FANUC 數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床返回參考點(diǎn)功能的應(yīng)用研究
2020-10-30 來源：上汽通用五菱汽車股份有限公司 等 作者：於雙月，黃曉敏，蒙旭喜
摘要：數(shù)控機(jī)床能精確控制零件的加工精度，而它的加工是要基于一個(gè)固定的參考點(diǎn)，而參考點(diǎn)的位置就是以機(jī)床出廠零點(diǎn)為基準(zhǔn)的。通過研究使用 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床建立參考點(diǎn)的方式，研究返回參考點(diǎn)的三種方式，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用案例，總結(jié)了數(shù)控機(jī)床無法正常返回參考點(diǎn)的原因并給出了響應(yīng)解決思路，并分析返回參考點(diǎn)過程中常見的問題，可以有效解決數(shù)控機(jī)床無法返回零點(diǎn)的問題。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；參考點(diǎn)；零點(diǎn)；返回參考點(diǎn)
眾所周知，數(shù)控機(jī)床能精確控制零件的加工精度，而它的加工是要基于一個(gè)固定的參考點(diǎn)，參考點(diǎn)即為機(jī)床加工程序坐標(biāo)的起始位置。在對(duì)數(shù)控機(jī)床的使用和維修時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到無法正常返回參考點(diǎn)的故障，返回參考點(diǎn)是機(jī)床正常加工的必要條件，它的用途很簡(jiǎn)單，就是將數(shù)控系統(tǒng)的記憶位置與設(shè)備的某個(gè)機(jī)械位置統(tǒng)一。各種數(shù)控系統(tǒng)回參考點(diǎn)方式有差異。但無論使用哪種數(shù)控系統(tǒng)，建立參考點(diǎn)都是必不可少的步驟，以下僅以 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)作為研究對(duì)象。見圖 1。
圖 1 機(jī)床參考點(diǎn)示意圖
1、返回參考點(diǎn)的必要性
數(shù)控機(jī)床位置檢測(cè)通常使用位置編碼器或光柵尺，分為增量式與絕對(duì)式，而數(shù)控機(jī)床的加工必須依靠坐標(biāo)位置，如果使用絕對(duì)式編碼器或光柵尺，在機(jī)床出廠時(shí)執(zhí)行建立參考點(diǎn)的步驟后，位置數(shù)據(jù)已經(jīng)存儲(chǔ)好，再次開關(guān)機(jī)時(shí)不需要重復(fù)執(zhí)行返回參考點(diǎn)操作，但這位置數(shù)據(jù)記錄需要電池保持，如果電動(dòng)電量耗盡沒有及時(shí)更換，則位置數(shù)據(jù)就會(huì)丟失，坐標(biāo)數(shù)據(jù)也就失去記憶，因此必須要讓各軸回到一個(gè)標(biāo)記好的固定位置，也就是機(jī)床的參考點(diǎn)，重新記錄位置信息，這樣才能保證工件的加工尺寸，而且機(jī)床使用的各種刀具、探針、測(cè)頭及補(bǔ)償，都是依賴參考點(diǎn)的建立的坐標(biāo)執(zhí)行對(duì)應(yīng)關(guān)系的，如果沒有回到參考點(diǎn)，則這些數(shù)據(jù)也就失去了意義，所以數(shù)控機(jī)床要正常使用必須要確定好參考點(diǎn)。見圖 2。
圖 2 光柵尺內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
2、返回參考點(diǎn)情況分類
根據(jù)數(shù)控機(jī)床選擇的數(shù)控系統(tǒng)及位置反饋元件和控制方式的差異，返回參考點(diǎn)方式也各不一樣，一般分為開機(jī)后需要返回參考點(diǎn)和開機(jī)后不需要返回參考點(diǎn)兩種情況。
2.1 無擋塊方式回參考點(diǎn)
回參考點(diǎn)的方式無需擋塊，用絕對(duì)位置編碼器或光柵尺的方式記錄位置信息，這種方式在現(xiàn)在的多軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床上比較常見，由于采用的是能記錄位置信息的裝置，因此需要用到電池作為能源用于保存信息，由于有位置信息的記錄，之后再開機(jī)就無需執(zhí)行返回參考點(diǎn)操作，如果電池沒電則會(huì)導(dǎo)致位置信息丟失，機(jī)床無法使用，需要更換電池再次返回參考點(diǎn)才能正常使用。
