加工中心回参考点及其故障诊断 点击：7978 | 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：2006-02-18 23:37:00
19楼
本人不才，也发表一下观点，
1，首先，本论坛斑竹不是刘岩利先生吗？什么时候换斑竹拉？
2，上述文章著者不知道是那里人，如果是日本人，也就那么样拉，毕竟小日本中文基础不好，可以原谅，如果是中国人，好像是不是有点对国语生疏？
3，开个玩笑，“激情如火”可真是名副其实，一个园点问题，用的上那么样样大片的做文章吗？简单点不是更好，无非就是一个机械开关用来通知系统减速，同时，通知系统开始对Z相脉冲做计数，收到码盘Z相脉冲信号，系统则指令电机停机，这个Z相脉冲对应的位置，也就是停机的位置就是绝对零位吗（严格讲，应该还是有误差的，就看这个误差是否能接受）。
4，前面讲过，既然机械开关只是对系统提供一个参考点，就是从这点开始，电机减速，同时开始接受Z相脉冲，所以，根本不需要考虑机械原点与“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。”这个问题。事实上也没有人考虑，而且也没有办法考虑，因机械开关每次产生的位置信号严格讲是没有什么重现性的。
5，样样一大片文章，我就不一一挑毛病拉，免得在工控网上出现“馒头与凯歌”现象，只对最后一点案例说说，“联轴器六只紧定螺钉都出现松动”只要有点伺服控制理论的人都知道，这个问题，不是原点问题，联轴器松动，伺服根本就不可能再存在精度控制拉，与原点有什么关系，相反如果是全闭环，原点通常是不会发生问题的，但加工精度肯定没有保证，如果是半闭环，伺服电机电机断的原点位置是不会有任何问题的，至于负载停在什么地方，因联轴器松动，已经没有任何保证，如果松动严重，工作都无法工作拉，还提什么加工精度，什么零位。
6，总体感觉，是不是有点哗众取宠，误人子弟？刘兄不发表一点意见？
1，首先，本论坛斑竹不是刘岩利先生吗？什么时候换斑竹拉？
2，上述文章著者不知道是那里人，如果是日本人，也就那么样拉，毕竟小日本中文基础不好，可以原谅，如果是中国人，好像是不是有点对国语生疏？
3，开个玩笑，“激情如火”可真是名副其实，一个园点问题，用的上那么样样大片的做文章吗？简单点不是更好，无非就是一个机械开关用来通知系统减速，同时，通知系统开始对Z相脉冲做计数，收到码盘Z相脉冲信号，系统则指令电机停机，这个Z相脉冲对应的位置，也就是停机的位置就是绝对零位吗（严格讲，应该还是有误差的，就看这个误差是否能接受）。
4，前面讲过，既然机械开关只是对系统提供一个参考点，就是从这点开始，电机减速，同时开始接受Z相脉冲，所以，根本不需要考虑机械原点与“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。”这个问题。事实上也没有人考虑，而且也没有办法考虑，因机械开关每次产生的位置信号严格讲是没有什么重现性的。
5，样样一大片文章，我就不一一挑毛病拉，免得在工控网上出现“馒头与凯歌”现象，只对最后一点案例说说，“联轴器六只紧定螺钉都出现松动”只要有点伺服控制理论的人都知道，这个问题，不是原点问题，联轴器松动，伺服根本就不可能再存在精度控制拉，与原点有什么关系，相反如果是全闭环，原点通常是不会发生问题的，但加工精度肯定没有保证，如果是半闭环，伺服电机电机断的原点位置是不会有任何问题的，至于负载停在什么地方，因联轴器松动，已经没有任何保证，如果松动严重，工作都无法工作拉，还提什么加工精度，什么零位。
6，总体感觉，是不是有点哗众取宠，误人子弟？刘兄不发表一点意见？
发表于：2006-02-19 05:32:00
20楼
"刘兄不发表一点意见？"
那我就发表一点意见。首先向老宋澄清一下，激情如火确系工孔网斑竹。而且，严格说起来，象我这样的，是兼职、客串的斑竹，激情如火可以算专职的、正式的斑竹了。
这个帖子的内容，直接说，不是给老宋您这样的人看的。在这个论坛上，还是有很多新手的，（经常有帖子问基础问题，甚至基本概念的）。这个帖子是给新手扫盲用的。从这个目的来说，这个帖子还是很不错的，其中有些可以商榷的不很严谨之处，不过，那个初中生学物理的时候，不也是从经典物理开始，虽然经典物理学在很多方面已经被证明是不精确的，但是，也不能一开始就给中学生讲质量是没谱的，时空是可变的。如果真这么讲，学生一定晕菜。
说到中文水平，即使在文学论坛上，也一样是有大量拗口长句、语法结构混乱、代词指代不明等等的东西出现，在工控网上，能把意思说清楚就够了。现在买本专业书籍，又有几个真的是中文没有问题的？
那我就发表一点意见。首先向老宋澄清一下，激情如火确系工孔网斑竹。而且，严格说起来，象我这样的，是兼职、客串的斑竹，激情如火可以算专职的、正式的斑竹了。
这个帖子的内容，直接说，不是给老宋您这样的人看的。在这个论坛上，还是有很多新手的，（经常有帖子问基础问题，甚至基本概念的）。这个帖子是给新手扫盲用的。从这个目的来说，这个帖子还是很不错的，其中有些可以商榷的不很严谨之处，不过，那个初中生学物理的时候，不也是从经典物理开始，虽然经典物理学在很多方面已经被证明是不精确的，但是，也不能一开始就给中学生讲质量是没谱的，时空是可变的。如果真这么讲，学生一定晕菜。
说到中文水平，即使在文学论坛上，也一样是有大量拗口长句、语法结构混乱、代词指代不明等等的东西出现，在工控网上，能把意思说清楚就够了。现在买本专业书籍，又有几个真的是中文没有问题的？
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