數(shù)控機床返回參考點故障診斷

1、數(shù)控機床返回參考點故障診斷2011-9-23來源：數(shù)控機床市場作者：天津科技大學(xué)馬林旭摘要：數(shù)控機床返冋參考點故障是數(shù)控機床常見故障之一，木文主要介紹了數(shù)控機床返參 原理，系統(tǒng)性地編制了數(shù)控機床回參考點的故障分析與診斷流程圖以及故障實例。關(guān)鍵詞：數(shù)控機床參考點故障診斷數(shù)控機床冬件加工是建立在機床零點之上的。數(shù)控機床冬點是機床朋標(biāo)系的零點，它由機 床廠家事先確定的。山于數(shù)控系統(tǒng)上電時通常并不知道機床零點的位置，同時在多數(shù)情況下，當(dāng) 已裝好刀具和零件時，機床的零點已不可能接近，需要附設(shè)一個參考點。機床參考點是數(shù)控機床 上一個特殊位置的點，該點通常位于機床正向極限點附近，如圖1所示數(shù)控車床參考點位置

2、。 它與機床冬點的轉(zhuǎn)換關(guān)系可以在數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)中設(shè)立。因此機床找到參考點位置，也就確處了該 坐標(biāo)軸的零點位置，數(shù)控系統(tǒng)就建立起了機床坐標(biāo)系，可以進(jìn)行正常的加工丁作。在數(shù)控機床丁 作中返冋參考點故障發(fā)生率較高，因此了解數(shù)控機床“返參”方式及位置檢測裝置丁作原理對解決 數(shù)控機床“返參”故障至關(guān)重要。e1數(shù)控車床參考點位置a根據(jù)數(shù)控機床選擇的位置反饋元件的差界及控制方式的差界，數(shù)控機床的返凹參考點方式也大不 相同。一、數(shù)控機床開機后不需要返參使川絕對式編碼器或絕対式直線光柵尺作為位置反饋裝置的數(shù)控機床朋標(biāo)軸在安裝調(diào)試 時進(jìn)行一次參考點位置設(shè)定（只要編碼器或光柵尺的后備電池冇效）。數(shù)控機床再開機無需返冋

3、 參考點，絕對式編碼器或光柵尺就可立即得到坐標(biāo)軸的當(dāng)前絕對位置值，并反饋到數(shù)控系統(tǒng)。這 是由于它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的，絕對式編碼器的絕對值編碼通常有兩種形式：格雷碼和系列碼。 如圖2所示為格雷碼絕対式編碼器結(jié)構(gòu)原理圖，編碼盤上具有多道編碼的光柵刻軌，絕対位置值來白格雷碼編碼的排列，當(dāng)機床開機時便可立即獲得位置信息。編碼盤外圈增量信號刻軌還能 在細(xì)分后提供位置值，并同時牛成増量信號。如圖3所示為系列碼絕對式編碼器結(jié)構(gòu)原理圖， 編碼器只需兩個刻軌就能生成絕對位置值，刻線碼盤的絕對信號僅需一個刻軌，系列碼的排列方 式在每圈中都是唯一的。増量信號刻軌在外圈，增雖信息刻軌川丁細(xì)分成位逍值，同時也川于生 成

4、髙質(zhì)最增量信號。兩個刻軌產(chǎn)生的信息在編碼器內(nèi)的信號處理單元屮形成高分辨率的絕對位置 值。系列碼絕對式編碼器的性能優(yōu)于格雷碼絕對式編碼器，其特點是掃描信號質(zhì)呈高和抗污染性 能力強。e3系列碼絕對式編碼器結(jié)構(gòu)原理因4s2格雷碼絕對式編碼器結(jié)構(gòu)原理閨二、數(shù)控機床開機后需要返參數(shù)控機床一般采用增量式旋轉(zhuǎn)編碼器或增量式光柵尺作為位置反饋元件，在機床斷電后 就失去了對各坐標(biāo)軸位置的記憶，因而機床開機后首先要執(zhí)行各坐標(biāo)軸返冋參考點操作。增量式位置檢測裝置的數(shù)控機床一般冇三種返回參考點方式：1、回參考點時，軸先以速度v1向參考點快速移動，碰到參考點減速開關(guān)后，在減速信號的控 制下，減速到速度v2并繼續(xù)前移，脫

