g0100. 0=0, g0100l=0,当找到一转脉冲信号后f94.0和 f94.1常闭点断开，回参考点结朿如果用户面板发出rst信号，使 f0001.1=l,则切断x, z轴输出信号中断回参考点或停止x, z轴正向 移动。回参考点过程结朿第五章 数控机床返回参考点的常见故障分析及诊断

38、当数控机床回参考点出现故障时，首先应由简单到复杂，进行全 面检查。先检查原点减速挡块是否松动、减速开关固定是否牢固、开 关是否损坏，若无问题，应进一步用千分表或激光测量仪检查机械和 对位置的漂移量、检查减速开关位置与原点z间的位置关系，然后检 查伺服电机每转的运动量、指令倍率比(cmr)及检测倍乘比(dmr),再 检查回原点快速进给速度的参数设置及接近原点的减速速度的参数设 置。数控机床回参考点不稳定，不但会直接影响零件加工精度，对于 加工屮心机床，还会影响到自动换刀。根据经验，数控机床冋参考点 出现的故障大多出现在机床侧，以硬件故障居多，但随着机床元器件 的老化，软故障也吋有发生，介绍儿种常

39、见的数控机床回参考点故障 及其对策。机床能够执行返回参考点操作，回参考点绿灯亮，但返回 参考点时出现停止位置漂移，且没有报警产生，该故障一般有两种情 况：1.机床开机后首次手动冋参考点时，偏离参考点一个或几个栅格 距离，以后每次进行冋参考点操作所偏离的距离是一定的。一般造成 这种故障的原因是减速挡块位置不止确；减速挡块的长度太短或参考 点用的接近开关的位置不当。该故障一般在机床首次安装调试后或大 修后发生，可通过调整减速挡块的位置或接近开关的位置来解决，或 者通过调整回参考点快速进给速度、快速进给时间常数来解决；2.偏离参考点任意位置，即偏离一个随机值或出现微小偏移，且 每次进行回参考点操作所

40、偏离的距离不等。这种故障可考虑下列因素 并实施相应对策：外界干扰，如电缆屏蔽层接地不良，脉冲编码器的信号线与强电电缆靠得太近；脉冲编码器或光栅尺用的电源电压太低 （低于4. 75 v）或有故障；速度控制单元控制板不良；进给轴与伺服电 机之间的联轴器松动；电缆接器接触不良或电缆损坏。可想而知，数 控机床发生这类故障对用户来说是最可怕的，因为对于进行批量加工 生产的数控机床，若机床每天所进行的回参考点操作所定位的位置不 稳定，机床加t吋的工件坐标系会随每次进行回参考点操作参考点的 漂移而产生漂移，机床所加工的批量零部件尺寸精度会出现不一致现 象，而且极易造成批量废品。 下血以这两种不同的回零方式，

41、分別 讨论不能正常返回了零点的影响因素及解决方法。（1）不能正常返回参考点（增量方式）其故障表现形式为：情况1:手动回零时不减速，并伴随超程报警情况2：手动回零有减速动作，但减速后轴运动不停止直至90# 报警伺服轴找不到零点情况3：手动回零方式下根本没有轴移动那么耍以分析整个返回参考点的工作过程和工作原理入手，其原 理及过程如下：1 ）回参考点方式有效（zrn） （md1/md4） 一对应pmc地址 g43. 7=1, g43. 0二 1/g43. 2二 12）轴选择（+/-jx）有效一对应pmc地址g100g102=l3）减速开关读入信号（*decx）对应pmc地址x9.0x9.3或 g19

42、6. 03二 1, 0, 14）电气栅格被读入，找到参考点。这里需要详细说明的是“电 气栅格” o fanuc数控系统除了与一般数控系统一样，在返凹参考点 时需要寻找真止的物理栅格一一编码器的一转信号，或光栅尺的栅格 信号。并且还要在物理栅格的基础上再加上一定的偏移量一一栅格偏 移量（1850#参数中设定的量），形成最终的参考点。也即“grtd” 信号，“grid”信号可以理解为是在所找到的物理栅格基础上再加上 “栅格偏移量”后生成的点。fanuc公司使用电气栅格“grid”的目 的，就是可以通过1850#参数的调整，在一定量的范围内（小于参考 计数器容量设置范围）灵活的微调参考点的精确位置，

