加工中心回参考点及其故障诊断 点击：7991 | 回复：69
发表于：2005-10-31 14:05:00
楼主
所谓加工中心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。每台机床可以有一个参考原点，也可以据需要设置多个参考原点，用于自动刀具交换（ATC）或自动拖盘交换（APC）等。参考点作为工件坐标系的原始参照系，机床参考点确定后，各工件坐标系随之建立。
所谓机械原点，是基本机械坐标系的基准点，机械零部件一旦装配完毕，机械原点随即确立。所谓电气原点，是由机床所使用的检测反馈元件所发出的栅点信号或零标志信号确立的参考点。为了使电气原点与机械原点重合，必须将电气原点到机械原点的距离用一个设置原点偏移量的参数进行设置。这个重合的点就是机床原点。在加工中心使用过程中，机床手动或者自动回参考点操作是经常进行的动作。不管机床检测反馈元件是配用增量式脉冲编码器还是绝对式脉冲编码器，在某些情况下，如进行ATC或APC过程中，机床某一轴或全部轴都要先回参考原点。
按机床检测元件检测原点信号方式的不同，返回机床参考点的方法有两种。一种为栅点法，另一种为磁开关法。在栅点法中，检测器随着电机一转信号同时产生一个栅点或一个零位脉冲，在机械本体上安装一个减速撞块及一个减速开关后，数控系统检测到的第一个栅点或零位信号即为原点。在磁开关法中，在机械本体上安装磁铁及磁感应原点开关，当磁感应原点开关检测到原点信号后，伺服电机立即停止，该停止点被认作原点。栅点方法的特点是如果接近原点速度小于某一固定值，则伺服电机总是停止于同一点，也就是说，在进行回原点操作后，机床原点的保持性好。磁开关法的特点是软件及硬件简单，但原点位置随着伺服电机速度的变化而成比例地漂移，即原点不确定。
目前，几乎所有的机床都采用栅点法。
使用栅点法回机床原点的几种情形如下：
1． 使用增量检测反馈元件的机床开机后的第一次回机床原点；
2． 使用绝对式检测反馈元件的机床安装后调试时第一次机床开机回原点；
3． 栅点偏移量参数设置调整后机床第一次手动回原点。
按照检测元件测量方式的不同分为以绝对脉冲编码器方式归零和以增量脉冲编码器方式归零。在使用绝对脉冲编码器作为测量反馈元件的系统中，机床调试前第一次开机后，通过参数设置配合机床回零操作调整到合适的参考点后，只要绝对脉冲编码器的后备电池有效，此后的每次开机，不必进行回参考点操作。在使用增量脉冲编码器的系统中，回参考点有两种模式，一种为开机后在参考点回零模式各轴手动回原点，每一次开机后都要进行手动回原点操作；另一种为使用过程中，在存储器模式下的用G代码指令回原点。
使用增量式脉冲编码器作为测量反馈元件的机床开机手动回原点的动作过程一般有以下三种：
１．手动回原点时，回原点轴先以参数设置的快速进给速度向原点方向移动，当原点减速撞块压下原点减速开关时，伺服电机减速至由参数设置的原点接近速度继续向前移动，当减速撞块释放原点减速开关后，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。
２．回原点轴先以快速进给速度向原点方向移动，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，在以接近原点速度向相反方向移动，当减速撞块释放原点接近开关后，数控系统检测到检测反馈元件发出的第一个栅点或零标志信号时，回零轴停止，该点即机床原点。
３．回原点时，回原点轴先以快速进给速度向原点方向移动，当原点减速撞块压下原点减速开关时，回归原点轴制动到速度为零，再向相反方向微动，当减速撞块释放原点减速开关时，归零轴又反向沿原快速进给方向移动，当减速撞块再次压下原点减速开关时，归零轴以接近原点速度前移，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。
