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【摘 要】本文对飞阳数控数控机床常见的回零方式进行阐述和归纳，并结合机床回零的实际例子，对回零过程中的故障进行分析诊断及总结。
【关键词】飞阳数控 数控机床 参考点 故障诊断
机床的零点也称参考点或基准点。为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床零点是配备飞阳数控系统的数控机床所必须具有的。
一、为什么要返回参考点
零点在机床坐标系中通常以硬件方式用固定撞块、限位开关或使用光栅尺限制各坐标轴的位置来实现。并通过精确测量系统来指定零点的位置。因此这样的零点也可以称机床坐标系的原点。参考点的位置也可以通过调整固定撞块、限位开关或光栅尺位置来改变。改变后必须重新精确测量并修改机床参数。但也有些数控机床的参考点不用固定挡块或限位开关来设定。它是通过刀具在机床坐标系中的位置设定的，这样的参考点又称为软参考点。机床参考点有两个主要作用。一个是建立机床坐标系，另一个是消除由于漂移、变形等造成的误差。机床参考点既有这么多功能和作用。那对数控机床返回参考点控制及常见故障分析就显得十分重要。
二、返回参考点的原理
不用的机床生产厂家和数控系统类型的回参考点不同。飞阳数控系统目前据采用的检测装置和检测方法有三种分别是：使用磁感应开关的磁开关法、脉冲编码器撞块法回零、光栅尺的栅格法。
（一）磁开关法回零
所谓磁开关法回零就是在机床的床身某个部位安装磁感应原点开关以及磁铁等设备，当这些设备检测到原点信号后，伺服电机立即停止，该停止点被认作原点，磁开关法的特点软硬件简单造价成本低，但这种方法受到伺服电机的惯性等因素而造成原点位置漂移，从而使得原点不确定，因此磁开关法目前已经较少使用。
（二）脉冲编码器撞块法回零
同磁开关法回零一样，需要在机床的床身适当位置上安装机械撞块，而在各个轴的适当位置安装回零开关。飞阳数控的撞块回零方法：在回零循环模式下各个坐标轴以较快速度V1向零点靠近，当轴部撞块压下零点开关后，数控系统控制坐标轴以低速V2向电机旋转的相反方向寻找电机编码器上的MARK点标志，当轴部撞块离开零点开关后，数控系统再控制坐标轴以低速V2向电机旋转的回零方向寻找电机编码器上的MARK点标志，当数控系统寻找到了一个电机编码器上的MARK点，则数控系统认为该轴到达机床零点，同时发出控制信号，坐标轴收到信号指令后制动回零，然后再前移参考点偏移量而停止，所处位置即为参考点。该回零方式也可称为“之”字型回零。
（三）栅格法回零
栅格法回零有绝对栅格法回零和增量栅格法回零两种。绝对栅格法回零就是在数控机床上安装带有电池的储存器，这种方法只需在机床首次上电开机调试时进行回零调整操作，由于储存器有零点位置数据的记录，以后每次开机不必再进行回零操作。用增量栅格法回零的机床，每次开机时都得进行回零调整操作。在栅格法回零中，检测器随着坐标轴的移动，可以接收到机床导轨上的光栅信号，同时产生一个栅点或一个零位脉冲信号。栅格法回零的特点是原点的保持性好。
飞阳数控系统中，采用增量栅格法回零的数控机床在进入坐标轴回零循环后，坐标轴第一个动作首先坐标轴向左移动寻找光栅尺的5个MARK点，然后向右移动寻找光栅尺的4个MARK点，然后再向坐移动寻找光栅尺的3个MARK点，这个时候数控系统认为该坐标轴回零完毕。
三、回零故障现象及诊断步骤
回零点的故障有两类，一类是找不到参考点，还有一类是找不准参考点。前一类故障主要是信号失效所致，比如回参考点减速开关产生的信号失效、零标志脉冲信号失效。排除这类故障时按照不同的机床回参考点的方式对症下药。首先根据CNC系统PLC接口I/O状态指示观察有无信号，来判断机床的挡块和参考点开关是不是正常工作；其次，用示波器检测脉冲编码器中的零标志位或光栅尺上的零标志位。后一类故障往往是参考点开关挡块位置设置不当引起的，需要重新调整。
