数控机床回参考点方式及故障分析
数控机床回参考点的故障分析与排除
数控机床回参考点的故障分析与排除１概述数控机床回参考点时根据检测元件的不同分绝对脉冲编码器方式和增量脉冲编码器方式两种，使用绝对脉冲编码器作为反馈元件的系统，在机床安装调试后，正常使用过程中，只要绝对脉冲编码器的后备电池有效，此后的每次开机，都不必再进行回参考点操作。
而使用增量脉冲编码器的系统中，机床每次开机后都必须首先进行回参考点操作，以确定机床的坐标原点，寻找参考点主要与零点开关、编码器或光栅尺的零点脉冲有关，一般有两种方式。
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。
配ＦＡＮＵＣ系统和北京ＫＮＤ系统的机床目前一般采用此种回零方式。
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。
配ＳＩＥＭＥＮＳ、美国ＡＢ系统及华中系统的机床一般采用这种回零方式。
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，由数控系统给出回零命令，然后轴按预定方向运动，压向零点开关（或脱离零点开关）后，ＰＬＣ向数控系统发出减速信号，数控系统按预定方向减速运动，由测量系统接收零点脉冲，收到第一个脉冲后，设计坐标值。
所有的轴都找到参考点后，回参考点的过程结束。
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。
下面以本人在工作中遇到的几个实例介绍维修的过程。
２维修实例例１）ＸＨ７１４加工中心开机回参考点，Ｘ轴向回参考的相反方向移动。
数控机床回参考点的故障分析和排除
数控机床回参考点的故障分析和排除数控机床参考点又名原点或零点，是机床的机械原点和电气原点相重合的点，是原点复归后机械上固定的点。
机床参考点确立后，各工件坐标系随之确立，即参考点为工件坐标系的原始参照系。
文章通过对数控机床回参考点的确立，并结合回参考点的故障维修实例，从而归纳总结出回参考的故障排除方法。
标签：数控机床；参考点；测量反馈元件1 参考点的确立数控系统按检测反馈元件测量方式的不同分为绝对脉冲编码器方式和增量脉冲编码器方式两种。
数控系统反馈元件采用绝对脉冲编码器，坐标值实际位置是靠位置检测装置的电池来维持，因此系统断电后，绝对脉冲编码器会记住当前位置。
在数控机床正常使用过程中，只要保证绝对脉冲编码器的后备电池有效，机床开机就不需要再进行回参考点操作。
而采用增量脉冲编码器的数控系统，系统断电后，工件坐标系的坐标值就会消失，因此机床每次开机后都必须先进行回参考点操作，通过参考点来确定机床的坐标原点，从而建立正确的机床坐标系。
除此之外，机床在按下急停开关及机床出现故障并修复后都需要进行一次手动回参考点的操作。
数控机床各轴回参考点的运动中，各轴的运动速度是在机床参数中设定的，并且数控系统是通过PLC的程序编制和数控系统的参数设定决定的，因此，数控机床各轴回参考点是通过PLC和数控系统配合完成的。
2 数控机床回参考点的故障维修实例下面介绍几个第一重型机械集团公司的数控机床回参考点的故障维修实例：例1军工分厂一台型号为TK6516数控铣镗床，数控系统为SIEMENS840D，Y轴出现回参考点位置的准确性差的故障，从而影响加工精度的故障。
维修人员首先检查该机床Y轴测量编码器的+5V电压是正常的，并且该轴在手动方式下能正常工作，回参考点的动作过程也正常，再检查参考点减速速度参数MD34040、位置环增益参数MD32200设置也都正确。
分析可能是由于编码器“零脉冲”受到干扰而引起的此故障，再经过仔细检查该故障轴后，发现该轴编码器的连接电缆的屏蔽线脱落，重新连接脱落的屏蔽线后，该故障轴回参考点位置准确，机床加工精度恢复。
数控机床回参考点的故障分析与排除