使用增量式检测反馈元件的机床开机第一次各伺服轴手动回原点大多采用撞块式复归，其后各次的原点复归可以用G代码指令以快速进给速度高速复归至第一次原点复归时记忆的参考点位置。
进一步从数控系统控制过程来分析机床原点的复归，机床在回机床原点模式下，伺服电机以大于某一固定速度的进给速度向原点方向旋转，当数控系统检测到电机一转信号时，数控系统内的参考计数器被清零。如果通过参数设置了栅点偏移量，则参考计数器内也自动被设定为和栅点偏移量相等的值。此后，参考计数器就成为一个环行计数器。当计数器对移动指令脉冲计数到参考计数器设定的值时被复位，随着一转信号的出现产生一个栅点。当减速撞块压下原点减速开关时，电机减速到接近原点速度运行，撞块释放原点减速开关后，电机在下一个栅点停止，产生一个回原点完成标志信号，参考位置被复位。电源开启后第二次返回原点，由于参考计数器已设置，栅点已建立，因此可以直接返回原点位置。使用绝对检测反馈元件的机床第一次回原点时，首先数控系统与绝对式检测反馈元件进行数据通信以建立当前的位置，并计算当前位置到机床原点的距离及当前位置到最近栅点的距离，将计算值赋给计数器，栅点被确立。
当加工中心回参考点出现故障时，首先由简单到复杂进行检查。先检查原点减速憧块是否松动，减速开关固定是否牢固，开关是否损坏，若无问题，应进一步用百分表或激光测量仪检查机械相对位置的漂移量，检查减速撞块的长度，检查回原点起始位置、减速开关位置与原点位置的关系，检查回原点模式，是否是在开机后的第一次回原点，是否采用绝对脉冲编码器，伺眼电机每转的运动量、指令倍比及检测倍乘比，检查回原点快速迸给速度的参数设置、接近原点速度的参数设置及快速进给时间常数的参数设置是否合适，检查系统是全闭环还是半闭环，检查参考计数器设置是否适当等。
回原点故障现象及诊断调整步骤如下：
1．机床回原点后原点漂移检查是否采用绝对脉冲编码器，如果采用，诊断及调整步骤见使用绝对脉冲编码器的机床回原点时的原点漂移；若是采用增量脉冲编码器的机床，应确定系统是全闭环还是半闭环，若为全闭环系统，诊断调整步骤见全闭环系统中的原点偏移；若为半闭环系统，用百分表或激光测量仪检查机械相对位置是否漂移。若不漂移，只是位置显示有偏差，检查是否为工件坐标系偏置无效。在机床回原点后，机床CRT位置显示为一非零值，该值取决于某些诸如工件坐标系偏置一类的参数设置。若机械相对位置偏移，确定偏移量。若偏移量为一栅格，诊断方法见原点漂移一栅点的处理步骤。若漂移量为数个脉冲，见原点漂移数个脉冲的诊断步骤。否则检查脉冲数量和参考计数器的值是否匹配。如不匹配，修正参考计数器的值使之匹配；如果匹配，则脉冲编码器坏，需要更换。
２．使用绝对脉冲编码器的机床回原点时的原点漂移首先检查并重新设置与机床回原点有关的检测绝对位置的有关参数，重新再试一次回原点操作，若原点仍漂移，检查机械相对是否有变化。如无漂移，只是位置显示有偏差，则检查工件坐标偏置是否有效；若机械位置偏移，则绝对脉冲编码器故障。
3．全闭环系统中的原点漂移先检查半闭环系统回原点的漂移情况，如果正常，应检查电机一转标志信号是否由半闭环系统提供，检查有关参数设置及信号电缆联接。如参数设置正常，则光栅尺等线性测量元件不良或其接口电路故障。如参数设置不正确，则修正设置重试。
