学习情境五 FANUC 数控机床回零、限位与急停控制 任务一 数控机床回零控制教 学 方 法计划课时4学时 授课地点 教室多媒体室、数控车间教学 目的及要求1. 了解数控机床机械原点、机械坐标与编程坐标的基本知识 2•了解数控回零的作用教学重点难点1•能够安全操作数控机床，熟练进行数控机床回零操作 2•能够按要求设定数控机床的零点3•掌握数控机床参考点常见故障判断与维修的方法教学条件1、 教室多媒体2、 仿真一体化机房，数控加工仿真模拟软件3、 数控车间车床教 学 过 程教学步骤教学内容教学方法时间安排一、导入-数控 机床参考点数控机床启动后通常需要进行返回参考 点的操作教师介绍0.5学时二、数控机床 返回参考点的 意义（1） 机床原点（2） 机床参考点（3） 电气参考点教师讲解0.5学时三、返回参考 点类型（1） 开关方式（2） 栅格方式1） 绝对式编码栅格方式2） 增量式编码器栅格方式教师先演示 学生然后操作 教师指导1学时四、返回参考 点过程（1） 增量式编码器返回参考点① 有挡块返回参考点功能② 与返回参考点有关的信号③ 与返回参考点有关的参数④ 返回参考点的动作⑤ 无挡块返回参考点方式（2） 绝对式编码器返回参考点1）绝对式编码器返回参考点功能。
1、2）与返回参考点有关的信号教师讲解1学时五、返回参考 点常见故障（1）增量式编码器返回参考点常见故障1） 操作故障2） 外围电气开关信号故障3） 增量式编码器故障4） 其他故障2）绝对式编码器返回参考点常见故障1） 操作故障2） 外围电气故障3） 绝对式编码器故障4）其他故障教师先演示 学生然后操作 教师指导1学时评价完成情况60%方法能力20%创新20%教学后记一、导入参考点即数控机床坐标系的原点，它在数控机床出厂时已被确定，是一个固定的点回 参考点的目的是把数控机床的各轴移动到机床固定的点，使机床各轴的位置与CNC的机械 位置吻合，从而建立机床坐标系数控机床启动后通常需要进行返回参考点的操作，在这个过程中常会遇到各种问题，这 些问题处理的正确与否在很大程度上会直接影响机床的使用及工件的加工精度数控机床返回参考点的意义数控机床回零控制即数控机床返回参考点控制1） 机床原点机床原点是机床坐标系的基准点，机械零部件一旦装配完毕，机床原点随即确定机床 原点由机床厂家设定.（2） 机床参考点机床参考点又名参考点或零点，与电气参考点相重合3） 电气参考点电气参考点是由机床使用的检测反馈元件发出的栅格信号或零标志信号确立的参考点 电气参考点一般与机床参考点是重合的，根据用户需要，电气参考点可以偏移机床参考点偏 移量可以通过参数设定。
二、返回参考点类型数控机床回零控制即数控机床返回参考点控制数控机床要实现在固定点交换刀具以及 机床停机在固定点，要实现自动加工，必须知道坐标位移计算的依据，即在数控机床上必须 建立机床坐标系，要确定机床原点数控系统通过返回数控机床参考点来确定机床原点为 了解这一过程的工作原理，首先要掌握三个基本概念，即机床参考点、机床原点、电气参考 点以车床为例三者之间关系如图 51 所示1） 机床原点 机床原点是机床坐标系的基准点，机械零部件一旦装配完毕，机床原点随即确定机床原点由机床厂家设定，如图51 中 0点所示2） 机床参考点机床参考点又名参考点或零点,与电气参考点相重合如图51R点所示为机床参考点3） 电气参考点电气参考点是由机床使用的检测反馈元件发出的栅格信号或零标志信号确立的参考点： 电气参考点一般与机床参考点是重合的，根据用户需要，电气参考点可以偏移机床参考点偏 移量可以通过参数设定在FANUC数控系统中，偏移量在参数1850中设定从严格意义上讲，数控机床返回参考点是返回电气参考点实际返回参考点是通过系得 到减速开关信号后，再检测伺服电机编码器栅格信号，栅格就是电气参考点若希望的机床 参考点不在此点，则可以通过参数1850 进行偏移。
