数控机床回零方式及故障诊断的方法

数控机床断电后系统对坐标轴的位置记忆会自动遗失，因此机床开机首先进行回零操作：使机床各坐标轴回到某个固定位置点（机床坐标系零点）。回零是数控机床操作中最重要的功能环节之一，直接影响数控机床的各种刀具补偿、间隙补偿、轴向补偿以及其他精度补偿和零件加工质量。

一、回零方式

1. 栅格法

这是数控机床回零的主要方式，使用脉冲编码器或光栅尺回零。根据检测元件计量方式的不同又分为绝对栅格法回零和增量栅格法回零。

（1）绝对栅格法。机床只在首次开机调试时进行回零操作调整，同时系统后备存储器记录零点位置信息，此后开机不必再回零操作。

（2）增量栅格法。机床开机均必须进行回零操作，动作过程一般有4种形式：①手动方式下坐标轴高速（V1）靠近零点，接近零点便启动回零操作，系统控制坐标轴以低速（V2）继续向零点移动，触发零点开关后，系统开始查询检测元件发出的零标志脉冲，系统收到零标志脉冲后发出栅格脉冲控制信号控制回零轴制动，同时位移计数器清零，此时回零轴所处位置就是数控机床的坐标系零点，回零结束；②坐标轴先高速（V1）靠近零点，触发零点开关后，系统控制坐标轴以低速（V2）继续向零点移动，越过零点开关后，系统开始查询零标志脉冲，后续动作同①；③坐标轴先高速（V1）靠近零点，触发零点开关后，系统控制坐标轴制动，然后以速度（V2）反向移动，系统开始查询零标志脉冲，后续动作同①；④坐标轴先高速（V1）靠近零点，触发零点开关后，坐标轴制动停止，然后以微速（V3）反向移过零点开关，又以速度（V2）向零点移动，当零点开关再次被触发后，系统开始查询零标志脉冲，后续动作同①。

2. 磁开关法

这种方式使用磁感应开关回零，存在定位漂移现象，因此较少使用。

二、回零故障诊断

1、回零动作过程异常，无法找到零点

例1一台FANUC-OM立式加工中心，Y轴有回零动作，但找不到零点，系统报警显示回零错误。

分析处理：机床Y轴能进行回零操作，说明控制、伺服系统基本无问题，检查和回零操作有关的元器件，安装位置、状态均正常，观察I/O接口状态，发现零点脉冲输入口无信号，最终确认测量元件—脉冲编码器损坏，无法发出零点脉冲信号，更换后，故障消失。

这类回零故障产生的原因有：①零点开关损坏（未给出系统减速信号），致使回零轴高速通过零点；②检测元件损坏（未给出零标志脉冲信号），致使系统零点查询失败；③接口电路损坏（系统接收不到零点开关、零点脉冲信号）。可重点检查零点开关、检测元件以及接口电路的工作状态。

2、回零动作过程正常，所回零点不准确

例2一台使用西门子SINUMERIK 840C系统的数控车削单元，Z轴方向加工尺寸不稳定，系统无报警显示。

分析处理：检查机床回零动作、机械传动系统的传动间隙、系统的控制脉冲及伺服系统的稳定性均正常。再检查其回零机械控制结构，发现零点开关轴部压块紧固螺钉松动，压块移动，导致回零无规律漂移，Z轴位移尺寸超差，工件报废。调整紧固压块后，故障消失。

这类回零故障产生的原因有：①零点开关位置不当，使真正零点脉冲出现在回零减速过程中，系统查询速度＜坐标轴运动速度，丢失当前零点脉冲信号，当下一个零点脉冲出现才减速停下，所停位置超过零点；②机械结构运动间隙产生漂移现象，所停位置小距离偏离零点；③参数设置不当（诸如位移计数器、回零操作速度、栅格屏蔽量及零点偏移量等），所停位置偏离零点。可重点检查零点开关、回零轴压块位置、机械结构间隙状态和回零参数。

处理机床回零故障应先搞清其回零方式，根据故障现象本着由简到难，由外到内，由机械部分到电气部分的原则进行。