浅析数控设备回参考点过程及常见故障

陈天昱

摘 要：回参考点操作是数控设备在加工之前需要执行的一种特殊操作。本文以西门子数控系统为例，阐述了数控设备回参考点的过程，并结合工作中的几个维修实例分析了故障的原因及处理方法。

关键词：数控设备；回参考点；过程；常见故障

中图分类号：TG502 文献标识码：A

一、为什么要回参考点

数控设备一般分为三大模块，一是数控系统（软件），二是机身本体（硬件），三是被加工目标（浮动件）。它们分别有三个坐标系，即程序坐标系、机械坐标系和工件坐标系。三者需要结合起来才能进行正确的加工。其中机械坐标系是由设备本身来建立的。建立的方法需要借助参考点与机械坐标的关系，因此找参考点的过程就是建立机械坐标系的过程，找到了参考点就相当于把机身本体和数控系统联系到了一起。之后再通过对刀和加零偏等过程又把机械坐标系和工件坐标系联系在一起，这时设备就可以正确的运行了。

二、回参考点原理及过程

1 回参考点的原理

由于位置检测系统种类的不同，回参考点的方式也不相同。常见的检测系统有相对位置检测系统和绝对位置检测系统。

相对位置检测系统由于在关机后位置数据丢失，所以在设备每次开机后都要先回零点，对坐标进行校准才可以投入运行，一般使用挡块式回零。带距离码的相对位置检测系统也可不用挡块式的回归方式，因此不必返回一个固定的参考点。

绝对位置检测系统在电源切断时也能检测机械的移动量并进行数据核对，所以每次开机后不需要进行原点回归。当更换绝对位置检测器或绝对位置丢失时，应重新设定参考点，绝对位置检测系统一般使用无挡块式零点回归。

2 回参考点过程

2.1 增量式

以西门子系统802D、810D、840D为例：

（1）运行过程。操作面板选择回参考点方式并按下设定好的回归参考点方向键

回归轴以Vc速度快速向参考点档块位置移动

当回零开关撞上挡块后，开始按照MD34050设定方向并以Vm速度移动，

寻找到第一个零脉冲时，再以Vp速度移动Rv参考点偏移距离后停止，就把这个点作为参考点。

（2）相关参数：使用参考点减速开关34000=1；返回参考点方向MD34010；寻找参考点开关速度（Vc）MD34020；寻找零脉冲速度（Vm）MD34040；寻找零脉冲方向MD34050；定位速度（Vp）MD34070；参考点偏移（Rv）MD34080；参考点设定位置（Rk）MD34100。

带距离编码参考点标志的线性测量系统，回参考点时不必返回一个固定的机械参考点，且正负方向均可实现手动回零操作。只要机械轴移动超过两个参考点距离就能得到该轴的绝对位置。相关参数：

34000=0（不用返回参考点减速开关信号）；34060设为返回参考点最大移动距离=两倍直线光栅尺标准参考点标志栅格间距；34090返回参考点偏移值；34200=3（选择距离编码光栅尺）；34300直线光栅尺标准参考点标志栅格间距；34310光栅尺信号节距。

如海德汉LB382C光栅尺参数：34300= 40mm；34060=80mm。

2.2 绝对式

以西门子系统802D、810D、840D为例：

（1）调试过程。（a）设置参数：MD34200=0 绝对编码器位置设定； MD34210=0 绝对编码器初始状态； （b）选择“手动”模式，将控制轴移动到参考点附近；（c）输入参数：MD34100，机械坐标位置；（d）激活绝对编码器的调整功能：MD34210=1.绝对编码器调整状态；（e）按复位键，使参数生效；（f）回归参考点；（g）机身不移动，系统自动设置参数：34090 参考点偏移量；34210=2绝对编码器设定完毕状态，屏幕上显示位置是MD34100设定位置。

（2）相关参数。参考点偏移量34090；机械坐标位置34100；绝对编码器位置设定34200；绝对编码器初始状态34210 0.初始 1.调整 2.设定完成

三、故障分析

1 某数控定梁龙门铣，工作台找不到参考点。此机床采用的是带距离码的光栅尺，所以先换了几个位置找参考点，但都找不到。交换X轴Y轴控制模块，故障仍存在，说明控制模块没问题，打开护板对光栅尺读数头反馈电缆两边插头进行校线，都通，确定反馈电缆没有问题，此时问题就集中在光栅尺和读数头上了，将读数头卸下，观察读数头的玻璃光栅，发现上面有一层油污，用酒精浸泡的脱脂棉对其进行清洁， 并对光栅尺也同样进行清洁。清洁完毕后，将机床复原，送电回参考点，参考点顺利找到，故障排除。

2 某数控车床，Z轴找不到参考点。回参考点时，Z轴到减速限位后开始回退，但一直后退却找不到参考点。此机床采用的是不带距离码的光栅尺，回参考点时减速回退后一直走说明系统没有检测到零脉冲。在排除控制模块故障的前提下，校读数头反馈线，发现反馈线没有问题。将读数头拆下没有发现外观上明显的问题，用酒精棉擦尺，恢复读数头，开机，故障依旧。遂怀疑读数头有问题，更换新读数头，故障消失。

3 某数控立车左刀架找不到参考点，按常规排查法，对调控制模块、校反馈线、擦读数头光栅尺问题都没有解决，遂怀疑光栅尺中的参考点磁片有可能出现错位，此刀架用的是海德汉LB302光栅尺，每隔50mm有一个零脉冲，用专用卡片将参考点磁片向右试探性移动25mm，再找参考点，顺利找到，说明磁片确实错位或参考点限位错位。

4 某数控立式加工中心，A轴为可拆卸式的旋转卡盘。一次操作者反映A轴无法反相进给。到现场后发现机床手动可以旋转，只是在执行程序时给反相进给程序仍向正向旋转。在排除了电机和线路的故障后，怀疑机床数据出现了篡改。核对数据将30310（回转轴取模转换）改为0之后机床恢复正常，但重新上电又出现了A轴找不到参考点的问题，于是还是怀疑数据出现了篡改，继续核对与回参考点相关参数将34000（是否使用回参考点减速开关）改为0，机床恢复正常。

结合上述实例和工作经验可以大致得出找参考点出现故障时的故障点主要集中在：（1）控制模块；（2）反馈电缆；（3）读数头；（4）光栅尺/编码器；（5）参数设置等几个方面。在实际工作中应按照由简入繁的顺序进行排查，最终将故障排除。

结语

数控设备回参考点是一个比较复杂的过程，以上是本人结合实际工作和平时学习积累对回参考点原理的一些比较浅显的分析，希望对需要的人有所帮助。

参考文献

[1] 牛瑞利. 数控机床回参考点的故障分析与排除过程[J]. 中小企业管理与科技， 2010 （33）.