以FANUC数控系统为例，数控机床返回到机床参考点R,其坐标值在参数1240中设 定，即在参数1240中设定R点在机床坐标系中的坐标值，数控系统就间接知道机床原点了三、返回参考点类型 按机床检测元件检测参考点信号方式的不同，返回机床参考点的方式有两种：一种为磁 开关方式，另一种为栅格方式1）开关方式 在机械本体上安装磁铁及磁感应原点开关，当磁感应原点开关检测到原点信号后，伺服 电机立即停止，该停止点被认作原点，其特点是软件及硬件简单，但原点位置随着伺服电机 速度的变化而成比例地漂移，即原点不确定磁开关方式由于存在定位漂移现象，较少使用2）栅格方式 在栅格方式中，检测反馈元件随着伺服电机一转信号同时产生一个栅格信号或一个零标 志信号，如图51 所示在机械本体上安装一个机械挡块及一个减速开关后，数控系统检测 到的第一个栅格信号或零标志信号即为参考点栅格方式根据检测反馈元件测量方法的不同又可分为绝对式编码器栅格方式和增量式 编码器栅格方式1 ）绝对式编码栅格方式 采用绝对式编码器进行位置检测的机床，机床调试前第一次开机后，通过参数设置使机 床返回参考点，操作调整到合适的参考点后，只要绝对式编码器的后备电池有效，再开机时， 不必进行返回参考点操作2）增量式编码器栅格方式。
采用增量式编码器进行位置检测的机床，因为增量式编码器位置检测装置在断电时会失 去对机床坐标值的记忆，所以每次机床通电时都要进行返回参考点操作在使用增量式编码器的系统中，返回参考点有两种模式：① 开机后，各轴手动返回参考点，每一次开机后都要进行手动返回参考点操作；② 在自动方式下的用G代码指令返回参考点以FANUC数控系统为例，在自动加工 程序中，编制G27、G28或G29等指令在维修与返回参考点有关的故障时，首先要知道该数控设备属于哪一种返回参考点方式四、返回参考点过程返回参考点过程必须根据数控系统提供的技术资料进行操作以及设置相关参数本书 FANUC数控系统为例介绍返回参考点的过程FANUC 数控系统返回参考点的控制方式有以下几种，一是增量式编码器返回参考点； 二是绝对式编码器返回参考点；三是附带绝对地址参照标记的直线尺返回参考点；四是撞块 式返回参考点等本书主要介绍增量式编码器返回参考点和绝对式编码器返回参考点，其他方式返回参考 点过程可以参考连接说明书（功能篇）（B64303CM1）1） 增量式编码器返回参考点 以增量式编码器作为检测反馈元件的机床，其返回参考点方式又分为以下2种。
① 有挡块返回参考点功能 本功能是用手动或自动方式使机床可移动部件按照各轴规定的方向移动，工作台快速接近参考点，经减速开关减速后，低速返回参考点参考点是由检测反馈元件的栅格信号或零 标志信号所决定的栅格位置来确定的② 与返回参考点有关的信号③ 与返回参考点有关的参数④ 返回参考点的动作该时序图的应用有几个条件：参数1006#5=0,设置为正方向返回参考点；减速信号有效 参数 3003#5=0，设置为 0 有效；减速信号接动断开关当然，也可以把参数设置成反方向 返回参考点⑤ 无挡块返回参考点方式FANUC数控系统也允许把参数1005#1设为1，为无挡块返回参考点方式，也就是不需 要减速开关也能返回参考点无挡块返回参考点方式使用方便，进给轴方向选择正、反都可 以，但每次开机返回参考点位置都不一样，若加工中以参考点的位置为计算依据，每次返回 参考点后都必须重新操作和计算详细方法可以参考连接说明书（功能篇）（B64303CM1）2） 绝对式编码器返回参考点1）绝对式编码器返回参考点功能在带有绝对式编码器的情况下，返回参考点后，一度设定好的参考点即使在切断电源的 情况下仍将被保持起来，所以在下次通电时，无需进行参考点设定。
