數(shù)控機床開機回零問題及對策分析

李曄　于洪涓

摘 要：作為數(shù)控機床控制操作系統(tǒng)的重要組成部分，回零操作環(huán)節(jié)的設置其目的旨在重新確定數(shù)控機床的原點與坐標，找對基準點對于后期的機床坐標系建立有著積極的指向作用。數(shù)控機床開機回零問題的落實其意義還在于完善機床的精度補償措施，例如軸向補償、間隙補償?shù)?。由此可見，作為零件加工質(zhì)量與效率的重要保證，回零操作是數(shù)控機床任務實施過程中的必要步驟，它的完成與否直接關(guān)系到數(shù)控機床的故障排除及有序運轉(zhuǎn)，在實際工作環(huán)節(jié)中不容忽視。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床 回零操作 工作原理 改進對策

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（a）-0112-01

回零操作是數(shù)控機床在控制操作過程中必須執(zhí)行的重要環(huán)節(jié)，數(shù)控機床操作流程中關(guān)于開機回零問題有著明文規(guī)定，這主要是由于一旦機床斷電之后并不會對原有的坐標軸位置進行自動記憶與保存，遺失的原點與坐標需要通過回零操作來重新獲取。所謂的開機回零問題，正是讓數(shù)控機床的坐標重新回到原點位置，從這一參考點來執(zhí)行后續(xù)的任務控制與操作。類似間隙補償、刀具補償?shù)纫幌盗醒a償措施的作用發(fā)揮正是依賴于開機回零問題的有效落實。從檢測裝置與方法的不同可以將回零操作分為兩種，即柵格法回零和磁開關(guān)回零，后者由于定位漂移問題的干擾甚少采用，目前數(shù)控機床的開機回零問題主要是通過柵格法得以實現(xiàn)。

1 關(guān)于數(shù)控機床的開機回零問題

數(shù)控機床回零操作其目的旨在重新確立參考點與坐標軸的位置，能夠使各項控制操作任務重新回到零點坐標，從而完善自身的系統(tǒng)功能。值得注意的是，回零操作這一簡單的步驟不僅關(guān)系到數(shù)控機床的各項功能環(huán)節(jié)，例如精度補償、軸向補償?shù)?，同時還與數(shù)控機床的零件加工質(zhì)量之間存在著必然聯(lián)系。

1.1 回零操作的基本原理

回零操作是數(shù)控機床操作功能得以體現(xiàn)的重要步驟，其工作原理主要包括兩方面內(nèi)容：其一，手動操作使得坐標軸位置趨于零點方向，在完成回零操作之后數(shù)控機床的控制操作系統(tǒng)將尋找到另一參考點，當軸部壓塊觸碰到開關(guān)后機床便通過脈沖來實現(xiàn)對有效信息的查詢，直至零脈沖出現(xiàn)后才會終止這一回零過程。其二，機床坐標軸以最快速度向零點方向靠近，直至軸部下壓至零點開關(guān)，這時機床控制系統(tǒng)將以同等速度返回到坐標軸的零點位置，已完成必要的信息檢索工作。值得注意的是，這時的控制信號是由回零軸制動控制而并非系統(tǒng)脈沖，以此來完成整個回零操作。

1.2 回零操作的兩種方式

柵格法回零和磁開關(guān)回零作為數(shù)控機床回零操作的兩種主要方式，其執(zhí)行過程和效果也都不盡相同。作為數(shù)控機床回零操作的最常見方式，柵格法回零主要是通過脈沖編碼器和光柵尺來實現(xiàn)控制操作系統(tǒng)的有效回零，同時這一方法又被劃分為絕對柵格法與增量柵格法兩個部分。所謂的絕對柵格法回零主要是指數(shù)控機床只需在首次調(diào)試中完成必要的回零步驟便可將這一信息長期儲存于零點位置處，而無須此后重復操作。至于增量柵格法則相對來說較為復雜，不僅需要手動完成坐標軸的設置，更需要通過脈沖來完成對控制操作系統(tǒng)的信號控制，進而反向查詢零點開關(guān)位置，完成回零過程。關(guān)于第二種磁開關(guān)回零方式由于定位漂移現(xiàn)象的影響，無論是回零的準確度還是實施效果都遠遠不如上述第一種回零方式，因此關(guān)于磁感應開關(guān)回零此處不再贅述。

