数控机床返回参考点故障极其维修方法

王洪虎

【摘要】数控机床返回参考点故障是数控机床常见故障之一，本文主要介绍了数控机床参考点的作用，返回参考点的方式及原理，数控机床回参考点的故障分析及维修方法。

【关键词】数控机床 参考点 故障 维修方法

一、参考点的作用

数控机床零件加工是建立在机床零点之上的。数控机床零点是机床坐标系的零点，它由机床厂家事先确定的。但这仅仅是机械意义上的，计算机数控系统还是不能识别，即数控系统并不知道以哪一点作为基准对机床工作台的位置进行跟踪、显示等。为了让系统识别机床原点，以建立机床坐标系，需要附设一个参考点。机床参考点是数控机床上一个特殊位置的点，该点通常位于机床正向极限点附近，它与机床零点的转换关系可以在数控系统参数中设定。因此机床找到参考点位置，也就确定了该坐标轴的零点位置，数控系统就建立起了机床坐标系，可以进行正常的加工工作。数控机床在接通电源后要做回零的操作，就是因为在机床断电后，失去了对各坐标位置的记忆，所以在接通电源后，必须让各坐标轴回到机床一固定点上，这一固定点就是机床坐标系的原点或零点，也称机床参考点。使机床回到这一固定点的操作称为回参考点或回零操作。

数控机床回参考点的好处如下：

（1）系统通过返回参考点来确定机床的原点位置，以正确建立机床坐标系。

（2）螺距误差补偿及反向间隙补偿有效，软极限行程保护有效。

回参考点是数控机床的重要功能之一，能否正确地返回参考点，将会影响到零件的加工质量。同时，由于数控机床是多刀作业，每一把刀具的刀位点安装位置不可能调整到同一坐标点上，因此就需要用刀具补偿来校正，如加工中心刀具的长度补偿和数控车床车刀刀尖的位置补偿，这种刀具偏置的补偿量也是通过刀位点的实际位置与由参考点确立的基本坐标系比较后补偿得到的。

二、数控机床返回参考点的方式

不同的CNC系统，其返回参考点的动作细节会有所不同，但一般来说，都是先通过减速行程开关粗定位，然后再由精定位开关或编码器零位脉冲精定位两个步骤。根据回参考点的动作步骤不同，有以下三种回参考点方式：

（1）轴向预定点方向快速运动，挡块压下零点开关后减速向前继续运动，直到挡块脱离零点开关后，数控系统开始寻找零点，当接收到第一个零点脉冲时，便以确定参考点位置。

（2）轴快速按预定方向运动，挡块压向零点开关后，反向减速运动，当又脱离零点开关时，轴再改变方向，向参考点方向移动，当挡块再次压下零点开关时，数控系统开始寻找零点，当接收到第一个零点脉冲，便以确定参考点位置。

（3）轴快速按预定方向运动，挡块压向零点开关后，不需等待挡块脱离零点开关，立即减速，当速度降为设定低速后，即开始寻找零点，当接收到第一个零点脉冲时，立即停止。

采用何种方式或如何运动，系统都是通过PLC的程序编制和数控系统的机床参数设定决定的，轴的运动速度也是在机床参数中设定的，数控机床回参考点的过程是PLC系统与数控系统配合完成的。

三、回参考点过程中常见故障诊断及修理方法

数控机床回不了参考点的故障常见一般有以下几种情况：一是零点开关出现问题；二是编码器出现问题；三是系统测量板出现问题；四是零点开关与硬（软）限位置太近；五是系统参数丢失等等。

（一）找不到参考点（通常会导致机床超程报警）的故障诊断及修理方法

表现形式一：是机床回零过程无减速动作。原因分析：通过数控机床返回参考点的原理分析，粗定位的减速行程开关没有动作，多数原因为减速开关及接线故障。这时需根据先机械后电气的维修原则，首先检查减速撞块是否松动，然后检查减速开关至系统的连接电路是否断路等。？表现形式二：工作台回参考点过程中观察到有减速，但以关断速度移动直到触及限位开关而停机，没有找到参考点，归参考点操作失败。原因分析：减速行程开关有动作，但测量系统在减速开关恢复接通到机床碰到限位开关期间，没有捕捉到一转信号或基准信号。具体讲，有两种可能：一种是检测元件在回参考点操作中没有发出一转信号，或该脉冲在传输或处理中丢失，或测量系统发生了硬件故障，对该脉冲信号无识别或处理能力，对第种情况可用跟踪法对该信号的传输通道进行分段检查，看检测元件是否有一转信号发出，或信号在哪个环节丢失，从而采取相应对策；另一種可能由于传动误差等原因，使得一转信号刚错过，在等待下一个一转信号的过程中，坐标轴触及到限位开关，所以只好停机。对第种情况，可能是零点开关与硬（软）限位置太近，可试着适当调整限位开关或减速开关与参考点位置标记间的距离，即可消除故障。

（二）找不准参考点（即返回参考点有偏差）的？故障诊断及修理方法

表现形式是机床在返回参考点过程中有减速，也有制动到零的过程，但停止位置不准确且无规律，或与参考点正确位置前移或后移一个丝杠螺距（即相当编码器一转的机床位移量的偏差）。

原因分析：对于前种情况，常常是由于减速开关（参考点开关）或压块松动、低速设置太低、信号干扰等因素造成的？，出现后一种情况的原因是零点开关与硬（软）限位置太近，对于这种故障可适当调整减速开关的位置或修改偏移量参数，使一转信号产生的时刻离减速信号从断到通时相距约半个一转信号产生的周期，即可消除故障。

四、结束语

数控机床不能正确返回参考点是数控机床常见的故障之一，回参考点故障的诊断，应事先搞清机床的回归方式和特点，再根据故障现象，判断哪个环节出了问题，根据相应的问题，通过正确的调整和参数设置一般可使故障消除。

参考文献：

[1]孙汉卿.数控机床维修技术[M].北京：机械工业出版社，2000.

[2]李攀峰.数控机床维修工必备手册[M].北京：机械工业出版社，2011.

[3]李军.数控机床参考点的设定[J].制造技术与机床，1994，（5）.