參考點(diǎn)及其故障診斷

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所謂加工中心參考點(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),。每臺機(jī)床可以有一個參考原點(diǎn),，也可以據(jù)需要設(shè)置多個參考原點(diǎn),，用于自動刀具交換（ATC）或自動拖盤交換（APC）等。參考點(diǎn)作為工件坐標(biāo)系的原始參照系,，機(jī)床參考點(diǎn)確定后,，各工件坐標(biāo)系隨之建立。所謂機(jī)械原點(diǎn),，是基本機(jī)械坐標(biāo)系的基準(zhǔn)點(diǎn),，機(jī)械零部件一旦裝配完畢，機(jī)械原點(diǎn)隨即確立,。所謂電氣原點(diǎn),，是由機(jī)床所使用的檢測反饋元件所發(fā)出的柵點(diǎn)信號或零標(biāo)志信號確立的參考點(diǎn)。為了使電氣原點(diǎn)與機(jī)械原點(diǎn)重合,，必須將電氣原點(diǎn)到機(jī)械原點(diǎn)的距離用一個設(shè)置原點(diǎn)偏移量的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。這個重合的點(diǎn)就是機(jī)床原點(diǎn),。在加工中心使用過程中,，機(jī)床手動或者自動回參考點(diǎn)操作是經(jīng)常進(jìn)行的動作。不管機(jī)床檢測反饋元件是配用增量式脈沖編碼器還是絕對式脈沖編碼器,，在某些情況下,，如進(jìn)行ATC或APC過程中，機(jī)床某一軸或全部軸都要先回參考原點(diǎn),。 按機(jī)床檢測元件檢測原點(diǎn)信號方式的不同,，返回機(jī)床參考點(diǎn)的方法有兩種。一種為柵點(diǎn)法,，另一種為磁開關(guān)法,。在柵點(diǎn)法中,，檢測器隨著電機(jī)一轉(zhuǎn)信號同時產(chǎn)生一個柵點(diǎn)或一個零位脈沖，在機(jī)械本體上安裝一個減速撞塊及一個減速開關(guān)后,，數(shù)控系統(tǒng)檢測到的第一個柵點(diǎn)或零位信號即為原點(diǎn),。在磁開關(guān)法中，在機(jī)械本體上安裝磁鐵及磁感應(yīng)原點(diǎn)開關(guān),，當(dāng)磁感應(yīng)原點(diǎn)開關(guān)檢測到原點(diǎn)信號后,，伺服電機(jī)立即停止，該停止點(diǎn)被認(rèn)作原點(diǎn),。柵點(diǎn)方法的特點(diǎn)是如果接近原點(diǎn)速度小于某一固定值,，則伺服電機(jī)總是停止于同一點(diǎn)，也就是說,，在進(jìn)行回原點(diǎn)操作后,，機(jī)床原點(diǎn)的保持性好。磁開關(guān)法的特點(diǎn)是軟件及硬件簡單,，但原點(diǎn)位置隨著伺服電機(jī)速度的變化而成比例地漂移,，即原點(diǎn)不確定。目前,，幾乎所有的機(jī)床都采用柵點(diǎn)法,。

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使用柵點(diǎn)法回機(jī)床原點(diǎn)的幾種情形如下：