断电后，绝对式编码器中的机床位置数据保存在电机编码器SRAM中，并通过伺服放大器上的电池来保持电机编 码器 SRAM 中的数据绝对式编码器可以是伺服电机内装编码器、外接独立编码器以及光 栅尺现在ai和Bi系列伺服电机具有绝对式编码器功能，保存编码器中的机床位置数据的 电池是放置在伺服放大器上的，通过反馈电缆连接到伺服电机的绝对式编码器上，因此，当 更换伺服放大器和伺服电机或更换反馈电缆时，都有可能使电池与绝对式编码器脱开，这时 绝对式编码器SRAM中的数据丢失，在开机后会出现DS0300报警，需要重新建立参考点2）与返回参考点有关的信号 与返回参考点有关的信号可参考表52，只是不包括其中的返回参考点硬件减速信号（必 须设置参数 1005#1=1，因为这是无挡块返回参考点方式）① 与返回参考点有关的参数② 返回参考点过程五、返回参考点常见故障 （1）增量式编码器返回参考点常见故障1）操作故障在返回参考点过程中，若不符合返回参考点参数设置，FANUC数控系统就会报警，具 体见表 51 所示表 51 增量式编码器返回参考点部分操作故障报警号报警内容故障原因PS0090未完成返回参考点操作1•返回参考点操作不能正常进行。
一般是因为 返回参考点的起点太近或速度太低使起点离 参考点足够远.或为返回参考点设定足够快的 速度后再执行返回参考点操作2•在无法建立机床原点的状态下，试图执行基 于返回参考点的绝对位置检测器的原点设定 通过手动运行使电机转动一周以上，暂时执行 CNC和伺服放大器电源的OFF/ON操作，而 后进行绝对位置检测器的原点设定PS0092返回参考点检查（G27）错误G27中指定的轴尚未返回参考点重新检查为 返回参考点而编写的程序PS0224返回参考点未结束在自动运行开始之前，没有执行返回参考点操 作限于参数ZRNx （参数1005#0 ）为0时）PS0304未建立参考点就出现指令G28PS0301禁止重新返回参考点PS0302不能为无挡块返回参考点方式设定参考点在尚未建立参考点时就出现了自动返回参考点指令（G28）在无挡块返回参考点中，禁止重新设定参考点 的参数1012#0 （IDGx）被设定为1时，试图执 行返回参考点操作可能足下列原因引起的：1•在JOG进给中，没有将轴朝着返回参考点 方向移动2•轴沿着与手动返回参考点方向相反的方向移动可能足下列原因引起的：PS0305中间点未指定1•在JOG进给中，没有将轴朝着返回参考点方 向移动。
2.轴沿着与手动返回参考点方向相反的方向 移动2）外围电气开关信号故障在增量式编码器返回参考点方式中，主要涉及系统外的开关有操作方式开关、减速开关 等，在维修中可以利用PMC信息诊断页面分析开关是否有故障另外还要检查减速开关中 相关的挡块是否松动以及位置是否正确等3）增量式编码器故障在增量式编码器返回参考点方式中，重要部件是编码器在OiD系统中使用ai和Bi 伺服电机，伺服电机尾部的编码器是串行脉冲编码器，它不能使用传统的仪器检测，应尽可 能使用系统提供的故障诊断信息和部件互换法进行故障诊断在增量式编码器返回参考点过 程中，常见故障就是编码器零位信号丢失或器件故障，要注意避免振动和减少油污等4）其他故障增量式编码器是低电压弱电信号器件，难免会受到周围干扰，反馈电缆要采取屏蔽以及 抗干扰措施，反馈电。