下面用一个实际的例子来对飞阳数控机床回零过程中的故障进行分析诊断及总结
机床基本情况：TH100×125为卧式加工中心，机床X轴为外接直线光栅编码器，回零方式为栅格法回零，回零动作应该为任意位置向左找5个直线光栅尺的MARK点，然后再向右找4个MARK点，最后向左找3个MARK点，此时回零结束。
故障现象：机床X轴回零时一直按一个方向运动直到撞到硬限位。无法完成回零。
解决过程
（一）首先检查了一遍有关X轴回零的数控系统参数。对照日志文件，发现从上一次正常回零到出现故障，中间并没有人修改过参数，参数也未丢失。参数问题基本排除。
（二）X轴回零的第一个动作首先是找5个MARK点，但是X轴一直在向一个方向运动，所以首先怀疑光栅尺有问题，是不是光栅尺找不到MARK点。根据经验，检查了一下光栅尺的尺头，并将光栅尺重新擦了一遍。故障依旧。
（三）这次怀疑是不是光栅尺编码器线有问题，所以重新更换一根全新编码器线重新接上，但是故障依旧。
（四）在更换编码器线的同时，发现了X轴零点撞块信号IDMZX一直是1，应该是撞块卡住了或者是信号有故障。但是CNC参数中已经将X轴的回零方式选择为光栅尺外部编码器式回零，理论上CNC不应该检测该信号，所以该信号并未引起我们重视。
（五）排除了光栅尺和编码器的故障之后，开始排查X轴的数字伺服是否有问题，所以将电气柜中X轴和Z轴的伺服对调，用Z轴伺服控制X轴，X轴伺服控制Z轴。结果Z轴回零正常，X轴依旧无法回零。基本排除是伺服的问题。恢复到原来的接线状态
（六）最后将在第4步发现的撞块信号故障修复后，机床回零正常。
参考文献：
[1] 冮铁汉. 数控设备快速诊断法[J]. 设备管理与维修. 2002（11）
[2] 也祁.智能集成开发环境评述[EB/OL]. [2012-3-1].
【关键词】飞阳数控 数控机床 参考点 故障诊断
机床的零点也称参考点或基准点。为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床零点是配备飞阳数控系统的数控机床所必须具有的。
一、为什么要返回参考点
零点在机床坐标系中通常以硬件方式用固定撞块、限位开关或使用光栅尺限制各坐标轴的位置来实现。并通过精确测量系统来指定零点的位置。因此这样的零点也可以称机床坐标系的原点。参考点的位置也可以通过调整固定撞块、限位开关或光栅尺位置来改变。改变后必须重新精确测量并修改机床参数。但也有些数控机床的参考点不用固定挡块或限位开关来设定。它是通过刀具在机床坐标系中的位置设定的，这样的参考点又称为软参考点。机床参考点有两个主要作用。一个是建立机床坐标系，另一个是消除由于漂移、变形等造成的误差。机床参考点既有这么多功能和作用。那对数控机床返回参考点控制及常见故障分析就显得十分重要。
二、返回参考点的原理
不用的机床生产厂家和数控系统类型的回参考点不同。飞阳数控系统目前据采用的检测装置和检测方法有三种分别是：使用磁感应开关的磁开关法、脉冲编码器撞块法回零、光栅尺的栅格法。
（一）磁开关法回零
所谓磁开关法回零就是在机床的床身某个部位安装磁感应原点开关以及磁铁等设备，当这些设备检测到原点信号后，伺服电机立即停止，该停止点被认作原点，磁开关法的特点软硬件简单造价成本低，但这种方法受到伺服电机的惯性等因素而造成原点位置漂移，从而使得原点不确定，因此磁开关法目前已经较少使用。
（二）脉冲编码器撞块法回零