数控机床回参考点的故障分析与排除1、概述数控机床回参考点时根据检测元件的不同分绝对脉冲编码器方式和增量脉冲编码器方式两种，使用绝对脉冲编码器作为反馈元件的系统，在机床安装调试后，正常使用过程中，只要绝对脉冲编码器的后备电池有效，此后的每次开机，都不必再进行回参考点操作。
而使用增量脉冲编码器的系统中，机床每次开机后都必须首先进行回参考点操作，以确定机床的坐标原点，寻找参考点主要与零点开关、编码器或光栅尺的零点脉冲有关，一般有两种方式。
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。
配FANUC系统和北京KND系统的机床目前一般采用此种回零方式。
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。
配SIEMENS、美国AB系统及华中系统的机床一般采用这种回零方式。
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，由数控系统给出回零命令，然后轴按预定方向运动，压向零点开关（或脱离零点开关）后，PLC向数控系统发出减速信号，数控系统按预定方向减速运动，由测量系统接收零点脉冲，收到第一个脉冲后，设计坐标值。
所有的轴都找到参考点后，回参考点的过程结束。
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。
下面以本人在工作中遇到的几个实例介绍维修的过程。
2、维修实例。
数控机床的回零及其常见故障分析[1]
![数控机床的回零及其常见故障分析[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/b60e0bfe846a561252d380eb6294dd88d0d23d10.png)
数控机床的回零及其常见故障分析[1]数控机床参考点的回归及其常见故障诊断数控机床启动后通常需要进行返回参考点的操作，在这个过程中常会遇到各种问题，问题处理的正确与否在很大程度上会直接影响机床的使用及工件的加工精度。
一、为什么要返回参考点在数控机床上，各坐标轴的正方向是定义好的，因此只要机床原点一旦确定，机床坐标系也就确定了。
机床原点往往是由机床厂家在设计机床时就确定了，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，就需要执行回参考点的操作。
如在CK0630型数控车床上，机床原点位于卡盘端面后20mm处，为让数控系统识别该点，需回零操作。
在CK0630型数控车床的操作面板上有一个回零按钮“ZERO”，当按下这个按钮时将会出现一个回零窗口菜单，显示操作步骤。
按照这个步骤，依此按下“X”按钮、“Z”按钮，则机床工作台将沿着X轴和Z轴的正方向快速运动，当工作台到达参考点的接近开关时，工作台减速停止。
回参考点的工作完成后，显示器即显示机床参考点在机床坐标系中的坐标值（X400，Z400），此时机床坐标系已经建立（如图1所示）。
目前，大多数数控机床均采用增量式位置检测装置来做位置环反馈元件，当机床在断电状态时NC系统会失去对机床坐标系值的记忆，因此每次机床重新通电之初，必须手动操作返回机床参考点一次，恢复记忆，以便进行自动加工。
对使用日本FUNAC系统的机床，除通电之初外，在机床工作过程中如出现断电、紧急停止或压下了机床行程限位开关时，也必须返回参考点。
机床返回参考点的方向、速度、参考点的坐标等均可由系统参数设定。
二、返回参考点的原理目前数控机床回参考点的方式有两种：使用脉冲编码器或光栅尺的栅格法和使用磁感应开关的磁开关法。
磁开关法由于存在定位漂移现象，因此较少使用。
大多数数控机床均采用栅格法回参考点。
数控机床非正常回参考点的典型故障分析与排除
的。为了使数控系统识别机床原点 ，我们把机床所使用
的位置检测元件所发出的栅格信号或一转脉冲信号通过
