摘  要: 介紹了數控加工中心（增量式編碼器反饋裝置）實際生產使用中，返回參考點的幾個故障現象并進行了故障原因分析，給出了診斷過程以及解決問題的辦法。通過對典型故障的詳細描述，便于維修人員理解，并為解決該類故障提供參考。

關鍵詞：數控機床 返回參考點 故障 診斷

返回參考點（回零）故障是數控機床常見的故障之一，直接影響機床使用。一般有以下幾種形式：

（1）手動回零時不減速，并伴隨超程報警；

（2）手動回零有減速動作，但減速后軸運動不停止直至 90#  報警——伺服軸找不到零點；

（3）手動回零方式下根本沒有軸移動。

下面就工作中的幾個故障的現象及分析、排除的過程對回零故障加以說明。

1  、自動回零正常，手動返回參考點出現 90#報警

1.1  故障現象

數控龍門鏜銑床 FANUC16i M  系統(tǒng)，半閉環(huán)控制，每天開機手動返回參考點時 X  軸偶爾會出現90#報警，找不到參考點，返回參考點時工作臺有減速動作，但是一旦手動回參考點**，重復用 G28 方式回零沒有任何問題。

1.2  分析判定

大多數機床制造商設置在手動返回參考點時，尋找并讀取 PCZ  信號（物理柵格信號）建立參考點，而在 G28  方式下使用計數器清零的方式返回參考點，不尋找物理柵格信號。

伺服軸在通常的運動時，位置環(huán)和速度環(huán)主要PCA/*PCA,PCB/*PCB  以及格雷碼信號，而僅在尋找參考點的時候才采集 PCZ  信號，另外由于 PCZ 是窄脈沖，所以在同樣的污染條件下，有時候PCA/*PCA，PCB/*PCB  可以正常工作，但是 PCZ信號已經達不到門檻電壓，或波形嚴重失真。造成脈沖編碼器或光柵尺其它信號可以正常工作，唯獨“柵格”信號不好的原因，如圖 1 所示。

圖 1   編碼器反饋信號波形圖

1.3  維修過程

從故障描述來看重點應該檢查一轉信號。首先采用*簡便易行的方法，檢查反饋電纜，用萬用表電阻擋測量電纜兩端通斷，結果沒有問題。

接下來更換脈沖編碼器，將 X  軸編碼器與另一個可以回參考點的軸（Y  軸）編碼器互換，結果沒有任何變化，即：X  軸仍然不能夠每次找到零點，而 Y  軸回零正常，說明脈沖編碼器良好。之后更換伺服放大器，仍然沒有效果。說明相關的硬件均已更換，仍然沒有找到故障點。

仔細分析大型機床的結構，發(fā)現 X  軸反饋電纜拖鏈距離伺服放大器有 50  余米，初步判斷可能是由于信號衰減造成的一轉信號不好，*后將 5V  及0V  線腳與電纜中多余的備用線并聯(lián)加粗，降低線間電阻，提高信號幅值，*終排除了故障。

注意 FANUC  α  系列驅動的反饋裝置采用的是高速串行傳送，用傳統(tǒng)的示波器無法觀測波形，所以更多的是采用替代法或者借助系統(tǒng)界面診斷排查故障。

2 、 找不到零點，出現 90#報警故障

2.1  故障現象

辛辛那提 T30 加工中心，采用 FANUC 11M  系統(tǒng)，全閉環(huán)，Z  軸手動返回參考點時找不到零點。

2.2  故障分析

當選擇了回參考點方式后，按下某個軸的方向按鈕，如果機床能夠快速向參考點方向移動時，則說明方式選擇信號通過 PMC  接口通知了 CNC。此后如果沒有減速現象出現，并且還伴隨超程報警，則說明減速開關信號*DECn  沒有通知到 CNC，這時請關注下面兩個環(huán)節(jié)：一是減速開關進油或進水，信號失效，I/O  單元之前就沒有信號；二是減速開關 OK，但 PMC  診斷畫面沒有反應，雖然信號已經輸入到系統(tǒng)接口板，但由于 I/O  接口板或輸入模塊已經損壞。

FANUC  數控系統(tǒng)尋找參考點一般是在減速開關抬起后尋找**個一轉信號或物理柵格，此時如果一轉信號或物理柵格信號缺失，則就會出現 90#報警——找不到參考點?？赡艿脑蛴校?