同磁开关法回零一样，需要在机床的床身适当位置上安装机械撞块，而在各个轴的适当位置安装回零开关。飞阳数控的撞块回零方法：在回零循环模式下各个坐标轴以较快速度V1向零点靠近，当轴部撞块压下零点开关后，数控系统控制坐标轴以低速V2向电机旋转的相反方向寻找电机编码器上的MARK点标志，当轴部撞块离开零点开关后，数控系统再控制坐标轴以低速V2向电机旋转的回零方向寻找电机编码器上的MARK点标志，当数控系统寻找到了一个电机编码器上的MARK点，则数控系统认为该轴到达机床零点，同时发出控制信号，坐标轴收到信号指令后制动回零，然后再前移参考点偏移量而停止，所处位置即为参考点。该回零方式也可称为“之”字型回零。
（三）栅格法回零
栅格法回零有绝对栅格法回零和增量栅格法回零两种。绝对栅格法回零就是在数控机床上安装带有电池的储存器，这种方法只需在机床首次上电开机调试时进行回零调整操作，由于储存器有零点位置数据的记录，以后每次开机不必再进行回零操作。用增量栅格法回零的机床，每次开机时都得进行回零调整操作。在栅格法回零中，检测器随着坐标轴的移动，可以接收到机床导轨上的光栅信号，同时产生一个栅点或一个零位脉冲信号。栅格法回零的特点是原点的保持性好。
飞阳数控系统中，采用增量栅格法回零的数控机床在进入坐标轴回零循环后，坐标轴第一个动作首先坐标轴向左移动寻找光栅尺的5个MARK点，然后向右移动寻找光栅尺的4个MARK点，然后再向坐移动寻找光栅尺的3个MARK点，这个时候数控系统认为该坐标轴回零完毕。
三、回零故障现象及诊断步骤
回零点的故障有两类，一类是找不到参考点，还有一类是找不准参考点。前一类故障主要是信号失效所致，比如回参考点减速开关产生的信号失效、零标志脉冲信号失效。排除这类故障时按照不同的机床回参考点的方式对症下药。首先根据CNC系统PLC接口I/O状态指示观察有无信号，来判断机床的挡块和参考点开关是不是正常工作；其次，用示波器检测脉冲编码器中的零标志位或光栅尺上的零标志位。后一类故障往往是参考点开关挡块位置设置不当引起的，需要重新调整。
下面用一个实际的例子来对飞阳数控机床回零过程中的故障进行分析诊断及总结
机床基本情况：TH100×125为卧式加工中心，机床X轴为外接直线光栅编码器，回零方式为栅格法回零，回零动作应该为任意位置向左找5个直线光栅尺的MARK点，然后再向右找4个MARK点，最后向左找3个MARK点，此时回零结束。
故障现象：机床X轴回零时一直按一个方向运动直到撞到硬限位。无法完成回零。
解决过程
（一）首先检查了一遍有关X轴回零的数控系统参数。对照日志文件，发现从上一次正常回零到出现故障，中间并没有人修改过参数，参数也未丢失。参数问题基本排除。
（二）X轴回零的第一个动作首先是找5个MARK点，但是X轴一直在向一个方向运动，所以首先怀疑光栅尺有问题，是不是光栅尺找不到MARK点。根据经验，检查了一下光栅尺的尺头，并将光栅尺重新擦了一遍。故障依旧。
（三）这次怀疑是不是光栅尺编码器线有问题，所以重新更换一根全新编码器线重新接上，但是故障依旧。
（四）在更换编码器线的同时，发现了X轴零点撞块信号IDMZX一直是1，应该是撞块卡住了或者是信号有故障。但是CNC参数中已经将X轴的回零方式选择为光栅尺外部编码器式回零，理论上CNC不应该检测该信号，所以该信号并未引起我们重视。
（五）排除了光栅尺和编码器的故障之后，开始排查X轴的数字伺服是否有问题，所以将电气柜中X轴和Z轴的伺服对调，用Z轴伺服控制X轴，X轴伺服控制Z轴。结果Z轴回零正常，X轴依旧无法回零。基本排除是伺服的问题。恢复到原来的接线状态
（六）最后将在第4步发现的撞块信号故障修复后，机床回零正常。
参考文献：
[1] 冮铁汉. 数控设备快速诊断法[J]. 设备管理与维修. 2002（11）
[2] 也祁.智能集成开发环境评述[EB/OL]. [2012-3-1].