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摘 要：立式内圆磨床用于我公司电机传动端端盖轴承室精磨生产的一台高精尖、单一关键机床。有负荷大，使用频率高，自动换刀装置长时间使用易出现部件磨损或精度下降的情况。为确保产品连续加工的精度及稳定性，生产淡季需对机床定期维保、准确度修正。机床故障50%以上都与自动换刀装置（ATC）有关[1]，以下将基于日本太阳工机立式内圆磨床（以下简称“内圆磨床”）返回参考点修正的机械调整过程及参数设置原理做主要分析。
关键词：立式内圆磨床;自动换刀装置;返回参考点;机械调整;参数设置
引言
科学技术的发展对产品提出了高精度、高复杂性、高迭代率的要求。这就要求加工设备的高精度、高效率、高通用性。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化产物。
太阳工机立式内圆磨床由机床本体、Z轴工作台、主轴（旋转工作台）、内圆磨削轴、冷却液装置、轴冷却装置和导轨润滑装置等结构组成。ATC是该数控机床的核心部件，由伺服电机驱动，可收纳砂轮直径75-250mm刀具6把，一次夹装可多工序加工，缩短砂轮交换时间的缩短，实现复合加工。自动换刀装置（ATC）直接影响到整个数控机床的工作质量，所以ATC定期维护修正至关重要。
1 立式内圆磨自动刀库回零机械调整
太阳工机立式内圆磨床使用刀具与主轴直接换刀的自动换刀装置，机械原点是基本机械坐标系的基准点[2]，机床多次使用影响回参准确性。回参修正分为机械修正与参数写入两部分，下面对机床的机械修正进行分析。
1.1 X轴位置修正
X轴位置修正原理：利用嵌套在套管轴锥形部的指示器进行误差消除。
如图1-1所示，在手动方式下，将指示器嵌套在ATC套管轴锥形部，在指示器触头绕刀具旋转过程中可能会出现位移。以工作台面为绝对零面，该位移误差即为X轴实际机械位置与机械原点偏差。
如图1-2所示，指示器旋转过程中，可能会出现b方向（X轴方向）位移或a方向（旋转方向）位移。移动对应的轴（b 方向用X轴修正，a方向用A轴修正），减小指示器位移。（由于弹簧的再现性，a、b方向各允许有0.15mm、0.01mm
误差）调整X轴及A轴直至指示器旋转一周后，指针跳动在误差范围内。此时X轴所在位置为标准机械原点位置，将此位置坐标设为参考点，实现机械原点与坐标原点重合。
1.2 Z轴位置修正
Z轴修正原理：利用垫片下指示器指针确定Z轴机械原点。
与X轴修正原理类似：在MDI方式下移动Z轴至砂轮轴端接触套管轴，此时指示器指针为0，在实际使用中，刀具夹紧状态与松开状态Z轴变化幅值约为0.4-0.5mm，所以设定其推拉值为0.2-0.3mm。即指示器为0.2-0.3mm时，设定该点为机床Z轴机械原点。同理，将此时Z轴机械位置设为参考点，实现Z轴实际机械位置与机械原点重合。
设定X轴、Z轴机械原点位置并保存后，根据所示刀具更换表进行ATC试换刀[3]，以确认Z轴、X轴位置设定的准确度。该立式内圆磨床使用M6T00 参数进行刀具更换。
2 Fanuc数控系统返回参考点基本参数调试
数控机床通过参数设置将数控设备的系统（CNC）软件记忆位置与数控设备的机械位置重合。根据各种设备的特点和应用场合等个性问题，Fanuc CNC 提供的常用返回参考点方法有三种：（1） 手动输入法;（2）栅格法;（3）双Mark法 。该机床电气回参采用手动输入法，故方法2、3不做详细讨论。
2.1 手动输入法
手动输入法主要用于半闭环系统绝对型编码器。CNC将当前机械位置作为参考点处理，对进行机械调整后的X轴、Z轴位置分别手动设置参数，将软件记忆位置与机械位置重合。