2.2 擋塊方式回參考點(diǎn)
回參考點(diǎn)的方式為擋塊方式，通常使用增量式的編碼器或光柵尺記錄位置信息，由于該方式比較簡(jiǎn)單，也沒有后備電池記錄位置信息，因此電后位置信息即會(huì)丟失，無法保存，后續(xù)再開機(jī)則需要重新執(zhí)行返回參考點(diǎn)操作，這種回參考點(diǎn)的方式在一些數(shù)控車床等相對(duì)沒那么復(fù)雜的機(jī)床上使用較多。
3、返回參考點(diǎn)方式
一般情況下，不同廠家使用不同的數(shù)控系統(tǒng)，其返回參考點(diǎn)的方式與原理都會(huì)有所不同，但都是先通過擋塊之類的減速行程開關(guān)粗定位，然后再由碼器或光柵尺之類的檢測(cè)裝置精定位兩個(gè)步驟。根據(jù)回參考點(diǎn)的動(dòng)作步驟不同，有以下三種回參考點(diǎn)方式：
（1） 在返回參考點(diǎn)時(shí)，伺服軸先向預(yù)定方向運(yùn)動(dòng)，擋塊壓下后正向減速運(yùn)動(dòng)，擋塊脫離后，數(shù)控系統(tǒng)開始尋找零點(diǎn)，當(dāng)接收到第一個(gè)零點(diǎn)脈沖時(shí)，便已確定參考點(diǎn)位置。
（2）在返回參考點(diǎn)時(shí)，伺服軸先快速按預(yù)定方向運(yùn)動(dòng)，擋塊壓下后，反向減速運(yùn)動(dòng)，脫離零點(diǎn)開關(guān)時(shí)，再改變方向正向向參考點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)擋塊再次壓下時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)開始尋找零點(diǎn)，當(dāng)接收到第一個(gè)零點(diǎn)脈沖，便已確定參考點(diǎn)位置。
（3）在返回參考點(diǎn)時(shí)，伺服軸先快速按預(yù)定方向運(yùn)動(dòng)，擋塊壓下后，不需等待擋塊脫離立即減速，降為設(shè)定低速后，即開始尋找零點(diǎn)，當(dāng)接收到第一個(gè)零點(diǎn)脈沖時(shí)，立即停止。無論采用何種方式或如何運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)都是通過程序編制和數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床參數(shù)設(shè)定決定的，軸的運(yùn)動(dòng)速度也是在機(jī)床參數(shù)中設(shè)定的，數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)的過程是 PLC 系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)配合完成的。
機(jī)床在執(zhí)行返回參考點(diǎn)操作時(shí)，每一步的動(dòng)作都根據(jù)接收到的信號(hào)指令進(jìn)行，因此，清楚數(shù)控系統(tǒng)在整個(gè)過程中需要哪些信號(hào)就非常重要，如下為與返回參考點(diǎn)有關(guān)的對(duì)接信號(hào)點(diǎn)：
（1）擋塊使用方式信號(hào)：1005#1 DZLX，選擇 0為無擋塊，選擇 1 為有擋塊。
（2）手動(dòng)返回參考點(diǎn)方向信號(hào)：1006#5，選擇 0 為正方向，選擇 1 為負(fù)方向。
（3）各軸參考計(jì)數(shù)器容量信號(hào)：1821，指定為執(zhí)行柵格方式的返回參考點(diǎn)的柵格間隔。
（4）各軸參考點(diǎn)偏移量信號(hào)：1850，設(shè)定每個(gè)軸參考點(diǎn)位置偏移的柵格量或參考點(diǎn)的偏移量。
（5）機(jī)械位置與絕對(duì)位置建立關(guān)系信號(hào)：1815#4，使用絕對(duì)位置檢測(cè)器時(shí)，第一次使用先設(shè)為 0，再次通電后執(zhí)行手動(dòng)返回參考點(diǎn)操作后，絕對(duì)位置檢測(cè)器原點(diǎn)設(shè)立后，及位置關(guān)系建立后，改信號(hào)會(huì)自動(dòng)設(shè)為 1。
4、 應(yīng)用案例分析
4.1 應(yīng)用案例 1