    1． 使用增量檢測反饋元件的機(jī)床開機(jī)后的第一次回機(jī)床原點(diǎn)；

    2． 使用絕對式檢測反饋元件的機(jī)床安裝后調(diào)試時第一次機(jī)床開機(jī)回原點(diǎn),；

    3． 柵點(diǎn)偏移量參數(shù)設(shè)置調(diào)整后機(jī)床第一次手動回原點(diǎn),。

    按照檢測元件測量方式的不同分為以絕對脈沖編碼器方式歸零和以增量脈沖編碼器方式歸零。在使用絕對脈沖編碼器作為測量反饋元件的系統(tǒng)中,，機(jī)床調(diào)試前第一次開機(jī)后,，通過參數(shù)設(shè)置配合機(jī)床回零操作調(diào)整到合適的參考點(diǎn)后，只要絕對脈沖編碼器的后備電池有效,，此后的每次開機(jī),，不必進(jìn)行回參考點(diǎn)操作。在使用增量脈沖編碼器的系統(tǒng)中,，回參考點(diǎn)有兩種模式,，一種為開機(jī)后在參考點(diǎn)回零模式各軸手動回原點(diǎn)，每一次開機(jī)后都要進(jìn)行手動回原點(diǎn)操作,；另一種為使用過程中,，在存儲器模式下的用G代碼指令回原點(diǎn)。使用增量式脈沖編碼器作為測量反饋元件的機(jī)床開機(jī)手動回原點(diǎn)的動作過程一般有以下三種：

    1.手動回原點(diǎn)時,，回原點(diǎn)軸先以參數(shù)設(shè)置的快速進(jìn)給速度向原點(diǎn)方向移動,，當(dāng)原點(diǎn)減速撞塊壓下原點(diǎn)減速開關(guān)時，伺服電機(jī)減速至由參數(shù)設(shè)置的原點(diǎn)接近速度繼續(xù)向前移動，當(dāng)減速撞塊釋放原點(diǎn)減速開關(guān)后,，數(shù)控系統(tǒng)檢測到編碼器發(fā)出的第一個柵點(diǎn)或零標(biāo)志信號時,，歸零軸停止，此停止點(diǎn)即為機(jī)床參考點(diǎn),。

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    2.回原點(diǎn)軸先以快速進(jìn)給速度向原點(diǎn)方向移動,，當(dāng)原點(diǎn)減速開關(guān)被減速撞塊壓下時，回原點(diǎn)軸制動到速度為零,，在以接近原點(diǎn)速度向相反方向移動,，當(dāng)減速撞塊釋放原點(diǎn)接近開關(guān)后，數(shù)控系統(tǒng)檢測到檢測反饋元件發(fā)出的第一個柵點(diǎn)或零標(biāo)志信號時,，回零軸停止,，該點(diǎn)即機(jī)床原點(diǎn)。

    3.回原點(diǎn)時,，回原點(diǎn)軸先以快速進(jìn)給速度向原點(diǎn)方向移動,，當(dāng)原點(diǎn)減速撞塊壓下原點(diǎn)減速開關(guān)時，回歸原點(diǎn)軸制動到速度為零,，再向相反方向微動,，當(dāng)減速撞塊釋放原點(diǎn)減速開關(guān)時，歸零軸又反向沿原快速進(jìn)給方向移動,，當(dāng)減速撞塊再次壓下原點(diǎn)減速開關(guān)時,，歸零軸以接近原點(diǎn)速度前移，減速撞塊釋放減速開關(guān)后,，數(shù)控系統(tǒng)檢測到第一個柵點(diǎn)或零標(biāo)志信號時,，歸零軸停止，機(jī)床原點(diǎn)隨之確立,。

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使用增量式檢測反饋元件的機(jī)床開機(jī)第一次各伺服軸手動回原點(diǎn)大多采用撞塊式復(fù)歸,，其后各次的原點(diǎn)復(fù)歸可以用G代碼指令以快速進(jìn)給速度高速復(fù)歸至第一次原點(diǎn)復(fù)歸時記憶的參考點(diǎn)位置。

