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       摘要：FANUC 數(shù)控立式加工中心故障修理過(guò)程，設(shè)備增量式編碼器返回參考點(diǎn)的工作原理，設(shè)備不回參考點(diǎn)故障的原因和排除方法。
 
        關(guān)鍵詞：加工中心；參考點(diǎn)；機(jī)床原點(diǎn)；編碼器
 
 
        0 前言
 
        配置FANUC 數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)增量式編碼器返回參考點(diǎn)， 絕對(duì)值編碼器返回參考點(diǎn)和距離式編碼器返回參考點(diǎn)等幾種方式。目前大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用增量式編碼器作為位置檢測(cè)元件，系統(tǒng)斷電后，工件坐標(biāo)系坐標(biāo)值就失去記憶，所以機(jī)床開(kāi)機(jī)后要進(jìn)行返回坐標(biāo)系參考點(diǎn)操作。
 
        1、 數(shù)控機(jī)床參考點(diǎn)與機(jī)械原點(diǎn)的去別及作用
 
        參考點(diǎn)作為工件坐標(biāo)系的原始參照點(diǎn)， 機(jī)床參考點(diǎn)確定后各工件坐標(biāo)系隨之確立。機(jī)械原點(diǎn)是基本機(jī)械坐標(biāo)系的基準(zhǔn)點(diǎn)，機(jī)械部件一旦裝配完畢，機(jī)械原點(diǎn)隨之確立。電氣原點(diǎn)是以機(jī)床檢測(cè)反饋元件發(fā)出的柵點(diǎn)信號(hào)或零標(biāo)志信號(hào)確立的參考點(diǎn)。為了使電氣原點(diǎn)到機(jī)械原點(diǎn)的距離用一個(gè)原點(diǎn)偏移量參數(shù)進(jìn)行設(shè)罩。這個(gè)重合的點(diǎn)就是機(jī)床原點(diǎn)。
 
        對(duì)于數(shù)控機(jī)床，一旦參考點(diǎn)確立后，有3 個(gè)功能即可生效。
 
        ①機(jī)械零點(diǎn)（#1240參數(shù)值）、坐標(biāo)系零點(diǎn)（G54）。
        ②可使螺距補(bǔ)償功能生效， 用于消除絲杠間隙的累積誤差及絲桿螺距誤差對(duì)加工的影響。
        ③可使數(shù)控機(jī)床行程軟限位功能生效即修改參數(shù)#1300 行程檢測(cè)。
 
        2 、數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)方式
 
        現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床一般都采用增量式旋轉(zhuǎn)編碼器或增量式光柵尺作為位置反饋元件， 因而機(jī)床在每次開(kāi)機(jī)后都必須首先進(jìn)行回參考點(diǎn)的操作，以確定機(jī)床的坐標(biāo)原點(diǎn)，尋棧參考點(diǎn)主要與零點(diǎn)開(kāi)關(guān)、編碼器或者光柵尺的零點(diǎn)脈沖有關(guān)，一般有2 種方式。
 
        （1）軸向預(yù)定方向快速運(yùn)動(dòng)，壓下零點(diǎn)開(kāi)關(guān)后減速向前繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，直到數(shù)控系統(tǒng)收到第一個(gè)零點(diǎn)脈沖軸停止遠(yuǎn)動(dòng)，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)定坐標(biāo)值。在這種方式下， 停機(jī)時(shí)軸恰好壓在零點(diǎn)開(kāi)關(guān)上，如果采用自動(dòng)回參考點(diǎn)，軸的運(yùn)動(dòng)方向與上述的預(yù)定方向相反，離開(kāi)零點(diǎn)后，軸再反向運(yùn)行，當(dāng)又壓上零點(diǎn)開(kāi)關(guān)后，PLC 產(chǎn)生減速信號(hào)，使數(shù)控準(zhǔn)備接收第一個(gè)零點(diǎn)脈沖，以確定參考考點(diǎn)。
 
        （2）軸快速按預(yù)定方同運(yùn)動(dòng)，壓上零點(diǎn)開(kāi)關(guān)后，反向減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)又脫離零點(diǎn)開(kāi)關(guān)后，數(shù)控系統(tǒng)接收到第一個(gè)零點(diǎn)脈沖確定參考點(diǎn)，在這種方式下停機(jī)時(shí)，軸恰好壓在零點(diǎn)開(kāi)關(guān)上，當(dāng)自動(dòng)回參考點(diǎn)時(shí)，軸運(yùn)動(dòng)方向與上述的預(yù)定方向相反，離開(kāi)零點(diǎn)開(kāi)關(guān)后，PLC 產(chǎn)生減速信號(hào)，使數(shù)控系統(tǒng)在接收到第一個(gè)零點(diǎn)脈沖時(shí)確認(rèn)參考點(diǎn)。
 