車間返修區(qū)一臺(tái)使用 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床，各軸應(yīng)用的都是絕對(duì)式光電脈沖編碼器，一直處于正常加工狀態(tài)，但在經(jīng)過一次長(zhǎng)假后，開機(jī)無法正常使用。其故障現(xiàn)象為機(jī)床開機(jī)后出現(xiàn) 306 號(hào)報(bào)警，反復(fù)斷電重啟也無法消除，同時(shí)伴隨報(bào)警為 300號(hào)需要返回參考點(diǎn)。故障檢診斷：由于該數(shù)控機(jī)床位置檢測(cè)采用的是絕對(duì)式位置檢測(cè)裝置，斷電開機(jī)時(shí)是不需要再返回參考點(diǎn)的，詢問操作人員放假前情況，答復(fù)出現(xiàn)307 號(hào)報(bào)警，由于不影響生產(chǎn)故未上報(bào)。見表 1。
表 1 相關(guān)參數(shù)及報(bào)警號(hào)說明
由于最開始出現(xiàn)的是 307 號(hào)報(bào)警，機(jī)電池電壓下降報(bào)警，出現(xiàn)該報(bào)警時(shí)，是提醒后背電池電壓已經(jīng)不足，需要在 1~2 周內(nèi)更換電池以保證電機(jī)編碼器正常運(yùn)行的，而現(xiàn)場(chǎng)沒有及時(shí)更換電池，導(dǎo)致經(jīng)過一次長(zhǎng)假后電池耗盡，無法正常保存伺服軸位置信息，這時(shí)候出現(xiàn)的報(bào)警為 306 號(hào)報(bào)警，即電池零報(bào)警。故障處理過程：首先替換電池，需要注意的是，如果在出現(xiàn) 307 號(hào)報(bào)警電磁電壓下降報(bào)警時(shí)更換電池，即使切斷電源，只要在 10 min 內(nèi)將電池更換好也不會(huì)出現(xiàn)位置信息丟失的情況，也無需再執(zhí)行返回參考點(diǎn)操作，因?yàn)閮?nèi)部電容能保證短時(shí)間內(nèi)存儲(chǔ)的位置信息不回丟失，更換檢測(cè)編碼器供電電池后，可以重新返回機(jī)床參考點(diǎn)，設(shè)定機(jī)床參考點(diǎn)位置。步驟如下：
（1） 把下面的 PRM 設(shè)置為 0 ：PRM 1240、PRM1883。
（2）PRM 1815 Bit 4 （被自動(dòng)通過 PRM 1883 設(shè)置為 0）。
（3）設(shè) PRM 1819 Bit 2 = 1。
（4）選擇 Reference，選擇軸鍵，按 Plus- 或者 Mi－nus-鍵，軸開始運(yùn)行基準(zhǔn)點(diǎn)，3 個(gè)標(biāo)記 （3 x 停止）后被選擇軸的基準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)行完畢。
（5）PRM 1819 Bit 2 重新為 0，PRM 1815 Bit 4= 1。
（6） 在 PRM 1883 中有系 統(tǒng) 內(nèi) 部 的 基 準(zhǔn) 值 ，PMC-診斷% IF 961 Bit x（= 軸） 為= 1 ，定義軸的終點(diǎn)位置。
（7）機(jī)床關(guān)機(jī)，重新啟動(dòng)后故障解除。
最后，根據(jù)長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)使用經(jīng)驗(yàn)，一般數(shù)控機(jī)床發(fā)生返回參考點(diǎn)故障時(shí)主要檢查以下項(xiàng)目：
1） 首先檢查回參考點(diǎn)的模式及故障報(bào)警信息，根據(jù)報(bào)警提示對(duì)應(yīng)處理。
2）然后檢查硬件，減速擋塊、減速開關(guān)的位置及狀態(tài)一定要正確。
3）最后檢查參數(shù)，看參數(shù)設(shè)置是否合理。
4.2 應(yīng)用案例 2
車間返修區(qū)一臺(tái)使用 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床，在某次更換完絲桿后執(zhí)行回參考點(diǎn)步驟，回參考點(diǎn)運(yùn)行時(shí)動(dòng)作正常，但每次回的位置都有差異，參考點(diǎn)位置不固定，每次定位均不同。
故障診斷：由于機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)并無報(bào)警，且返回參考點(diǎn)也能正常執(zhí)行，判斷機(jī)床回參考點(diǎn)功能是沒有問題的。再進(jìn)一步分析，參考點(diǎn)的位置雖然每次都不一樣，但總能停在離開減速擋塊的位置上。因此，可以初步鎖定問題點(diǎn)出在脈沖編碼器沒有及時(shí)檢測(cè)到零位檢測(cè)信號(hào)或絲杠與電機(jī)之間的聯(lián)軸器未安裝好導(dǎo)致出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)造成的問題。