進(jìn)一步從數(shù)控系統(tǒng)控制過程來分析機(jī)床原點(diǎn)的復(fù)歸,，機(jī)床在回機(jī)床原點(diǎn)模式下,，伺服電機(jī)以大于某一固定速度的進(jìn)給速度向原點(diǎn)方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)檢測到電機(jī)一轉(zhuǎn)信號時,，數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的參考計數(shù)器被清零,。如果通過參數(shù)設(shè)置了柵點(diǎn)偏移量，則參考計數(shù)器內(nèi)也自動被設(shè)定為和柵點(diǎn)偏移量相等的值,。此后，參考計數(shù)器就成為一個環(huán)行計數(shù)器,。當(dāng)計數(shù)器對移動指令脈沖計數(shù)到參考計數(shù)器設(shè)定的值時被復(fù)位,，隨著一轉(zhuǎn)信號的出現(xiàn)產(chǎn)生一個柵點(diǎn)。當(dāng)減速撞塊壓下原點(diǎn)減速開關(guān)時,，電機(jī)減速到接近原點(diǎn)速度運(yùn)行,，撞塊釋放原點(diǎn)減速開關(guān)后,，電機(jī)在下一個柵點(diǎn)停止，產(chǎn)生一個回原點(diǎn)完成標(biāo)志信號,，參考位置被復(fù)位,。電源開啟后第二次返回原點(diǎn)，由于參考計數(shù)器已設(shè)置,，柵點(diǎn)已建立,，因此可以直接返回原點(diǎn)位置。使用絕對檢測反饋元件的機(jī)床第一次回原點(diǎn)時,，首先數(shù)控系統(tǒng)與絕對式檢測反饋元件進(jìn)行數(shù)據(jù)通信以建立當(dāng)前的位置,，并計算當(dāng)前位置到機(jī)床原點(diǎn)的距離及當(dāng)前位置到最近柵點(diǎn)的距離，將計算值賦給計數(shù)器,，柵點(diǎn)被確立,。

當(dāng)加工中心回參考點(diǎn)出現(xiàn)故障時，首先由簡單到復(fù)雜進(jìn)行檢查,。先檢查原點(diǎn)減速憧塊是否松動,，減速開關(guān)固定是否牢固，開關(guān)是否損壞,，若無問題,，應(yīng)進(jìn)一步用百分表或激光測量儀檢查機(jī)械相對位置的漂移量，檢查減速撞塊的長度,，檢查回原點(diǎn)起始位置,、減速開關(guān)位置與原點(diǎn)位置的關(guān)系，檢查回原點(diǎn)模式,，是否是在開機(jī)后的第一次回原點(diǎn),，是否采用絕對脈沖編碼器，伺眼電機(jī)每轉(zhuǎn)的運(yùn)動量,、指令倍比及檢測倍乘比,，檢查回原點(diǎn)快速迸給速度的參數(shù)設(shè)置、接近原點(diǎn)速度的參數(shù)設(shè)置及快速進(jìn)給時間常數(shù)的參數(shù)設(shè)置是否合適,，檢查系統(tǒng)是全閉環(huán)還是半閉環(huán),，檢查參考計數(shù)器設(shè)置是否適當(dāng)?shù)取?/SPAN>

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            　　回原點(diǎn)故障現(xiàn)象及診斷調(diào)整步驟如下fficeffice" />

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    1．機(jī)床回原點(diǎn)后原點(diǎn)漂移檢查是否采用絕對脈沖編碼器，如果采用,，診斷及調(diào)整步驟見使用絕對脈沖編碼器的機(jī)床回原點(diǎn)時的原點(diǎn)漂移,；若是采用增量脈沖編碼器的機(jī)床，應(yīng)確定系統(tǒng)是全閉環(huán)還是半閉環(huán),，若為全閉環(huán)系統(tǒng),，診斷調(diào)整步驟見全閉環(huán)系統(tǒng)中的原點(diǎn)偏移；若為半閉環(huán)系統(tǒng)，用百分表或激光測量儀檢查機(jī)械相對位置是否漂移,。若不漂移,，只是位置顯示有偏差，檢查是否為工件坐標(biāo)系偏置無效,。在機(jī)床回原點(diǎn)后,，機(jī)床CRT位置顯示為一非零值，該值取決于某些諸如工件坐標(biāo)系偏置一類的參數(shù)設(shè)置,。若機(jī)械相對位置偏移,，確定偏移量。若偏移量為一柵格,，診斷方法見原點(diǎn)漂移一柵點(diǎn)的處理步驟,。若漂移量為數(shù)個脈沖，見原點(diǎn)漂移數(shù)個脈沖的診斷步驟,。否則檢查脈沖數(shù)量和參考計數(shù)器的值是否匹配,。如不匹配，修正參考計數(shù)器的值使之匹配,；如果匹配,，則脈沖編碼器壞，需要更換,。