参数偏移确立的点称为 电气零点。所谓返 回参考点 ，严 格意义上是 回到电气栅格零点 ，而这个 电气 栅格零点是 可以通过参数改变的。 每台机床可以有一个或几个参考点 （ 分别称之为第
（ ３ 置 “ ” ＭＤ ） １。
作 ， 回零键时有减速 ，在寻找机床参考 点时出现急停 按 报警 ，使 ｚ轴无法 返 回参 考点 。更换 一个行 程开关 后 ，
现象依 旧。
（ ）回参考点的轴和方向地址信号 Ｇ０ Ｇ ０ ２ １ ０～ １ ２置
为 “ （ １ ＋Ｘ．Ｏ Ｊ Ｇ…） 。 ”
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Ｆ Ｎ Ｃ数控 系统增 量式 编码返 回参 考点 方式 的动 ＡＵ 作过程及相应参数如下 ： （ ）选择回零方式 Ｒ Ｆ （ ４ ． ）手 动返 回参考点 １ Ｅ Ｇ ３７ 选择信 号 Ｚ Ｎ置 为 “ ” 同 时 Ｇ ３０ （ １ 、Ｇ ３ ２ Ｒ １ ４ ． ＭＤ ） ４ ．
触摸屏相连接 ，连接方式都是 以太 网。初次连接 时触摸
般是伺 服电动机的运行频率区域与机床的固有频率区重 合 ，形成共振而表现成剧烈的振动。由于该加工中心经过
屏总是显示 “ Ｏ Ｕ ＩＡ Ｎ Ｅ Ｒ Ｒ Ｃ ＭＭ ＮＣ ￣Ｏ Ｒ Ｏ ”，即 “ 通信错
误 ” 。
搬迁后重装，其固有频率可能发生改变， 故形成了共振。 处理 ：建议客户修改参数＃２８ ２３。 该参数的作用是设定 “ 共振 频率” ，如果机床 的安
数控机床回参考点故障分析与排除过程论文
数控机床回参考点的故障分析与排除过程摘要:本文针对数控机床回参考点故障的常见类型,通过分析回参考点的方式以及回参考点故障的排除方法,并以实例分析排除故障,使大家了解数控机床回参考点的故障分析及排除方法。
关键词:数控机床回参考点故障排除0 引言数控机床回参考点就是我们常说的机床回零点。
数控机床的参考点是机床厂家设定的(一般是接近机床各坐标轴的正极限位置)通常是不能改变的,通过机床正确回参考点,cnc系统才能确定机床的原点位置。
数控机床的原点是数控生产厂家设定在机床上的一个固定点,作为机床调整的基准点。
回参考点的操作是数控机床重要的功能环节之一,但由于操作频繁,在这个过程中常会遇到各种问题,若回参考点出现故障,将无法进行程序加工,回参考点的位置不准确,将影响到加工精度,甚至出现撞车事故。
因此,掌握回参考点常见故障的分析及诊断方法是非常必要的。
1 返回参考点的方式数控机床回参考点时根据检测元件的不同分绝对脉冲编码器方式和增量脉冲编码器方式两种,使用绝对脉冲编码器作为反馈元件的系统,由于系统断电后位置检测装置靠电池来维持坐标值实际位置的记忆,所以在机床安装调试后的正常使用过程中,只要绝对脉冲编码器的后备电池有效,机床开机不必再进行回参考点操作。
而使用增量脉冲编码器的系统,由于系统断电后,工件坐标系的坐标值就失去记忆,所以机床每次开机后都必须先进行回参考点操作,通过参考点来确定机床的坐标原点,建立正确的机床坐标系。
另外机床在按下急停开关后以及机床出现故障并修复后都需要进行一次返回参考点的操作。
回参考点方式一般有如下五种:1.1 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,因栅格法是采用脉冲编码器或光栅尺发出的栅格信号来确定脉冲参考点的,所以当轴部挡块压下零点开关后,系统开始查询脉冲编码器或光栅尺发出的基准信号,当该信号出现时,便控制回参考点坐标轴制动停止。
此时所处位置便是数控机床坐标系的参考点。
数控机床返回参考点控制及常见故障诊断