43、这一点与西门 子数控系统返回参考点方式有所不同。而这一 “栅格偏移量”参数恰 恰是我们维修工程师维修、调整时应该用到的参数。故障原因分析对于情况1:手动冋零时不减速，并伴随超程报警 减速开关进油或进 水，信号失效，1/0单元之前就没有信号。减速开关正常，但pmc诊 断画面没有反应，虽然信号已经输入到系统接口板，但由于i/o接口 板或输入模块己经损坏。由于减速开关在工作台下面，工作条件比较 恶略（油、水、铁屑侵蚀），严重时引起24v短路，损伤接口板，从 而导致上述两种情况时有发生。对于情况2：手动回零有减速动作，但减速后轴运动不停止直至90# 报警一一伺服轴找不到零点，fanuc数控系统寻找参考

44、点一般是在减 速开关抬起后寻找第一个一转信号或物理栅格，此时如果一转信号或 物理栅格信号缺失，则就会出现90#报警一一找不到参考点。下述几种情况均容易引起栅格信号缺失：1）编码器或光栅尺被污染，如进水进油。2）反馈信号线或光栅适配器受外部信号干扰3）反馈电缆信号衰减4）编码器或光栅尺接口电路故障、器件老化。5）伺服放大器接口电路故障（2）绝对零点丢失（绝对坐标方式）由于绝对位置信息是依靠伺服放大器中的电池保护数据，所以当 下而几种情况发生时，零点会丢失，并出现300#报警。1）更换了编码器或伺服电机2）更换了伺服放大器3）反馈电缆脱离伺服放大器或伺服电机故障原因分析绝对零点丢失的原因，也即30

45、0#报警的原因：1）绝对位置编码器后备电池掉电2）更换了编码器或伺服电机3）更换了伺服放大器4）反馈电缆脱离伺服放大器或伺服电机解决方案确认绝对位置编码器后备电池良好，参照下面的方法，进行绝对 零点重新设置，即可恢复参考点。注意：绝对位置编码器通常采用无 档块、无标志的机床结构，重新恢复参考点很难精确地回到原来的那 个点上。所以新的参考点建立后，一定要对机械坐标零点、工件零 点、第二参考点进行校准（通过参数修正）。z轴原点丢失，机床出 现“#300 z轴原点复归要求”报警无法解除；此时查看参数no. 1815 屮z轴#4为0,将z轴移动到理论原点处，切断电源后重新开机，查 看参数no. 181

46、5中z轴#4为1,此吋原点已设定好了，如果发现回零 后不在理论原点，可重复以下动作，将z轴移动到理论原点，将参数 no. 1815中z轴#4改为0,机床出现“#300 z轴原点复归要求”“请切断电源”，切断电源后，再开机，可以看到当前z轴位置已被设定 为零点，而查看参数no. 1815中z轴#4已自动更改为1 了。此时z轴 原点已设定完毕。经归纳总结，得出回参考点常见故障及如何排除的一些方法，详见表5-1故障现彖故障原因排除方法回原点后， 原点、漂移或 参考点发牛 整螺距参考点发 生单个螺 距偏移减速开关与减速挡块安 装不合理，使减速信号与 零脉冲信号相隔距离过 近调整减速开关或者扌当块的位

47、笠，使机床轴开始减速的位 置人概处在一个栅距或者一 个螺距的中间位貿机械安装不到位调整机械部分参考点发 牛多个螺 距偏移参考点减速信号不良检查减速信号，接触是否口 好减速挡块固定不良引起 寻找零脉冲的初始点珂 生了漂移重新同定减速挡块零脉冲不良引起对码盘进行清洗系统开机回 不了参考 点、回参考 点不到位系统参数设賈错误重新设胃系统参数零脉冲不良，冋零时找不到零脉冲淸洗或更换编码器减速开关损坏或短路维修或者史换减速开关数控系统控制检测放人的线路板出错更换线路板导轨平等度、导轨与压板面平行度、导 轨与丝杆的平等度超差重新调整平等度门采用全闭环控制时光栅尺沾了汕污清洗光栅尺找不到零点 或回参考点 时