        采用何種方式運(yùn)行，系統(tǒng)都是通過(guò)PLC 的程序編制和數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床參數(shù)設(shè)定來(lái)決定， 軸的運(yùn)動(dòng)速度也是由機(jī)床參數(shù)#1425 設(shè)定的， 數(shù)控系統(tǒng)回參考點(diǎn)的過(guò)程是PLC 系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)配合完成的，由數(shù)控系統(tǒng)給出回參考點(diǎn)的命令（軸和方向地址信號(hào)G100～102）， 然后軸按預(yù)定的方向運(yùn)動(dòng)， 壓上零點(diǎn)開(kāi)關(guān)X1009.0～X1009.3（或離開(kāi)零點(diǎn)開(kāi)關(guān)）后PLC 向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出減速信號(hào)G196，數(shù)控系統(tǒng)按照預(yù)定的方向減速運(yùn)動(dòng)，由測(cè)量系統(tǒng)接收零點(diǎn)脈沖，接收到第一個(gè)脈沖后，再找到第一個(gè)電氣柵格點(diǎn)參數(shù)#1850 電子?xùn)鸥顸c(diǎn)偏移量，設(shè)定坐標(biāo)值。所有的軸都找到參考點(diǎn)后，將發(fā)出參考點(diǎn)回零結(jié)束信號(hào)（F094）和參考點(diǎn)確立信號(hào)（F120），回參考點(diǎn)的過(guò)程結(jié)束。
 
        3 、回不了參考點(diǎn)的故障原因與維修實(shí)例介紹
  
        數(shù)控機(jī)床開(kāi)機(jī)后回不了參考點(diǎn)的故障一般有以下幾種情況，一是由零點(diǎn)開(kāi)關(guān)出現(xiàn)問(wèn)題，PLC 沒(méi)有產(chǎn)生減速信號(hào)。二是編碼器或光柵尺的零點(diǎn)脈沖出現(xiàn)問(wèn)題。三是數(shù)控系統(tǒng)的測(cè)量板出現(xiàn)問(wèn)題，沒(méi)有接收到零點(diǎn)脈沖。
 
        3.1 南通714 立式數(shù)控銑床加工中心，X 軸不能回參考點(diǎn)
 
        啟動(dòng)數(shù)控機(jī)床X 軸返回參考點(diǎn)操作，按回零鍵時(shí)有減速現(xiàn)象，在尋找機(jī)床參考點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)急停報(bào)警，導(dǎo)致X 軸無(wú)法返回參考點(diǎn)。該數(shù)控機(jī)床配置FANUC-0iA 系統(tǒng)，X 軸在返回參考點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生硬限位報(bào)警，返回參考點(diǎn)失敗，經(jīng)PLC 梯形圖診斷，Y 軸在回參考點(diǎn)操作時(shí)減速信號(hào)X1009.0 由“1-0-”，少了一步減速信號(hào)再次變?yōu)?ldquo;1”的過(guò)程。更換一個(gè)行程開(kāi)關(guān)后故障依舊，說(shuō)明減速開(kāi)關(guān)正常。經(jīng)檢查零限位與硬限位擋鐵塊， 發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床Z軸的零限位和硬限位擋塊距離太近，懷疑X 軸限位擋塊的位置是因?yàn)楣r(shí)的振動(dòng)或撞擊使兩者之間位置發(fā)生改變。當(dāng)數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)減速后就碰到硬限位擋鐵造成超程報(bào)警。
 
        打開(kāi)數(shù)控機(jī)床X 軸外護(hù)罩， 找到X 軸限位擋塊卸下來(lái)，調(diào)整硬限位擋塊與零限位擋塊之間的距離即可。應(yīng)先安裝零限位擋塊，再安裝硬限位擋塊。擋塊安裝時(shí)，應(yīng)先用手輪上下移動(dòng)來(lái)確定是否和行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)相對(duì)應(yīng)， 安裝完后應(yīng)在低速擋位回參考點(diǎn)確認(rèn)。系統(tǒng)參數(shù)#1320、#1321用于調(diào)整各軸正負(fù)軟行程參數(shù)。硬限位開(kāi)關(guān)、零點(diǎn)開(kāi)關(guān)、零點(diǎn)限位擋鐵和硬限位擋鐵位置見(jiàn)圖1。

                                                             圖1 開(kāi)關(guān)、擋鐵、限位位置圖
  

        3.2 南通600立式數(shù)控銑床加工中心Y 軸不能返回參考點(diǎn)
 
