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      摘 要：FANUC 數(shù)控立式加工中心故障修理過程，設(shè)備增量式編碼器返回參考點的工作原理，設(shè)備不回參考點故障的原因和排除方法。
 
      關(guān)鍵詞：加工中心；參考點；機床原點；編碼器
 
      0 前言
 
      配置 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)的機床可以實現(xiàn)增量式編碼器返回參考點，絕對值編碼器返回參考點和距離式編碼器返回參考點等幾種方式。目前大多數(shù)數(shù)控機床采用增量式編碼器作為位置檢測元件，系統(tǒng)斷電后，工件坐標系坐標值就失去記憶，所以機床開機后要進行返回坐標系參考點操作。
 
      1 、數(shù)控機床參考點與機械原點的去別及作用
 
      參考點作為工件坐標系的原始參照點，機床參考點確定后各工件坐標系隨之確立。機械原點是基本機械坐標系的基準點，機械部件一旦裝配完畢，機械原點隨之確立。電氣原點是以機床檢測反饋元件發(fā)出的柵點信號或零標志信號確立的參考點。為了使電氣原點到機械原點的距離用一個原點偏移量參數(shù)進行設(shè)罩。這個重合的點就是機床原點。
 
      對于數(shù)控機床，一旦參考點確立后，有 3 個功能即可生效。
   
      ①機械零點（#1240 參數(shù)值）、坐標系零點（G54）。②可使螺距補償功能生效，用于消除絲杠間隙的累積誤差及絲桿螺距誤差對加工的影響。③可使數(shù)控機床行程軟限位功能生效即修改參數(shù)#1300 行程檢測。
 
      2 、數(shù)控機床回參考點方式
 
      現(xiàn)代數(shù)控機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，因而機床在每次開機后都必須首先進行回參考點的操作，以確定機床的坐標原點，尋棧參考點主要與零點開關(guān)、編碼器或者光柵尺的零點脈沖有關(guān)，一般有 2 種方式。
 
     （1）軸向預(yù)定方向快速運動，壓下零點開關(guān)后減速向前繼續(xù)運動，直到數(shù)控系統(tǒng)收到第一個零點脈沖軸停止遠動，數(shù)控系統(tǒng)自動設(shè)定坐標值。在這種方式下，停機時軸恰好壓在零點開關(guān)上，如果采用自動回參考點，軸的運動方向與上述的預(yù)定方向相反，離開零點后，軸再反向運行，當又壓上零點開關(guān)后，PLC 產(chǎn)生減速信號，使數(shù)控準備接收第一個零點脈沖，以確定參考考點。

      （2）軸快速按預(yù)定方同運動，壓上零點開關(guān)后，反向減速運動，當又脫離零點開關(guān)后，數(shù)控系統(tǒng)接收到第一個零點脈沖確定參考點，在這種方式下停機時，軸恰好壓在零點開關(guān)上，當自動回參考點時，軸運動方向與上述的預(yù)定方向相反，離開零點開關(guān)后，PLC 產(chǎn)生減速信號，使數(shù)控系統(tǒng)在接收到第一個零點脈沖時確認參考點。
  
      采用何種方式運行，系統(tǒng)都是通過 PLC 的程序編制和數(shù)控系統(tǒng)的機床參數(shù)設(shè)定來決定，軸的運動速度也是由機床參數(shù)#1425 設(shè)定的，數(shù)控系統(tǒng)回參考點的過程是 PLC 系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)配合完成的，由數(shù)控系統(tǒng)給出回參考點的命令（軸和方向地址信號 G100～102），然后軸按預(yù)定的方向運動，壓上零點開關(guān)X1009.0～X1009.3（或離開零點開關(guān)）后 PLC 向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出減速信號 G196，數(shù)控系統(tǒng)按照預(yù)定的方向減速運動，由測量系統(tǒng)接收零點脈沖，接收到第一個脈沖后，再找到第一個電氣柵格點參數(shù) #1850 電子?xùn)鸥顸c偏移量，設(shè)定坐標值。所有的軸都找到參考點后，將發(fā)出參考點回零結(jié)束信號（F094）和參考點確立信號（F120），回參考點的過程結(jié)束。
 
       3 、回不了參考點的故障原因與維修實例介紹
 
      數(shù)控機床開機后回不了參考點的故障一般有以下幾種情況，一是由零點開關(guān)出現(xiàn)問題，PLC 沒有產(chǎn)生減速信號。二是編碼器或光柵尺的零點脈沖出現(xiàn)問題。三是數(shù)控系統(tǒng)的測量板出現(xiàn)問題，沒有接收到零點脈沖。
 
