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fanuc數控機床機械原點的設置及回零常見故障分析

當前大多數數控機床均采用通過減速檔塊的方式回零，但誼方式在日常使用中故障率卻艱高，有時甚至出現機械原點的丟失。本文以FANUC系統的臺中精機VCENTER-70加工中心為例淺析了數控機床機械原點的設置方法，并對該類數控機床常見回零故障的各種形式式進行了分析與總結。

機械原點是機床生產廠家在生產機床時任機床上設置的一個物理位置，可以使控制系統和機床能夠同步，從而建立起一個用于測量機床運動坐標的起始位置點，通常也是程序坐標的參考點。大多數數控機床在開機后都需要回零即回機械原點的操作。本文以FANUC系統的臺中精機VCENTER-70加工中心為例淺析了數控機床機械原點的設置方法，并對此類數控機床常見回零故障的各種形武進行了分析與總結。

1 機械原點設置

1.1 機械原點丟失的原因

臺中精機生產的VCENTER-70加工中心采用增量編碼器作為機床位置的檢測裝置。系統斷電后，工件坐標系的坐標值就會失去記憶，盡管靠電池能夠維持坐標值的記憶，但只是記憶機床斷電前的坐標值而不是機床的實際位置，所以機床首次開機后要進行返回參考點操作。而當系統斷電遇到電池沒電或特殊情況失電時，就會造成機械原點的丟失．從而使機床回參考點失敗而無法正常工作。此時機床會產生。#306 n軸電池電壓0#的報警信息，并且還會產生機械坐標丟失報警。#300第n軸原點復位要求”(n代指X、Y、Z)。

1.2 機械原點的設置

在通常情況下，設置數控機床機械原點的方法主要有以下兩種：1)手動使X、Y、Z三軸超程印利用三軸的極限位置選擇機械原點。2)利用各坐標軸的伺服檢溯反饋系統提供相應基準脈沖來選擇機床參考點即機械原點。由于第一種方法是機床廠家通常建議的也是較為簡便和實用的方法．因此本文在此詳細介紹第1種做法。以X軸為例，設置步驟如下：

(1)將機床操作面板上的方式選擇開關設定為MDI方式。

(2)按下機床MDI面板上的功能鍵[OFS/SET]數次，進入設定畫面。

(3)將寫參數中的0改為1，由此，系統進入了參數可寫狀態。此時機床出現。SWO 100參數寫入開關處于打開”的報警信息。忽略這條報警信息，設置完參數后改回為0即可。

(4)按下功能鍵lsYSTEM】，進入系統參數鍵面。通過參數搜索找到參數1815(如表l 所示)通常情況下，X軸的#4APZ或#5 APC會顯示為0，若不為0就將其設定為0。

(5)找到參數1320，此參數為存儲各軸正向行程的坐標值。將其X軸的正向行程設定為最大值999999。目的是讓X軸的正向軟限位位置值大于其正向硬限位的位置值。

(6)將方式選擇開關打到手輪方式，然后搖動手輪使工作臺碰及X軸的正向限位檔塊，此時機床會出現“#500+X過行程”報警。

(7)按下MDI面板上的[POS]功能鍵．進入機床坐標顯示鍵面。打開相對坐標顯示鍵面，按下X+[起源]使X軸的相對坐標值變為0。

(8)按下機床操作面板上的【超程釋放】并搖動手輪至X-6．5的位置。

(9)再次找到參數1815，將X軸的#4APZ或#5 APC都設定為1。

最后重啟數控系統，完成X軸的機械原點設置。

Y軸和Z軸的機械原點設置方法與X軸相同，三軸的機械原點都設定好后重新打開寫參數設定鍵面，將其設定為0。此時機床的報警信息全部消失，完成了加工中心的機械原點設置。

FANUC數控機床機械原點的設置及回零常見故障分析

利用基準脈沖設定機床零點。

在通常情況下，閉環系統直線的光柵尺每隔50mm就會產生一個基準脈沖，但也會有一些特殊的直線光柵尺，它會每隔20mm就產生一個基準脈沖。對于閉環系統中的旋轉編碼器來說，產生的基準脈沖距離要比直線光柵尺小很多，比如只有6mm。由于這個基準脈沖在機床上經常會被選定為致控系統計數的基準．因此通過修改機床里的參數就可以將這個基準點的值設定為0，從而使這個點成為機床的參考點也就是機床的機械原點。