故障處理過程：為確認(rèn)問題的原因，先脫開了電動(dòng)機(jī)與絲杠間安裝的聯(lián)軸器，并通過手動(dòng)方式觸發(fā)參考點(diǎn)減速開關(guān)信號(hào)，再進(jìn)行回參考點(diǎn)驗(yàn)證，通過此種方式，返回參考點(diǎn)總能固定停在某位置上，這說明編碼器沒有問題，它能正常并及時(shí)檢測(cè)到零位信號(hào)，問題的原因很可能出在電機(jī)與絲杠的機(jī)械連接上。經(jīng)過仔細(xì)檢查，原來是絲杠與聯(lián)軸器間的配合存在間隙，并沒有完好連接導(dǎo)致出現(xiàn)松動(dòng)。重新安裝后，執(zhí)行返回參考點(diǎn)正常，位置也固定，機(jī)床故障解除。
5 、結(jié)束語
在機(jī)加工領(lǐng)域，在出現(xiàn)無法返回參考點(diǎn)故障時(shí)，應(yīng)該根據(jù)返回參考點(diǎn)的方式原理，從理論上進(jìn)行故障現(xiàn)象分析診斷，再根據(jù)步驟來排除故障，否則使用時(shí)會(huì)直接影響到零件的尺寸加工精度，另一個(gè)重要的是要清楚出現(xiàn)無法返回參考點(diǎn)故障的可能原因及處理步驟，畢竟導(dǎo)致無法返回參考點(diǎn)的原因很多，但原理相對(duì)簡(jiǎn)單，只要按流程處理定能將故障解除。本文通過原理與實(shí)例分享了返回參考點(diǎn)故障的排除方法，希望能將返回參考點(diǎn)問題處理經(jīng)驗(yàn)分享到其它工廠。
投稿箱：
如果您有機(jī)床行業(yè)、企業(yè)相關(guān)新聞稿件發(fā)表，或進(jìn)行資訊合作，歡迎聯(lián)系本網(wǎng)編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有機(jī)床行業(yè)、企業(yè)相關(guān)新聞稿件發(fā)表，或進(jìn)行資訊合作，歡迎聯(lián)系本網(wǎng)編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
更多相關(guān)信息
業(yè)界視點(diǎn)
| 更多
行業(yè)數(shù)據(jù)
| 更多
- 2025年1月 新能源汽車銷量情況
- 2024年12月 新能源汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 基本型乘用車（轎車）產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 軸承出口情況
- 2024年12月 分地區(qū)金屬切削機(jī)床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 金屬切削機(jī)床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年11月 金屬切削機(jī)床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年11月 分地區(qū)金屬切削機(jī)床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年11月 軸承出口情況
- 2024年11月 基本型乘用車（轎車）產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年11月 新能源汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年11月 新能源汽車銷量情況
- 2024年10月 新能源汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)
博文選萃
| 更多
- 機(jī)械加工過程圖示
- 判斷一臺(tái)加工中心精度的幾種辦法
- 中走絲線切割機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)
- 國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床何去何從？
- 中國的技術(shù)工人都去哪里了？
- 機(jī)械老板做了十多年，為何還是小作坊？
- 機(jī)械行業(yè)最新自殺性營銷，害人害己！不倒閉才
- 制造業(yè)大逃亡
- 智能時(shí)代，少談點(diǎn)智造，多談點(diǎn)制造
- 現(xiàn)實(shí)面前，國人沉默。制造業(yè)的騰飛，要從機(jī)床
- 一文搞懂?dāng)?shù)控車床加工刀具補(bǔ)償功能
- 車床鉆孔攻螺紋加工方法及工裝設(shè)計(jì)
- 傳統(tǒng)鉆削與螺旋銑孔加工工藝的區(qū)別