4．原点漂移一个栅点先减小由参数设置的接近原点速度，重试回原点操作，若原点不漂移，则为减速撞块太短或安装不良。可通过改变减速撞块或减速开关的位置来解决，也可通过设置栅点偏移改变电气原点解决。当一个减速信号由硬件输出后，到数字伺服软件识别这个信号需要一定时间，因此当减速撞块离原点太近时软件有时捕捉不到原点信号，导致原点漂移。 如果减小接近原点速度参数设置后，重试原点复归，若原点仍漂移，可减小‘快速进给速度或快速进给时间常数的参数设置，重回原点。若时间常数设置太大或减速撞块太短，在减速撞块范围内，进给速度不能到达接近原点速度，当接近开关被释放时，即使栅点信号出现，软件在未检测进给速度到达接近速度时，回原点操作不会停止，因而原点发生漂移。 若减小快进时间常数或快速进给速度的设置，重新回原点，原点仍有偏移，应检查参考计数器设置的值是否有效，修正参数设置。
5．原点漂移数个脉冲 若只是在开机后第一次回原点时原点漂移，则为零标志信号受干扰失效。为防止噪声干扰，应确保电缆屏蔽线接地良好，安装必要的火花抑制器，不要使检测反馈元件的通信电缆线与强电线缆靠
发表于：2007-11-11 23:02:00
46楼
支持李统的观点:
"zq408: 机床原点和机械原点不是一个概念。
机床的机械原点是唯一的，但是，机床原点可以不唯一。"
机床原点应该说成"机床参考点"较为适宜,而对一个特定的伺服轴而言,机床参考点则可以有多个,但要先建立起第一参考点,然后定义第二参考点\第三参考点\...的位置.不过参考点是相对机械原点位置而言的一个特定位置,它的建立应该具有良好的可重复性,如此就不必去寻找真正的机械原点的位置了.机械原点是机床厂家定义的一个重要的空间坐标位置,它与参考点具有确定的相互坐标位置关系,而且机械原点是每台机床必定具有的,只是其坐标位置不一定不一定非得象参考点那样是在床身上方便由狗"碰触"的位置上.
"zq408: 机床原点和机械原点不是一个概念。
机床的机械原点是唯一的，但是，机床原点可以不唯一。"
机床原点应该说成"机床参考点"较为适宜,而对一个特定的伺服轴而言,机床参考点则可以有多个,但要先建立起第一参考点,然后定义第二参考点\第三参考点\...的位置.不过参考点是相对机械原点位置而言的一个特定位置,它的建立应该具有良好的可重复性,如此就不必去寻找真正的机械原点的位置了.机械原点是机床厂家定义的一个重要的空间坐标位置,它与参考点具有确定的相互坐标位置关系,而且机械原点是每台机床必定具有的,只是其坐标位置不一定不一定非得象参考点那样是在床身上方便由狗"碰触"的位置上.
发表于：2007-11-14 08:43:00
47楼
请教各位高手：我们的数控车床用发拿科系统，在操作中发生下列情况，机床上电后执行回参考点，然后开始加工，有时就会发生刀具位置变动的现象，这时再执行回参考点操作，会看到机床的参考点坐标（绝对坐标）已改变，而相对坐标有时会有很小的变化。断电后，重启，回参考点，故障会消失。再具体一点就是，当我们发现刀具位置偏离编程位置时（偏离很大），再回参考点后，刀具的位置用目测，应该是回到了原来的位置；但系统显示的绝对位置发生了变化；而相对位置则很少变化。具体记录如下：上电后，机床回零显示的绝对位置是 X213.744 Y525.100 显示的相对位置分别是零。当发现刀具偏移编程位置后，回参考点，系统显示的绝对位置是 X440.290 Y313.470 相对位置分别是0.002、0.008。（这两个数值每次不同，但不会超过0.01）在这种情况下断电再上电，系统仍显示绝对位置 X213.744 Y525.100，几乎每次都是这样的结果。就此我们请教了厂家的技术人员，他先告诉我们上电后不要回参考点，但未解决问题，后他们来人变更了机床参数（据说是1815号），并要求我们在操作中仍不能回参考点！我们问原因，厂方告诉我们参数不是原因，而我们的操作不当是主要原因，但哪里不当厂方人员未做进一步说明。后来，机床稳定工作了一段时间，又发生了类似的问题，不过这次的一些现象让人更不可理解！具体过程如下：我们在前一天正常加工后关机的情况下，再开机加工时（我们的零件在此工序有三个工步，使用三个不同的程序、三把不同的刀具，但用同一个坐标系“G54”。），前两个工步都正常，但到第三个工步时，刀具在X、Y方向上都发生了偏移，我们只好重新对刀（仅对第三工步时使用的刀），然后加工，一切都又正常了，并在接下来加工的另外几个零件和第二天的加工中保持同样的状态。我们查看了“1815”参数，X、Y相同：APC 1 APZ 1 OPT 0。这是什么问题？是不是我们在操作中有什么问题？