     3.1 南通 714 立式數(shù)控銑床加工中心，X 軸不能回參考點
 
     啟動數(shù)控機床 X 軸返回參考點操作，按回零鍵時有減速現(xiàn)象，在尋找機床參考點時出現(xiàn)急停報警，導(dǎo)致 X 軸無法返回參考點。該數(shù)控機床配置 FANUC-0iA 系統(tǒng)，X 軸在返回參考點時產(chǎn)生硬限位報警，返回參考點失敗，經(jīng) PLC 梯形圖診斷，Y 軸在回參考點操作時減速信號 X1009.0 由“1-0-”，少了一步減速信號再次變?yōu)?ldquo;1”的過程。更換一個行程開關(guān)后故障依舊，說明減速開關(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為工時的振動或撞擊使兩者之間位置發(fā)生改變。當數(shù)控機床回參考點減速后就碰到硬限位擋鐵造成超程報警。
 
      打開數(shù)控機床 X 軸外護罩，找到 X 軸限位擋塊卸下來，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，應(yīng)先用手輪上下移動來確定是否和行程開關(guān)的觸點相對應(yīng)，安裝完后應(yīng)在低速擋位回參考點確認。系統(tǒng)參數(shù) #1320、#1321 用于調(diào)整各軸正負軟行程參數(shù)。硬限位開關(guān)、零點開關(guān)、零點限位擋鐵和硬限位擋鐵位置見圖 1。
  
                   
  
                               圖 1 開關(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
 
      數(shù)控機床 Y 軸返回參考點時，坐標值過零后產(chǎn)生軟限位報警。參數(shù) #1300 第 6 位設(shè)定“0”時，機床上電后執(zhí)行上次存儲的行程限位，所以機床在未回參考點之前軟限位有效。將參數(shù) #1320的 Y 軸正向軟限位參數(shù)增大后，返回參考點產(chǎn)生超程報警。經(jīng) l/O狀態(tài)表診斷，Y 軸減速信號 X1009.1 在返回參考點操作時能由“1-0-1”跳變，說明減速開關(guān)正常。懷疑 Y 軸減速信號在經(jīng)過“1-0-1”跳變，剛好錯過了編碼器發(fā)出的一轉(zhuǎn)零脈沖信號，在尋找第2 個脈沖信號時碰到硬限位開關(guān)造成超程報警。檢查參數(shù) #1850電子?xùn)鸥顸c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 后開機運行，Y 軸返回參考點正常。
 
      3.3 系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生死機現(xiàn)象無法自動返回參考點
 
     南通立式數(shù)控銑床加工中心，因經(jīng)常發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)死機現(xiàn)象，將機床系統(tǒng)重裝后。發(fā)現(xiàn)此機床各軸手動返回參考點時，點軸選通按鍵后無法自動返回參考點，此前點軸選通按鍵后可以自動返回參考點。在 REF 方式下按回參考點鍵（按“X+”、“Y+”、“Z+”鍵）坐標軸不能連續(xù)運動回參考點，后發(fā)現(xiàn)必須一直按著軸選通才能返回參考點。
 
     用 FANUC 的狀態(tài)表去查各個地址的狀態(tài)，根據(jù)這些地址，在 PLC 梯形圖中查找控制返回參考點的梯形圖，在圖中找出是哪些結(jié)點完成回參考點連續(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 坐標軸的地址是 X30.4（方向移動），通過此地址在 PMC 梯形圖中查到是接通 G100.0 線圈（回參考點的軸和方向地址），查看哪些結(jié)點是完成 G100.0 接通后保持的，發(fā)現(xiàn)當按下“X+”坐標軸鍵，梯形圖中 X30.4 閉 1 合，G100.0 線圈接通，松開 X 坐標軸鍵，觸點 X30.4 斷開，G100.0 線圈也斷開。說明這個點動控制回路不能自鎖，不能自鎖的原因是k1.1 是斷開的。
 
     查看 k 地址參數(shù)表中發(fā)現(xiàn) k1.1 為“0”狀態(tài)，可能是因為在傳輸過程中造成參數(shù)丟失。將 k1.1 改為“1”狀態(tài)，k1.1 接通。再按各軸選通鍵，實現(xiàn)機床自動回零。
 
     4 、結(jié)論
  
     首先知道數(shù)控機床返回參考點工作方式和動作過程，根據(jù)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象判斷哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，將重點放在檢查返回參考點的行程開關(guān)、檢測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)會觀察 NC、PMC 及 I/O 接口電路的狀態(tài)指示信號。對機床返回參考點的工作原理應(yīng)有更進一步的掌握，以便在工作過程中快速分析判斷故障，直至排除故障。