數(shù)控機(jī)床在正常工作時，必須對機(jī)床各數(shù)控軸建立一個原點固定不變的機(jī)床坐標(biāo)系，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床一般都采用增量式的光電編碼器和增量式的光柵尺作為位置檢測反饋元件，當(dāng)機(jī)床斷電后就失去了對各坐標(biāo)位置的記憶，因此在每次開機(jī)后都必須首先讓各坐標(biāo)軸回到機(jī)床一個固定點，重新建立機(jī)床坐標(biāo)系，這一固定點就是機(jī)床坐標(biāo)系的原點或零點，也稱機(jī)床參考點。使機(jī)床回到這一固定點的操作稱回參考點操作。能否正確地返回參考點將會影響到零件的加工質(zhì)量。以下對回參考點方式及常見故障加以闡述。
1、回參考點方式
數(shù)控機(jī)床回參考點的方式，因數(shù)控系統(tǒng)類型和機(jī)床生產(chǎn)廠家而異。就一般數(shù)控機(jī)床而言，回參考點方式主要有使用脈沖編碼器（或光柵尺）的柵格法和使用磁感應(yīng)開關(guān)的磁開關(guān)法兩種。磁開關(guān)法因有定位漂移而較少應(yīng)用，常用的是柵格法。
采用柵格法時，脈沖編碼器（或光柵尺）隨伺服電機(jī)一起轉(zhuǎn)動，伺服電機(jī)每轉(zhuǎn)過一定角度通常為l周），脈沖編碼器便產(chǎn)生1個零標(biāo)志信號，即每2個零標(biāo)志信號間相應(yīng)機(jī)床坐標(biāo)軸移動1個選定距離，將該距離按一定份數(shù)等分，則每一等分為柵格間距。
采用柵格方式時，可通過移動?xùn)鸥駚淼蛘麉⒖键c位置。位置檢測裝置隨伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生柵點或零標(biāo)志位信號，在機(jī)床本體上安裝一個減速撞塊（運(yùn)動部件上）及一個減速開關(guān)（固定部件上）。當(dāng)啟動機(jī)床參考點搜索后，相應(yīng)數(shù)控軸會以設(shè)置的參考點搜索方向和較快速度運(yùn)動，當(dāng)減速撞塊壓下減速開關(guān)時，伺服電機(jī)減速并繼續(xù)向參考點運(yùn)行。當(dāng)減速撞塊離開減速開關(guān)后，減速開關(guān)釋放，數(shù)控系統(tǒng)檢測到的第一個柵點或零標(biāo)志位信號時，坐標(biāo)軸制動為零，然后再前移參考點偏移量（機(jī)床參數(shù)設(shè)定）而停止，所停位置即為機(jī)床參考點，此時伺服電機(jī)停轉(zhuǎn)，坐標(biāo)軸定位，機(jī)床屏幕上相應(yīng)坐標(biāo)軸上的讀數(shù)為零。在數(shù)控機(jī)床制造時，機(jī)床參考點經(jīng)過調(diào)試確定后，為方便用戶觀察，一般由制造商在各坐標(biāo)軸相對運(yùn)動部件上牢靠打上對應(yīng)的兩個醒目的紅箭頭，以便用戶確認(rèn)每次開機(jī)后回參考點操作的正確性。
2、回參考點的故障分析與診斷
手動回參考點操作是建立機(jī)床坐標(biāo)系的前提，絕大多數(shù)數(shù)控機(jī)床開機(jī)后的第一動作一般都是手動操作回參考點。若回參考點出現(xiàn)故障將無法進(jìn)行程序加工，回參考點的位置不準(zhǔn)確將影響到加工精度，甚至出現(xiàn)撞車事故。分析和排除回參考點故障的問題是非常必要的。機(jī)床回參考點故障一般來說有以下幾種情況：
2.1 返回參考點時機(jī)床停止位置與參考點位置不一致
2.1.1 停止位置偏離參考點一個柵格間距
多數(shù)情況足II|減速撞塊安裝位置不正確或減速撞塊太短所致。檢驗方法是：先減小由參數(shù)設(shè)置的接近參考點的速度，若重試結(jié)果正常了，則通過重新調(diào)整撞塊位置或減速開關(guān)位置，或適當(dāng)增加撞塊長度即可將此故障解決。也可通過設(shè)置柵點偏移量改變電氣原點的方法來解決。這是由于當(dāng)一個減速信號由硬件輸出后，數(shù)字伺服軟件識別這個信號需要一定時問。因此當(dāng)減速撞塊離參考點太近時，軟件有時捕捉不到參考點信號，導(dǎo)致參考點偏離。
如果重試緒果仍舊偏離，可減小快速進(jìn)給速度或快速進(jìn)給時間常數(shù)的參數(shù)設(shè)置，重回參考點。這是由于時間常數(shù)設(shè)置太大或減速撞塊太短，在減速撞塊范圍內(nèi)，進(jìn)給速度不能達(dá)到接近參考點速度。當(dāng)開關(guān)被釋放時，即使柵格信號出現(xiàn)，軟件檢測出進(jìn)給速度未達(dá)到接近參考點速度，回參考點操作也不會停止，因而發(fā)生參考點偏離。