长沙航空职业技术学院毕业论文设计题目：数控机床返回参考点的控制及常见故障诊断所在系别：航空机械制造工程系专业名称：数控设备应用与维护所在班级：数控设备应用与维护0901班学生姓名：**指导教师：***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：数控机床返回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；与返回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：159****5961电话：*************邮箱：******************数控教研室2011年10月目录摘要 (4)绪论 (5)第一章数控机床返回参考点的必要性 (6)第二章数控机床返回参考点的原理及常见方式 (8)2.1 增量栅格法（挡块式）回参考点原理 (9)2.2 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 (20)4.1 可编程控制器（PMC）简介 (20)4.2 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 (20)5.2 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............ 错误!未定义书签。
数控机床返回参考点常见故障分析
如上述测量的值在规定范围内，说明： 如上述测量的值在规定范围内，说明：
1）减速开关及接线不良，活更换减速开关 或重新接线 2）减速挡块位置不正确，重新调整减速挡块 3）进给伺服电动机内装编码器不良，拆开伺服电动机内 装编码器进行清洗，检查连接电缆及电缆的插座是否 良好 4）全闭环检测装置不良或有灰尘及油污，清洗光栅尺的 长光栅 5）如果只是每天早上首先开机出现，则更换系统的备份 电池 6）伺服放大器或者系统主板不良，则更换不良部件
2、机床能够正常执行返回参考点操作，但 参考点位置出现随机偏差
出现上述测速量超差的原因及处理方法： 1）伺服电动机与丝杠联结松动，紧固伺服电动 机与丝杠的联轴节。 2）丝杠螺母副间隙过大，调整丝杠螺母副的间 隙或者更换整套丝杠螺母副 3）丝杠两端固定或支撑的轴承间隙过大或不良， 调整丝杠两端的轴承间隙或更换轴承
数控机床返回参考点常见故障分析
主要内容： 1、数控执行返回参考点控制中
出现超程报警 2、机床能够正常执行返回参考 点操作，但参考点位置出现随 机偏差 3、机床参考点绝对位置丢失报 警（#300）
1、数控执行返回参考点控制中出现超程报 警
1、机床执行返回参考点控制中出现超程报警 （1）机床返回参考点过程中无减速动作或者一 直以减速移动故障原因 1）减速开关及接线不良 2）减速开关与挡块位置不当 3）减速开关信号系统的I/O接口故障 4）系统本身不良
故障的诊断： 通过系统PMC状态监控画面，检查机床在返回 参考点控制过程中信号是否正常，如果信号不 变化，则为减速开关不良。如果信号变化正常， 则为系统本身故障
（2）机床返回参考点过程中有减速动作 故障原因： 1）机床离参考点位置太近 2）减速挡块与机床超程保护开关太近 3）系统一转信号不良 故障的诊断与处理
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数控机床回参考点方式及故障分析
摘要：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。
本文分析了数控机床几种回参考点的方法及回参考点常见的故障。
关键词：数控机床参考点编码器减速开关
0引言
目前大多数的数控机床采用增量式编码器作为位置检测装置，系统断电后位置检测装置靠电池来维持坐标值的记忆，但只记忆机床断电前的坐标值而不是机床的实际位置，所以机床首次启动系统后，要进行返回参考点操作，使系统的位置记数与脉冲编码器的零位脉冲同步，机床就需要回参考点。
机床执行回参考点操作具有以下优点：
（１）系统通过参考点来确定机床的原点位置，以正确建立机床坐标系；