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2.使用絕對脈沖編碼器的機(jī)床回原點(diǎn)時的原點(diǎn)漂移

    首先檢查并重新設(shè)置與機(jī)床回原點(diǎn)有關(guān)的檢測絕對位置的有關(guān)參數(shù),，重新再試一次回原點(diǎn)操作，若原點(diǎn)仍漂移,，檢查機(jī)械相對是否有變化,。如無漂移，只是位置顯示有偏差,，則檢查工件坐標(biāo)偏置是否有效,；若機(jī)械位置偏移，則絕對脈沖編碼器故障,。

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3．全閉環(huán)系統(tǒng)中的原點(diǎn)漂移

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    先檢查半閉環(huán)系統(tǒng)回原點(diǎn)的漂移情況,，如果正常，應(yīng)檢查電機(jī)一轉(zhuǎn)標(biāo)志信號是否由半閉環(huán)系統(tǒng)提供,，檢查有關(guān)參數(shù)設(shè)置及信號電纜聯(lián)接,。如參數(shù)設(shè)置正常，則光柵尺等線性測量元件不良或其接口電路故障,。如參數(shù)設(shè)置不正確,，則修正設(shè)置重試。

4．原點(diǎn)漂移一個柵點(diǎn)

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    先減小由參數(shù)設(shè)置的接近原點(diǎn)速度,，重試回原點(diǎn)操作,，若原點(diǎn)不漂移,，則為減速撞塊太短或安裝不良�,？赏ㄟ^改變減速撞塊或減速開關(guān)的位置來解決，也可通過設(shè)置柵點(diǎn)偏移改變電氣原點(diǎn)解決,。當(dāng)一個減速信號由硬件輸出后,，到數(shù)字伺服軟件識別這個信號需要一定時間，因此當(dāng)減速撞塊離原點(diǎn)太近時軟件有時捕捉不到原點(diǎn)信號,，導(dǎo)致原點(diǎn)漂移,。 如果減小接近原點(diǎn)速度參數(shù)設(shè)置后，重試原點(diǎn)復(fù)歸,，若原點(diǎn)仍漂移,，可減小‘快速進(jìn)給速度或快速進(jìn)給時間常數(shù)的參數(shù)設(shè)置，重回原點(diǎn),。若時間常數(shù)設(shè)置太大或減速撞塊太短,，在減速撞塊范圍內(nèi)，進(jìn)給速度不能到達(dá)接近原點(diǎn)速度,，當(dāng)接近開關(guān)被釋放時,，即使柵點(diǎn)信號出現(xiàn)，軟件在未檢測進(jìn)給速度到達(dá)接近速度時,，回原點(diǎn)操作不會停止,，因而原點(diǎn)發(fā)生漂移。若減小快進(jìn)時間常數(shù)或快速進(jìn)給速度的設(shè)置,，重新回原點(diǎn),，原點(diǎn)仍有偏移，應(yīng)檢查參考計數(shù)器設(shè)置的值是否有效,，修正參數(shù)設(shè)置,。

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    5．原點(diǎn)漂移數(shù)個脈沖

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    若只是在開機(jī)后第一次回原點(diǎn)時原點(diǎn)漂移，則為零標(biāo)志信號受干擾失效,。為防止噪聲干擾,，應(yīng)確保電纜屏蔽線接地良好，安裝必要的火花抑制器,，不要使檢測反饋元件的通信電纜線與強(qiáng)電線纜靠得大近,。若并非僅在開機(jī)首次回原點(diǎn)時原點(diǎn)變化，應(yīng)修正參考計數(shù)器的設(shè)定值,。如果通過上述步驟檢查仍不能排除故障,，應(yīng)檢查編碼器電源電壓是否太低，編碼器是否損壞,，伺服電機(jī)與工作臺的聯(lián)軸器是否松動,，系統(tǒng)主電路板是否正常,，有關(guān)伺服軸電路板是否正常及伺服放大器板是否正常等。