如上述辦法用過后仍有偏離，則應(yīng)檢查參考汁數(shù)器設(shè)置的值是否有效，修正參數(shù)設(shè)置。
這種故障經(jīng)常發(fā)生在更換伺服電機(jī)或松動調(diào)整過電動機(jī)與數(shù)控軸滾珠絲杠相連的聯(lián)軸器的修理時或在加工工件時，總是發(fā)生穩(wěn)定的位移誤差，而且正好等于絲杠的螺距。
2.1.2 停止位置產(chǎn)生隨機(jī)偏差，沒有規(guī)律性
造成這種故障的主要原因是外界干擾，如屏蔽地連接不良，檢測反饋元件的通信電纜與電源電纜是否靠得太近；脈沖編碼器的電源電壓是否過低；脈沖編碼器是否損壞；數(shù)控系統(tǒng)的主印刷電路板是否不良；伺服電機(jī)與工作臺聯(lián)軸器連接是否松動；伺服軸電路板或伺服放大器板是否不良等。在排除此類故障時，應(yīng)有開闊的思路和足夠的耐心，逐個原因進(jìn)行檢查、排除，直到消除故障。
2.1.3 停止位置產(chǎn)生微小誤差
多數(shù)故障原因為電纜或連接器接觸不良，或因主印刷電路板及速度控制單元工作性能不良，造成位置偏量過大。此時，需要有針對性地檢查。
2.2 機(jī)床不能正常返回參考點且有報警
可針對報警信息，查看機(jī)床說明書。其主要原因足回參考點減速開關(guān)產(chǎn)生的信號或零標(biāo)志位脈沖信號失效（包括信號未產(chǎn)生或在傳輸處理中丟失）。如采用脈沖編碼器作位置檢測裝置，則表現(xiàn)為脈沖編碼器的每轉(zhuǎn)的基準(zhǔn)信號（零標(biāo)志位信號）沒有輸入到CNC，其原因常常是因為脈沖編碼器斷線或脈沖編碼器的連接電纜抽頭斷線。另外，返回參考點時，機(jī)床開始移動點距參考點太近也會產(chǎn)生此類報警故障。因此，建議在每次執(zhí)行回參考點前，先將各數(shù)控軸用電子手輪或手動移動鍵移至該軸負(fù)行程內(nèi)，再執(zhí)行回參考點操作。
排除方法可采用先外后內(nèi)和信號跟蹤法。所謂的外，是指安裝在機(jī)床上的撞塊和參考點開關(guān)，可以用CNC系統(tǒng)PLC接口的I/O狀態(tài)指示直接觀察信號的有無；所謂的內(nèi)，是指脈沖編碼器中的零標(biāo)志位或光柵尺上的零標(biāo)志位，可采用示波器檢測零標(biāo)志位脈沖信號。
2.3 機(jī)床在返回參考點過程中數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)“NOT READY”（未準(zhǔn)備好）狀態(tài)且無報警
首先檢查外部條件是否滿足要求，如壓力和溫度等；檢查伺服系統(tǒng)是否有熔絲燒斷和斷路器跳閘；檢查電動機(jī)的熱開關(guān)是否跳開；檢查控制系統(tǒng)所需各路電源是否正常；但此類故障多數(shù)為返回參考點用的減速開關(guān)失靈，觸頭壓下后不能復(fù)位造成的。因此排除也較簡單，只需檢查減速開關(guān)復(fù)位彈簧是否損壞或直接更換減速開關(guān)即可。
2.4 當(dāng)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)回參考點故障時，應(yīng)重點檢查如下項目
2.4.1 檢查減速撞塊和減速開關(guān)的狀態(tài)，是否牢固、有無損壞；若無問題，應(yīng)進(jìn)一步用百分表或激光測量儀檢查機(jī)械相對位置的漂移量；減速撞塊的長度是否合適；移動部件回參考點的起始位置、減速開關(guān)位置與參考點位置的相對關(guān)系是否適當(dāng)。
2.4.2 檢查回參考點的模式是否是開機(jī)的第一次回參考點，是否采用絕對式的位置檢測裝置。
2.4.3 檢查伺服電機(jī)每轉(zhuǎn)的運(yùn)動量；檢查回參考點快速進(jìn)給速度的參數(shù)設(shè)置、接近參考點速度的參數(shù)設(shè)置、快速進(jìn)給時間常數(shù)的參數(shù)設(shè)置以及參考計數(shù)器的設(shè)置是否合適等。
3 小結(jié)
數(shù)控機(jī)床回參考點的故障是數(shù)控機(jī)床中比較常見的故障之一。而這種故障一般又是由撞塊的松動、減速開關(guān)的失靈等因素引起的。當(dāng)然，編碼器或光柵尺的損壞以及編碼器或光柵尺的零標(biāo)志出現(xiàn)問題等也會引起回參考點故障，只不過編碼器和光柵尺相對來說可靠性較高，出現(xiàn)故障的概率比較低而已。只要我們掌握了數(shù)控機(jī)床回參考點的工作原理和方式，了解其操作方法、動作順序并對故障現(xiàn)象作充分調(diào)查和分析，就一定能找到故障的原因，最終排除故障，使機(jī)床恢復(fù)正常。