（1）編碼器或光柵尺被污染，如進水進油。

（2）反饋信號線或光柵適配器受外部信號干擾。

（3）反饋電纜信號衰減。

（4）編碼器或光柵尺接口電路故障、器件老化。

（5）伺服放大器接口電路故障。

這些情況都是維修中常遇到的現象，分析這一故障的關鍵點是“一轉信號”或“柵格信號”。數控系統(tǒng)一旦找到這一信號，返回參考點即告完成。

2.3   維修過程

由于該機床是全閉環(huán)控制，所以物理柵格位置是在光柵上面，工作重點應該放在光柵上。將光柵用無水酒精擦干凈后可以找到零點，但是，信號時有時無，**比率占到 70%左右，仍舊不能滿足正常生產要求，初步判斷原參考點柵格有損傷，由于光柵尺的柵格是由一定間距的多個柵格組成的，具體讀取哪一個柵格作為零點，取決于減速檔塊的位置和減速開關信號的觸發(fā)。往往某一個柵格損壞了，其他柵格卻完好無損，所以將減速檔塊前移一個（或n  個）柵格位置，手動回零**。

注意這時候的參考點已經和機床出廠時的完全不同，換刀用的**參考點和工件零點已經改變了，所以維修人員一定要將這些點重新調整.

3  、回零不穩(wěn)定故障

3.1  故障現象

某森精機數控車床 FANUC 21T  系統(tǒng)，增量回零方式，Z  返回參考點可以完成，不報警，但偶爾會差一個絲杠螺距。

3.2  故障分析

這種現象是數控機床非常典型的故障之一。其原因是減速檔塊位置距離柵格位置太近或太靠近參考點時，處于一種“臨界狀態(tài)”，導致了離散誤差。

由于觸電開關信號通、斷的精度比較差，所以信號觸發(fā)的時間不很準確，當信號來早時，就找到柵格①。當信號來遲時，就找到信號②，如圖 2所示?；蛘邥r而找到柵格②，時而找到柵格③，如圖  3 所示。

圖 2   離散誤差 1

圖 3    離散誤差 2

3.3 解決方案

（1）調整檔塊位置。

（2）通過參數 1850#柵格偏移量，調整柵格位置處于合理位置。調整檔塊的具體調整方法：

(1)手動返回參考點。

(2)選擇診斷畫面，讀取診斷號 0302  的值。（0302  的含義——從檔塊脫離的位置到讀取到**個柵格信號時的距離）

(3)紀錄參數 1821  的值，1821#參數中設定的是參考計數器容量。

(4)微調減速檔塊，使診斷號 0302  中的值等于1821  設定值的一半。（1/2 柵格）

(5)之后，一面多次重復進行手動回參考點，一面確認診斷號 0302  上顯示的值每次為 1/2  柵格左右，而且變化幅度不大。

4、數控車床回零不準確故障

4.1  故障現象

某數控車床，FANUC 0i-TB  數控系統(tǒng)，半閉環(huán)，增量編碼器。X  軸每次回零點位置不準確，但是不 發(fā)生報警，誤差沒有規(guī)律，有時 3mm  左右，有時 7mm 左右。操作者每天開機回零點后通過刀補校正工件零點，在不關機的情況下加工尺寸準確。但是一旦關電，重新回零后，工件坐標尺寸不準確，實際上是零點不準確。

4.2  故障分析

這種故障很少發(fā)生，一般是由于柵格位置不穩(wěn)定所造成。增量編碼器返回零點實際上是在找到物 理柵格后，再移動一個 “偏移量”后形成的柵格停止作為零點，這個經過偏移后的柵格實際上是電氣柵格，那么電氣柵格是由一組溢出脈沖發(fā)出的，每相隔一定容量值產生一個溢出脈沖。這個容量值是通過參數 1821“參考計數器容量”決定的。當參考計數器容量設置錯誤，電氣柵格的“溢出”是不規(guī)律的，從而造成每次回零不準。

4.3   維修過程

查看參數 1821—參考計數器容量設置值為3600，核算設置是否正確，測量 X  軸絲杠螺距為10  mm，并且確認電機與絲杠的傳動鏈是直連的，對于 10  mm  直連絲杠，參考計數器容量應設置10000，表明原參數設置錯誤。修改參考計數器容量值后，X  軸回零正常。

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