1.3 設置機械原點時的注意事項

(1)設置前要檢查各坐標軸上要否安裝有機床回零的微動開關，且各微動開關的位置是否適合。

(2)在第一個基準脈沖驗出之前，必順保證該坐標軸到了需要降速的距離上了。而這個降速距離就是所選速度的滯后誤差值。

(3)由于使用的是編碼器．故兩個基準脈沖之間的距離會很小，所以在回機床零點時，速度要低一些，從而使滯后誤差不會高于這個值的500。

(4)由于各坐標軸回機床機械原點時的速度是由機床的相應參效決定的．因此在設置這些參數時要注意．確保機床回零速度合適。

(5)倘若機床在回零點時壓住了微動開關，那么就必須通過手輪或是手動的方式操作數控機床坐標軸，強制其退出微動開關并退到離微動開關較遠的位置，然后再次執行各坐標軸回參考點的操作。

2 機床回零常見故障分析及處理

2.1 機床開機后不能回零故障分析及處理

(1)可能系統參數設置有誤。解決方法是仔細檢查各個相關參數，必要時重設參數。

(2)零脈沖不良導致的故障。零脈沖不良就會使回零時找不到零脈沖，引起的原因可能是系統軸板故障或是編碼器及接線出現故障。解決方法是對編碼器進行更換或清洗，檢查線路及系統軸板是否有問題。

(3)有可能減速開關短路或是已經損壞。這種故障會導致減速信號不能產生。解決方法是檢查減速開關的線路，對減速開關進行維修，必要時更換減速開關。

(4)可能檢測元件已被污染。在全閉環控制的系統中，若光柵尺沾有油污，就不能采集到信號。解決方法是清洗光柵尺。

2.2 機床回零時找不到零點位置故障分析及處理

(1)減速開關有可能已經損壞或受污，也可能是線路短路或斷路。解決方法就是及時對減速開關進行清理維修，必要時更換減速開關。檢查線路連接情況．及時發現問題并解決。

(2)可能是減速檔塊所處位置不準確。解決方法是調整減速檔塊到限位開關的距離，避免兩者行程過小引發此故障。

2.3 機床回零后的位置與零點位置發生螺距偏移故障分析及處理

引起這一故障可能的原因是產生柵格信號的時刻與減速信號從斷開到接通的時刻太接近了，再加上存在的傳動誤差，就使得機床回零過程中工作臺碰到減速開關時，剛好錯過了柵格信號，所以只能等到脈沖編碼器再轉過一周以后才能找到下一個柵格信號。故而出現了此類故障。具體分析如下：

在減速開關的信號從斷開恢復到接通狀態時，隨即便出現了柵格信號，也就是晚柵格信號處在門臨界點上(如圖1a所永)。這樣一來，機械部分的熱變形，減速開關出現“通”、“斷”信號的重復精度誤差都會導致零點發生位置偏離的故障(如圖1b所示)。解決方法足可適當的闊整減速檔塊所處的位置，從而使零點位置與工作臺停止的位置重合(如圖1c所示)。也可以采用修改柵格偏移量的方法，使產生柵格信號的時劃離減速信號從斷開到接通時刻的距離是柵格信號產生周期的一半，就可消除此故障(如圖1d所示)。


圖1故障分析及鱗決方法示意囤

2.4 機床幽零位置隨機性變化故障分析及處理

(1)脈沖編碼器的供電電壓太低。解決方法是調整從主板上輸出的電壓值，同時查看編碼器線路板上的電源電壓是否已到了合適的范圍。

(2)伺服調節不良．從而引起跟蹤誤差偏大。解決方法足修改伺服參數。

(3)滾珠絲杠間隙偏大或絲杠與電動機的聯軸器出現了松動。解決的方法是對演珠絲杠螺母剮的間隙進行調整及優化，對聯軸器進行緊周或更換。

(4)零詠沖受到干擾。解決的方法是檢查脈沖編碼器的電纜布置是否合理，反饋電纜萍蔽是否連接無誤。

3 結語

掌握數擰機床原點的設置方法和常見回零故障處理方式對于解決生產實踐中的機床回零故障具有很好的指導作用。但值得說明的是故障觀象與故障原因并非是一一對應的，有可能是幾種原困引起的。因此在維修時要根據機床的實際情況，結合實踐經驗和維修手冊逐一檢查排除假象，找到故障起因并予以排除。


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