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原點(diǎn)故障例：

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    1．臺灣DM4400M加工中心發(fā)生Z軸方向加工尺寸不穩(wěn)定,，尺寸超差且無規(guī)律的故障,，也就是說，Z軸原點(diǎn)出現(xiàn)無規(guī)律的漂移,，CRT及伺服放大器無任何報警顯示,。該加工中心采用三菱M3系統(tǒng)，半閉環(huán)控制方式,，交流伺服電機(jī)與滾珠絲杠通過聯(lián)軸器直接聯(lián)接,。根據(jù)故障現(xiàn)象結(jié)合該機(jī)采用的控制方式、聯(lián)接方式進(jìn)行分析,，故障原因可能是聯(lián)軸器聯(lián)接螺釘松動,，導(dǎo)致聯(lián)軸器與滾珠絲杠或伺服電機(jī)軸間滑動。對Z軸聯(lián)軸器聯(lián)接進(jìn)行檢查,，發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器六只緊定螺釘都出現(xiàn)松動,。緊定螺釘后，故障排除,。

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2．臺灣DM4400M加工中心使用中出現(xiàn)換刀位置有的班次不對,，有的班次正常的故障。換刀位置發(fā)生變化時,，被加工工件的Z向加工尺寸也相應(yīng)變化,，且與換刀位置的變化相對應(yīng)。無任何報警顯示,。該加工中心采用三菱M3數(shù)控系統(tǒng),。開機(jī)回參考點(diǎn)采用下列方式：安裝于伺服電機(jī)端部的位置編碼器每轉(zhuǎn)360°有一定數(shù)量的等距離的柵點(diǎn)，兩個柵點(diǎn)間的距離叫柵點(diǎn)間隔,。開機(jī)手動回參考點(diǎn)時,，軸先以參數(shù)設(shè)定的回參點(diǎn)速度向參考點(diǎn)快速移動，當(dāng)接近參考點(diǎn)減速撞塊壓下回參考點(diǎn)減速行程開關(guān)時,，軸以參數(shù)設(shè)立的較低的接近速度移動,，當(dāng)接近參考點(diǎn)撞塊離開回參考點(diǎn)減速行段開關(guān)時，編碼器檢測到的第一個柵點(diǎn)的位置為參考點(diǎn)復(fù)歸的位置,。由于機(jī)械有其固有的機(jī)械原點(diǎn),，故要求電氣原點(diǎn)要和機(jī)械原點(diǎn)一致。機(jī)械原點(diǎn)和電氣原點(diǎn)問的偏移叫參考點(diǎn)偏移,，在G28sft參數(shù)中設(shè)定,。當(dāng)參考點(diǎn)減速開關(guān)離開接近參考點(diǎn)減速撞塊時的位置，不在柵點(diǎn)間隔中心附近時,，參考點(diǎn)有時會發(fā)生偏移,，可以通過參數(shù)grmask柵點(diǎn)屏蔽的設(shè)定防止參考點(diǎn)位置偏移,。機(jī)床換刀點(diǎn)由機(jī)床的第二參考原點(diǎn)設(shè)定，而第二參考原點(diǎn)是由機(jī)床第一參考原點(diǎn)確定的,。由于機(jī)床所出現(xiàn)的故障有的班次有,，有的班次沒有，因此懷疑該機(jī)床開機(jī)手動回參考點(diǎn)時出現(xiàn)問題,。經(jīng)查,，Z軸回參考點(diǎn)減速行程開關(guān)固定板與立柱固定不牢，嚴(yán)重松動,，導(dǎo)致原點(diǎn)漂移。

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總結(jié)很深刻，值得學(xué)習(xí)好好看