发表于：2007-11-15 01:16:00
48楼
to cdd88: APC=1 使用绝对值编码器(0则指使用增量编码器)
APZ=1 机床坐标位置与绝对编码器检测到的位置一致.表明已经正确建立起机床参考点
OPTx=0未使用分离式位置编码器(1代表使用了)
APC=1,是绝对值编码器,暂时不回原点倒也可以,但总不能永远不回次原点吧!?还是要厂家再想想办法吧.毕竟是他们的设备,自己更清楚.
"相对位置分别是0.002、0.008。（这两个数值每次不同，但不会超过0.01）"-----这种情况很难说.不知你的加工程序是如何做工件零点偏置的?是否使用了G10指令,如使用了,最好再配合G11指令成对使用,只单独使用G10可能就会出现"系统显示的绝对位置是 X440.290 Y313.470 "而不是"X213.744 Y525.100 "的现象.另外是否使用子程序调用?子程序返回格式是否正确?都要仔细查看一下.
APZ=1 机床坐标位置与绝对编码器检测到的位置一致.表明已经正确建立起机床参考点
OPTx=0未使用分离式位置编码器(1代表使用了)
APC=1,是绝对值编码器,暂时不回原点倒也可以,但总不能永远不回次原点吧!?还是要厂家再想想办法吧.毕竟是他们的设备,自己更清楚.
"相对位置分别是0.002、0.008。（这两个数值每次不同，但不会超过0.01）"-----这种情况很难说.不知你的加工程序是如何做工件零点偏置的?是否使用了G10指令,如使用了,最好再配合G11指令成对使用,只单独使用G10可能就会出现"系统显示的绝对位置是 X440.290 Y313.470 "而不是"X213.744 Y525.100 "的现象.另外是否使用子程序调用?子程序返回格式是否正确?都要仔细查看一下.
发表于：2007-11-15 11:52:00
52楼
首先第一，每次回原点相对坐标都有偏差而且是不稳定的说明机械上已经有问题出现。做个试验模式打到手动位置也就是标记上有个小手的位置做一个连续返回原点的程序，X、Y轴同时来回做，看相对坐标是否有变化，绝对坐标不要管他。从25%开始到100%甚至120%逐档的实验是否有变化。你的回原点绝对坐标变化是你的刀具补偿造成出现故障后直接就回了原点刀具补偿没取消，不要管他。
第二，参数1815的设置应于出厂参数为准，原始参数表应同在出厂资料里面，如有遗失问原厂要应该有原始底件的。1815的参数是不能随意设置的。决定了使用绝对编码器还是相对编码器，决定了机床是使用全闭环的还是使用半闭环的决定了精度级别。改变了就有出现问题可能。全闭环和半闭环是一个判断故障的很重要的一个要数。等待你的维修过程回复。
第二，参数1815的设置应于出厂参数为准，原始参数表应同在出厂资料里面，如有遗失问原厂要应该有原始底件的。1815的参数是不能随意设置的。决定了使用绝对编码器还是相对编码器，决定了机床是使用全闭环的还是使用半闭环的决定了精度级别。改变了就有出现问题可能。全闭环和半闭环是一个判断故障的很重要的一个要数。等待你的维修过程回复。
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