        數(shù)控機(jī)床Y軸返回參考點(diǎn)時(shí)， 坐標(biāo)值過(guò)零后產(chǎn)生軟限位報(bào)警。參數(shù)#1300第6位設(shè)定“0”時(shí)，機(jī)床上電后執(zhí)行上次存儲(chǔ)的行程限位，所以機(jī)床在未回參考點(diǎn)之前軟限位有效。將參數(shù)#1320的Y軸正向軟限位參數(shù)增大后，返回參考點(diǎn)產(chǎn)生超程報(bào)警。經(jīng)l/O狀態(tài)表診斷，Y 軸減速信號(hào)X1009.1 在返回參考點(diǎn)操作時(shí)能由“1-0-1”跳變，說(shuō)明減速開(kāi)關(guān)正常。懷疑Y軸減速信號(hào)在經(jīng)過(guò)“1-0-1”跳變，剛好錯(cuò)過(guò)了編碼器發(fā)出的一轉(zhuǎn)零脈沖信號(hào)，在尋找第2個(gè)脈沖信號(hào)時(shí)碰到硬限位開(kāi)關(guān)造成超程報(bào)警。檢查參數(shù)#1850電子?xùn)鸥顸c(diǎn)偏移量，Y軸柵格偏移量為零， 將此參數(shù)Y軸的柵格偏移量由零改為4.5 mm后開(kāi)機(jī)運(yùn)行，Y軸返回參考點(diǎn)正常。
 
        3.3 系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生死機(jī)現(xiàn)象無(wú)法自動(dòng)返回參考點(diǎn)
 
        南通立式數(shù)控銑床加工中心，因經(jīng)常發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)死機(jī)現(xiàn)象，將機(jī)床系統(tǒng)重裝后。發(fā)現(xiàn)此機(jī)床各軸手動(dòng)返回參考點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)軸選通按鍵后無(wú)法自動(dòng)返回參考點(diǎn)， 此前點(diǎn)軸選通按鍵后可以自動(dòng)返回參考點(diǎn)。在REF 方式下按回參考點(diǎn)鍵（按“X+”、“Y+”、“Z+”鍵）坐標(biāo)軸不能連續(xù)運(yùn)動(dòng)回參考點(diǎn)，后發(fā)現(xiàn)必須一直按著軸選通鍵才能返回參考點(diǎn)。
 
        用FANUC 的狀態(tài)表去查各個(gè)地址的狀態(tài)，根據(jù)這些地址，在PLC 梯形圖中查找控制返回參考點(diǎn)的梯形圖，在圖中找出是哪些結(jié)點(diǎn)完成回參考點(diǎn)連續(xù)操作的，以便并判斷故障產(chǎn)生原因。用FANUC 的狀態(tài)表查X 坐標(biāo)軸的地址是X30.4（方向移動(dòng)），通過(guò)此地址在PMC 梯形圖中查到是接通G100.0 線圈（回參考點(diǎn)的軸和方向地址）， 查看哪些結(jié)點(diǎn)是完成G100.0 接通后保持的，發(fā)現(xiàn)當(dāng)按下“X+”坐標(biāo)軸鍵，梯形圖中X30.4 閉1 合，G100.0線圈接通，松開(kāi)X 坐標(biāo)軸鍵，觸點(diǎn)X30.4 斷開(kāi)，G100.0 線圈也斷開(kāi)。說(shuō)明這個(gè)點(diǎn)動(dòng)控制回路不能自鎖，不能自鎖的原因是k1.1 是斷開(kāi)的。
 
        查看k 地址參數(shù)表中發(fā)現(xiàn)k1.1 為“0”狀態(tài)，可能是因?yàn)樵趥鬏斶^(guò)程中造成參數(shù)丟失。將k1.1改為“1”狀態(tài)，k1.1 接通。再按各軸選通鍵，實(shí)現(xiàn)機(jī)床自動(dòng)回零。
   
        4 結(jié)論
 
        首先知道數(shù)控機(jī)床返回參考點(diǎn)工作方式和動(dòng)作過(guò)程， 根據(jù)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象判斷哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問(wèn)題， 將重點(diǎn)放在檢查返回參考點(diǎn)的行程開(kāi)關(guān)、檢測(cè)元件編碼器以及接口電路的工作狀態(tài)上。掌握了解FANUC 的狀態(tài)表、PMC 梯形圖，學(xué)會(huì)觀察NC、PMC 及I/O 接口電路的狀態(tài)指示信號(hào)。對(duì)機(jī)床返回參考點(diǎn)的工作原理應(yīng)有更進(jìn)一步的掌握， 以便在工作過(guò)程中快速分析判斷故障，直至排除故障。