（２）可以消除丝杠间隙的累计误差及丝杠螺距误差补偿对加工的影响。
１.机床返回参考点的几种方式
（１）回参考点的Ｚ脉冲方式（零脉冲方式）
手动回原点时，回原点轴先以参数设置的快速速度Ｆr向原点方向移动，当原点减速撞块压下原点减速开关时，伺服电动机减速至由参数设置的接近原点速度F1继续向前移动；当减速撞块释放减速开关后，数控系统检测到编码器发出的第一个栅点或零标志信号时，归零轴停止，此停止点即为机床参考点，如图1所示。
图１
（２）回参考点的“＋、－”方式
回原点轴先以快速进给速度Ｆr向原点方向移动，当原点减速开关被减速撞块压下时，回原点轴制动到速度为零，再以接近原点速度F1向相反方向移动；当减速撞块释放原点接近开关后，数控系统检测到反馈元件（如编码器）发出的第一个栅点回零标志信号时，回零轴停止，该点即机床原点，如图2所示。
图２
（３）回参考点的“＋、－、＋”方式
回原点时，回原点轴先以快速进给速度Ｆr向原点方向移动，当减速撞块压下减速开关时，回归原点轴制动到速度为零，再向相反方向以Ｆ1速度微动；当减速撞块释放减速开关时，归零轴又反向以Ｆ1速度沿原快速进给方向移动；当减速撞块再次压下减速开关时，归零轴仍以接近原点速度Ｆ1前移；减速撞块释放减速开关后，数控系统检测到第一个栅点或零标志信号时，归零轴停止，机床原点随之确立，如图３所示。
图３
２.机床回参考点常见故障
（1）机床回不了参考点：机床开机回不了参考点，产生故障的可能原因如下：
①系统参数设置错误：排除方法是重新设置系统参数。
②零脉冲不良引起故障：零脉冲不良会导致回零时找不到零脉冲，原因可能是编码器及接线故障或系统轴板故障。
排除方法是检查接线板卡及对编码器进行清洗或更换。
③减速开关损坏或短路：减速开关损坏或短路会造成不能产生减速信号。
排除方法是维修或更换减速开关。
④机械误差：机械误差包括导轨平行度、导轨与压板面平行度、导轨与丝杠一平行度超差等。
排除方法是对机床重新进行调整。
⑤检测元件被污染。
当采用全闭环控制时光栅尺沾了油污，不能采集信号应清洗光栅尺。
（2）机床回参考点找不到零点故障：机床能回参考点，但找不到零点，故障的可能原因有：
①减速挡块位置不正确：减速挡块距离限位开关位置不当，行程过短引起的。
应合适调整减速挡块位置排除故障。
②零脉冲不良：编码器回零找不到零脉冲，应对编码器进行清洗或更换来解决问题。
③减速开关损坏或短路、线路或机械故障：减速开关受油污和铁屑影响不能良好动作或线路有断路时应对减速开关进行维修或更换，对线路进行更换。
（3）回参考点位置随机性变化故障
①零脉冲受到干扰：应检查反馈电缆屏蔽连接是否正确，接地是否良好，脉冲编码的电缆是否布置合理。
②编码器的供电电压过低：检查脉冲编码器线路板上电源电压是否在规定范围，调整主板上的输出电压值。
③电动机与丝杠的联轴器松动：排除方法是坚固或更换联轴器。
④电动机扭矩过低或由于伺服调节不良，引起跟踪误差过大：可以通过调节伺服参数，改变其运动特性。
⑤滚珠丝杠间隙过大：调整滚珠丝杠螺母副轴向间隙来进行优化。
（4）回参考点后原点漂移或参考点发生螺距偏移
①参考点单个脉冲偏移故障：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距过近，这时参考点往往会发生单个螺距偏移。
排除方法是调整减速开关或挡块的位置，使机床轴开始减速的位置大概处在一个栅距或一个螺距的中间位置。
②参考点发生多个螺距偏移：可能的原因是参考点减速信号不良，减速挡块固定不良引起寻找零脉冲的初始点发生了漂移。
排除方法是重新固定减速挡块及对码盘进行清洗以保证减速信号有效。
3.总结
通过对数控机床回参考点的及常见故障分析可以帮助维修人员快速排除故障提高工作效率。
参考文献：
[1]朱仕学．数控机床系统故障诊断与维修[Ｍ]北京；清华大学出版社，2007．
[2]韩鸿鸾．数控机床维修实例[Ｍ]北京；中国电力出版社，2006．。