摘要：机床参考点(原点或零点)，是机床的机械原点和电气原点相重合的点。每台机床可以有一个参考原点，也可以按需要设置多个参考原点，如用于自动刀具交换(ATC)或自动拖盘交换(APC)等。机械原点是基本机械坐标系的基准点，机械部件一旦装配完毕，机械原点随即确立。电气原点是以机床检测反馈元件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原点偏移量参数进行设置。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。本文对THMC机床出现的126#报警Z轴不在原点故障诊断分析，做出了相应的诊断方案，最终找到故障点，更换或维修磁栅尺，并提出了应急方案，避免了设备长时间停机，使机床得以正常运行，保障了生产。
关键词：接近开关、编码器、变频器、硬盘、磁栅尺
简介
电气原点是以机床检测反馈元件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原点偏移量参数进行设置，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，THMC-6363卧式加工中心，机床断电重新开机后Z轴回参考点时，机床出现“126#Z轴不在原点”报警。针对这个报警，我们从以下几个方面来展开诊断。
1、半闭环位置反馈装置诊断
1.1、接近开关是否正常
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，即栅点法和磁开关法。本机床为栅点法，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挡板及一个接近开关，当接近开关感应到减速挡板时，伺服电机减速至接近原点速度运行。当减速挡板离开接近开关即释放开关后，数控系统检测到的第一个栅点或零位信号即为原点。返回参考点示意图，见图1
图1 返回参考点示意图
当机床Z轴回参考点出现故障时，判断Z轴回零接近开关装置是否正常？先检查接近开关SQ5的PLC信号是否正确？在PLC监控界面找到接近开关SQ5对应X0090C位信号，Z轴回参考点过程中X0090C位信号由1-0-1，信号反馈正常。其次，检查原点减速挡板是否松动？减速接近开关固定是否牢固？经检查减速接近开关和减速挡板固定牢固安装位置正常。综合判断Z轴回零接近开关装置正常。
1.2、编码器是否正常
编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。本机床采用的是增量式编码器。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。增量式编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出，其旋转方向的判别和脉冲数量的增减借助后部的判向电路和计数器来实现。其计数起点任意设定，可实现多圈无限累加和测量。还可以把每转发出一个脉冲的Z信号，作为参考机械零位。手动回原点时，回原点轴先以参数设置的快速进给速度向参考点方向移动，当减速接近开关感应到减速挡板时，伺服电机减速至由参数设置的参考点接近速度继续向前移动，当减速挡板释放参考点减速接近开关后，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。
因为此机床为全闭环系统，我们不能直接判断Z轴编码器是否有问题，我们也没有设备可以直接判断编码器的好坏，最简单的判断方法就是与X轴的编码器进行互换（前提确保编码器型号相同）查看故障点是否转移。互换后，X轴回参考点正常，Z轴还是126#报警。判断Z轴编码器正常。
2、驱动是否正常
伺服驱动器又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位。Z轴伺服电机工作是由驱动器得到指令后，综合分析各检测数据后控制运行。
126#报警会不会是Z轴驱动器故障引起的？同样，最简单的判断方法就是与X轴的驱动器进行互换（前提确保伺服驱动型号相同，各参数设置相同），查看故障点是否转移。驱动器互换后，X轴回参考点正常，Z轴还是126#报警。判断Z轴驱动器正常。
3、硬盘内系统和程序数据是否正常
电脑硬盘主要用于存储操作系统、程序以及参数。关机断电后，是否系统数据丢失，造成机床126#报警？首先把机床电脑硬盘清空，重装系统（数据之前有备份）。完成后开机回参考点，Z轴还是出现126#报警。判断系统和程序没有问题。
4、全闭环位置反馈装置诊断
4.1、磁栅尺
磁栅尺是磁栅数显系统的基准元件。磁栅尺测量系统:使用于线性位移测量并于显示器显示测量值磁性编码器，使用于线性位移测量并将位移量转换为对应的脉波数输出给PLC或控制器。Z为标识信号，磁栅尺都头每读到N、S极转换时会输出一个很窄的脉冲信号，这个信号一般用来做标识位，譬如机器开始开机时读取的第一Z为机器的零位。机床Z轴回参考点时磁栅尺作为编码器的反馈检测原件，确定原点位置的正确性。
因为我们无法直接判断磁栅尺的好坏，我们可以把机床全闭环控制更改为半闭环控制，也就是屏蔽Z轴磁栅尺，屏蔽后在进行回参考点。屏蔽磁栅尺需修改的Z轴参数见图2
图2 屏蔽磁栅尺参数表
Z轴屏蔽磁栅尺参数改好后保存，重启机床，Z轴正常回参考点。判断Z轴磁栅尺损坏。拆卸磁栅尺更换或送修。
4.2、校准Z轴原点到工作台回转中心距离
磁栅尺购买或修理，周期较长。因生产任务较忙，机床短时间内半闭环控制也可以正常工作。但缺少磁栅尺来反馈实际位置的正确性。这就需要重新校准Z轴到工作台回转中心的距离。Z轴回参考点后，主轴装上标准芯棒，工作台在0°位和180°位两次打表得到的数值，经计算与实际值对比，产生的栅点偏移量在N11中更改。更改后重新回参考点，机床就可以正常加工。Z轴原点到回转中心的标准距离见图3
图3 校准标准值比对表
结论：通过对THMC机床出现的126#报警Z轴不在原点故障诊断分析，提出了相应的诊断方案，并仔细钻研了SIEMENS 840D系统，对它的参数功能有了重新的认知。同时，学到了与机床回参考点相关元器件的功用，为以后维修工作奠定了良好的基础。
参考文献：
[1]陈先锋 编著 数控系统故障诊断与电气调试[M] 北京：化学工业出版社
[2]严峻 编著 数控机床故障诊断与维修实例[M] 北京：机械工业出版社
[3]展宝成等 编著 西门子840D数控系统应用与维修实例详解[M] 北京：机械工业出版社
论文作者:马吉民,刘新全
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/21
标签：原点论文; 机床论文; 编码器论文; 信号论文; 接近开关论文; 挡板论文; 机械论文; 《防护工程》2018年第21期论文;