5、開擋塊后，再尋找測量系統(tǒng)零標(biāo)志信號。當(dāng)軸到達(dá)測量系 統(tǒng)零標(biāo)志發(fā)出柵格信號時，速度即制動到零，然厲再以v2速度詢移參考點偏移量停止于參考點。 如圖4所示為返參時序圖，此種返參方式多用于fanuc數(shù)控系統(tǒng)的半閉環(huán)控制軸，例如fan uc oitc數(shù)控系統(tǒng)需設(shè)定如下參數(shù)：參數(shù)號3內(nèi)容描述卩1428p各軸返回參考點的速度即v1210063設(shè)定各軸返參方向丄0:尋找測量系統(tǒng)客標(biāo)志信號時往該軸正向運動1 :尋找測量系統(tǒng)零標(biāo)志信號時往該軸負(fù)向運動乂1425各脫回參考點的fl速度即vr185(各軸的刪格偏移量參考點偏移星q2、回參考點時，軸先以速度v1快速向參考點移動，碰到參考點減速開關(guān)后速度制動到零,然后反

6、向以速 度v2慢速移動,到達(dá)測量系統(tǒng)零標(biāo)志產(chǎn)生柵格佶號時,速度制動到零，再前移參考點偏移量而停止于參 考點。此種返參方式多用于siemens數(shù)控系統(tǒng)的半閉環(huán)控制軸，例如sinumerik 840d數(shù)控系統(tǒng)需設(shè)定如參數(shù)號相內(nèi)容描述234020a回參考點速率即v234010a負(fù)方向回參考點j0：尋找測壘系統(tǒng)零標(biāo)志信號時往該軸負(fù)向運動j1：尋找測壘系統(tǒng)零標(biāo)志信號時往該軸正向運動存34040a找零標(biāo)志速率即v2334092參考點偏移壘心3、回參考點時，軸先以速度v1快速向參考點移動，碰到參考點減速開關(guān)后速度制動到零，再反向微動直 至脫離參考點開關(guān)，然后乂沿原方向微動撞上參考點開關(guān)，并且以速度v2慢速前

7、移,到達(dá)測量系統(tǒng)零標(biāo) 志產(chǎn)仝柵格信號時，速度制動到零，再前移參考點偏移量而停止于參考點。e 5帶距離編碼參考點的増星式光刪尺的示意圖a邈1開關(guān)n號 1|啊 tlfat號 htl使用增量式光柵尺作為位置檢測裝置的全閉環(huán)控制數(shù)控機床，由于普通光柵尺只有一個參考點零標(biāo) 志，這樣機床每次返參時都需找到這個零標(biāo)志，冇時可能需要移動較人的行程，時間較長。為了加快和簡 化返回參考點操作，光柵尺生產(chǎn)廠家開發(fā)出一種帶距離編碼參考點的增量式光柵尺,兩個參考點間相差一 定的距離，一般:移過兩個相鄰參考點后（一般只有數(shù)十毫米）。如圖5所示，徳國heidenhain公司生 產(chǎn)的ls型光柵尺，機床直線軸移動20mm,數(shù)控

8、系統(tǒng)就可以找到參考點位置，顯示器上顯示當(dāng)前機械所 在位置的機床坐標(biāo)值。04返參時序圖三、回參考點的故障分析與診斷根據(jù)數(shù)控機床回參考點常見故障及本人工作經(jīng)驗總結(jié)，系統(tǒng)性地編制了數(shù)控機床回參考 點的故障分析與診斷流程圖，如圖6所示。足站賦式處赴把對式whs尺*介抱村式編列累> （尢尺際冷電itrns檢介參款議定腿為if鴻機從便古完嗷 返功作理接電池.暇旣儀立參號點2改"參救歡宅機床返參過w 中址件仃m速y枝件故綽.檢 "檢介妃對式 （尢 尺、違按鍥 找喊k機爪遂參后參弓點位超不也檢仕超開關(guān)fi塊長度.位 衣和百迷開關(guān)（兒尺）安 儀腿曲作松 uh “糾器（jtw尺ft n9