48、超程冋参考点位置调整不当引起的故障，减 速挡块距离限位开关过短调整减速挡块位置零脉冲不良引起的故障,回零时找不到 零脉冲对编码器进行清洗或更换减速开关损坏或短路维修或者更换减速开关数控系统控制检测放人的线路板出错更换线路板导轨平等度、导轨与压板面平行度、导 轨与丝杆的平等度超差重新调整平等度当采用全闭环控制时光栅尺沾了油污清洗光栅尺回参考点的 位置随机性 变化干扰消除干扰编码器的供电电压过低改善供电电压电动机与丝杆的联轴节松动坚固联轴节扭矩过低或伺服调节不良,跟踪误差过 人调节伺服参数，改变其运动 特性零脉冲不良对编码器进行清洗或更换滚珠丝杆间隙增人修滚珠丝杆螺母调整垫片表5-1数控机床返回参

49、考点的常见故障及处理方法回参考点故障案例例1机床在返回参考点时发出超程报警（over troverl+x或+y 或+z）,回参考点绿灯不亮，数控系统出现“not ready"状态，机床 回参考点失败该故障由于存在报警，机床不会执行任何程序，不会出 现加工件批量废品现象。这种故障一般有以下四种情况：（1）机床回参考点时无减速动作，一直运动到触及限位开关超程而 停机。这种情况是因为返回参考点减速开关失效，开关接触压下后不 能复位，或减速挡块松动而移位，机床回参考点时零点脉冲不起作 用，致使减速信号没有输入到数控系统。解除机床的坐标超程应使用 “超程解除”功能按钮，并将机床移回行程范围以内

50、，然后应检查回 参考点减速开关是否松动及相应的行程开关减速信号线是否有短路或 断路现象。数控铳床，在回参考点过程中，发生超程报警。分析与处理：经检查，发现该机床在回参考点时，当压下减速开关 后，坐标轴无减速动作，由此判断故障原因应在减速检测信号上。通 过系统的输入状态显示，发现该信号在回参考点减速挡块压合与松开 情况下，状态均无变化。对照原理图检查线路，确认该轴的冋参考点 减速开关由于切削液的侵入而损坏。更换开关后，机床恢复正常。（2）回归参考点过程有减速，但直到触及极限开关报警而停机， 没有找到参考点，回归参考点操作失败。产生该故障可能是减速后参 考点的零标志位信号不出现。这有4种可能：1）

51、可能是编码器（或光栅尺）在冋归参考点操作屮没有发出已经冋归参考点的零标志位信号;2）可能是回归参考点零标记位置失效；3）可能是回归参考点的零标志位信号在传输或处理过程中丢失；4）可能是测量系统硬件故障，对回归参考点的零标志位信号不识 别。这可使用信号跟踪法，用示波器检查编码器冋归参考点的零标 志位信号，判断故障。（3）回归参考点过程有减速，且有回归参考点的零标志位信号出 现，也有制动到零的过程，但参考点的位置不准确，即返回参考点操 作失败。该故障可能有3种可能：1）可能是回归参考点的零标志位信号已被错过，只能等待脉冲编 码器再转1周后，测量系统才能找到该信号而停机，使工作台停在距 参考点1个选

52、定间距的位置（相当编码器1转的机床的位移量）o2）可能是减速档块离参考点位置太近，坐标轴未移动到指定距 离，就接触到极限开关而停机。3）可能是由于信号干扰、挡块松动、回归参考点零标志位信号电 压过低等因素致使工作台停止的位置不准确，且无规律性。（4）机床在返回基准点吋，发出“未返回参考点”报警，机床不 执行返回参考点动作，其原因可能是因改变了设定参数所致。出现这 种情况应考虑检查数控机床的如下参数：1）指令倍率比（cmr）是否设为零；2）检测倍乘比（dmr）是否设为零；3）冋参考点快速进给速度是否设为零；4）接近原点的减速速度是否设为零等；5）机床操作面板快速倍率开关及进给倍率开关是否设置了 0%档。综上所述，数控机床回参考点故障归结起来不外乎两种情况:一是 机床回参考点时有报警发生，回参考点失败；二是机床回参考点时无 报警发生，但在每次回参考点时却出现停