2 數(shù)控機床開機回零問題的故障診斷

面對數(shù)控機床在開機回零問題中出現(xiàn)的種種突發(fā)狀況，我們需要以冷靜的態(tài)度和嚴謹?shù)乃季S來面對和解決，從實際回零操作的方式選擇著手來分析可能導致回零操作故障產(chǎn)生的根本原因，并積極采取有效的改進策略來防止開機回零故障的再次發(fā)生。值得注意的是，現(xiàn)有數(shù)控機床系統(tǒng)中的危機預警裝置也能夠第一時間將數(shù)控機床設備中存在的問題暴露出來，以便采取有效的措施加以遏制。在實際數(shù)值沒有發(fā)生改變的狀況下造成回零故障的原因來自多方面，需要在實際的操作過程中得以分析與闡釋。筆者從實際的工作經(jīng)驗出發(fā)，將常見的數(shù)控機床回零故障總結(jié)為以下兩大方面：

第一，回零操作系統(tǒng)正常，但卻無法找到零點位置。從數(shù)控機床的預警指示燈鳴閃情況來看，控制操作系統(tǒng)顯然不存在問題，元器件安裝位置也與接口狀態(tài)相契合，但零點脈沖處卻沒有接收到指示信號。造成這類回零故障的原因主要有三個方面：其一，零點位置處的開關(guān)破損；其二，零點開關(guān)與信號接收系統(tǒng)間的電路遭到破壞；其三，控制操作系統(tǒng)內(nèi)的元件出現(xiàn)了破損問題。這時可有針對性的對零點位置的元件、開關(guān)和電路狀況進行及時故障排查。

第二，回零操作步驟正確，零點位置卻不準確。在對數(shù)控機床的控制脈沖和控制系統(tǒng)進行檢查時我們發(fā)現(xiàn)其操作過程皆屬正常，然而最終確定的零點位置卻存在著嚴重誤差，出現(xiàn)了壓塊的無規(guī)律漂移。造成這類回零故障的原因也可概括為三個方面：回零減速過快使得零點位置遠遠超過了實際范圍；零點偏移量的參數(shù)設計欠缺妥當；操作系統(tǒng)中機械結(jié)構(gòu)對零點位置的影響。這時我們可以通過對開關(guān)位置的排查、機械結(jié)構(gòu)的重置以及系統(tǒng)壓塊的重新設計來解決其中的回零操作問題。

數(shù)控機床回零故障的排查需要維修人員本身具備一定的機械操作與維修原理，能夠從故障現(xiàn)象追溯其中的本質(zhì)問題，定期對數(shù)控機床進行維護與保養(yǎng)。實則回零故障的發(fā)生概率一般較低，只要認真分析故障現(xiàn)場、核算準確電量參數(shù)、了解控制系統(tǒng)的運行原理，勢必能夠及時對回零故障作出準確判斷。

3 結(jié)語

針對數(shù)控機床開機回零問題中存在的種種弊端，我們必須從實際的回零方式著手，由外至內(nèi)，從現(xiàn)象深究本質(zhì)，一步步挖掘到問題的癥結(jié)所在。無論是數(shù)控機床的機械操作部分還是電氣操作部分都有著自身的實施原則，切忌在處理回零故障時采取囫圇吞棗的對策，使得故障現(xiàn)象更加模糊。關(guān)于數(shù)控機床會令問題的解決首先應當對開關(guān)、元器件、電路設備等環(huán)節(jié)進行實際檢查，觀察信號指示燈是否正常鳴閃，排除其中由于技術(shù)原因而導致的設施故障。此外，必要的回零參數(shù)和零點開關(guān)檢測也是必不可少的，回零參數(shù)的準確性很大程度上決定了數(shù)控機床的間隙與壓軸面工作狀況，是解決回零操作問題的必要步驟。最后，在對數(shù)控機床進行整體故障診斷時還需要分別對機械控制設備和電氣控制設備進行技術(shù)故障排查，切實從根本上解決數(shù)控機床的開機回零問題。

參考文獻

[1] 何林青.數(shù)控機床操作中兩個實用功能[J].機械工程師，2007（8）.

[2] 張濤，陳發(fā)東，董建榮.數(shù)控機床實訓操作常見失誤分析[J].機械工程師，2008（3）.

[3] 于修君.數(shù)控機床操作事故分析[J].大眾科技，2008（10）.endprint