9、的電鼻電爪 足金左紅低 * j 4.75v） 14/1 故kh外界f 擾.<om«m 級戻播地不a 衍號線披 弓電咆第拿 紂人近.姑束< 了械連r>amxfchxh檢岳冷隣2»< jtwr）零 標(biāo)左你號1wjm< iw空檢介期糾ai 金.（尤n尺«電475v魚便機床 運功莊貨fhe 向幔at位開關(guān)a 1 4.75v足別和處畀爭如 £依號讀件故的.檢 （ jt尺）或紬h會甕豪電im廉 扌&電4el 6回參考點的故障分析與診斷流程£p數(shù)控機床發(fā)生回參考點故障時應(yīng)重點檢查如下項目：1、檢查冋參考點的模式是否是開機

10、的第一次冋參考點，是否采用絕對式的位置檢測裝置；2、檢查減速擋塊和減速開關(guān)的狀態(tài)；3、檢查參數(shù)設(shè)置是否合適，如檢查冋參考點快速進(jìn)給速度、接近參考點速度等參數(shù)的設(shè)置。四、故障排除實例實例1 臺口本fanuc oitc數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床，x和z軸位置檢測裝置配置為絕對式光電 脈沖編碼器。故障現(xiàn)象：開機后報警300號，報警內(nèi)容：耍求返回參考點。故障檢查打分析：山于該機床采用的是絕對式位置檢測裝置，開機時不需要各軸返冋參考點，出現(xiàn)300號報警的原因是編碼器后備電池電壓過低或人為修改了數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)1240、1850o系統(tǒng)參數(shù)1240> 1850含義如下：參數(shù)號q內(nèi)容描述a1242坐標(biāo)系上的各軸第一

11、參若點的坐標(biāo)值心1852各軸的柵格偏移里參若點偏移歴q經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)編碼器后備電池電壓過低。故障處理：更換編碼器后備電池后，重新設(shè)定機床參考點位置。步驟如卜i（1）jog方式下，移動x和z軸到參考點位置；（2）機床關(guān)機重新啟動；（3）修改系統(tǒng)參數(shù)1815#4設(shè)為1,即當(dāng)使用絕對位置檢測裝置時，機械位置與絕對位置檢測 裝置的位置關(guān)系，1為一致，0為不一致；（4）機床關(guān)機重新啟動后故障排除。實例2 -臺數(shù)控銃床x軸返回參考點時報警x軸止向碩件超程。故障現(xiàn)象：x軸返參時以回參考點速度向參考點接近，但找不到參考點，而是一直以這一速度向 前移動，直到碰到正向行程限位開關(guān)后緊急停止。故障檢查與分析：從故障現(xiàn)象

12、町得知，返參時有快速移動的v1速度，沒有尋找參考點零 標(biāo)志的慢速v2,參考點減速開關(guān)沒發(fā)出減速信號，檢査發(fā)現(xiàn)參考點減速開關(guān)失效，觸點銹蝕粘 連。故障處理：更換新的參考點減速開關(guān)后故障排除。實例3 臺數(shù)控銃床丫軸返回參考點時報警丫軸負(fù)向硬件超程。故障現(xiàn)象：y軸返參時以回參考點速度向參考點接近，碰到參考點開關(guān)后，能以慢速反向 運動，但找不到參考點，而且一直反向運動，直到碰到負(fù)向行程限位開關(guān)后緊急停止。故障檢查與分析：從故障現(xiàn)象可得知，返參時有快速移動的v1速度,有尋找參考點零標(biāo) 志的慢速v2,但尋找不到檢測裝置零標(biāo)志信號，檢查發(fā)現(xiàn)電機的脈沖編碼器損壞。故障處理：更換新的電機脈沖編碼器后故障排除。實例4 一臺數(shù)控銃床丫軸回參考點動作過程正常，只是實際參考點位置不i古i定。 故障現(xiàn)象：y軸能進(jìn)行返參操作，能找到參考點，但是每次返冋參考點所停的位置不i占i定。故障檢杳與分析：首先檢查減速開關(guān)安裝位置合適，且回參考點時快速移動的v1速度和 尋找參考點冬標(biāo)志的v2速度參數(shù)設(shè)定值也較恰當(dāng)，移動減速開關(guān)位置，修改速度參數(shù)值無效， 更換編碼器和位置控制板后故障仍然存在。根據(jù)回參考點的基本原理分析，認(rèn)為故障述是與位置 檢測倍號或者冬標(biāo)志脈沖有關(guān)，川示波器觀察編碼器輸出倍號，發(fā)現(xiàn)信號幅值偏低，測量編碼器 電源輸入端只有3v