基本原理如下： 在MDI方式下，对X轴、Z轴位置进行机械修正，直至误差在可接受范围内，完成机械调零;手动设置参数P1815，完成电气原点与机械原点重合。参数P1815用于改变机械位置与绝对位置检测器之間的对应关系，一般用于绝对位置检测（ABS脉冲编码器）、或者带有绝对位置原点的直线尺（串行）的旋转轴B类型的轴 。内圆磨床P1815（4）参数为机械位置与绝对参考位置关系建立的APZx参数。在进行第一次调节或更换绝对位置检测器时，将其设定为“0”，再次通电并通过执行手动返回参考点等操作进行绝对位置检测器的原点设置后，该参数即被自动设定为“1”。
2.2 栅格法
栅格法适用既适用于半闭环系统，也适用于全闭环系统;既适用于增量型位置反馈元件，也适用于绝对型位置反馈元件。根据有有无回零减速开关，栅格法返回参考点方式分有回零减速开关和无回零减速开关两种情况。
2.3 双Mark法
双Mark法适用全闭环系统。带绝对参考标志的光栅尺有两路参考标志，Mark 1 和Mark 2。在光栅尺的原始零点，二者重合。离开原始零点后，Mark1 和Mark 2 的差值随着离初始原点（理论零点，物理上不存在）的距离增大而增大。由Mark 1 和Mark 2之间的差值计算出当前位置离开光栅尺原始零点的距离，再根据参考点与原始零点的位置计算出当前位置与参考点之间的距离。
3 结论与展望
在机床的使用过程中会有一些不可避免的故障，但是所有的故障都是有征兆的，通过细致比较与分析，优化检查方式方法，并对发现的问题进行综合分析，就能将设备故障扼杀在摇篮中，降低对生产的影响。故障处理固然重要，预防机制及机器改进也是不可或缺的。
参考文献：
[1]陈义庄.数控机床自动换刀装置的选择及刀柄的配置[J].机床与液压，2002（04）：228-148.
[2]李富生.实用数控机床技术手册.北京出版社，1999.
[3]王俊彩，乔丹，胡长中，王福平.基于PLC控制的刀具库自动选刀的设计[J].机械工程师，2010（11）：94-95.
关键词：立式内圆磨床;自动换刀装置;返回参考点;机械调整;参数设置
引言
科学技术的发展对产品提出了高精度、高复杂性、高迭代率的要求。这就要求加工设备的高精度、高效率、高通用性。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化产物。
太阳工机立式内圆磨床由机床本体、Z轴工作台、主轴（旋转工作台）、内圆磨削轴、冷却液装置、轴冷却装置和导轨润滑装置等结构组成。ATC是该数控机床的核心部件，由伺服电机驱动，可收纳砂轮直径75-250mm刀具6把，一次夹装可多工序加工，缩短砂轮交换时间的缩短，实现复合加工。自动换刀装置（ATC）直接影响到整个数控机床的工作质量，所以ATC定期维护修正至关重要。
1 立式内圆磨自动刀库回零机械调整
太阳工机立式内圆磨床使用刀具与主轴直接换刀的自动换刀装置，机械原点是基本机械坐标系的基准点[2]，机床多次使用影响回参准确性。回参修正分为机械修正与参数写入两部分，下面对机床的机械修正进行分析。
1.1 X轴位置修正
X轴位置修正原理：利用嵌套在套管轴锥形部的指示器进行误差消除。
如图1-1所示，在手动方式下，将指示器嵌套在ATC套管轴锥形部，在指示器触头绕刀具旋转过程中可能会出现位移。以工作台面为绝对零面，该位移误差即为X轴实际机械位置与机械原点偏差。
如图1-2所示，指示器旋转过程中，可能会出现b方向（X轴方向）位移或a方向（旋转方向）位移。移动对应的轴（b 方向用X轴修正，a方向用A轴修正），减小指示器位移。（由于弹簧的再现性，a、b方向各允许有0.15mm、0.01mm
误差）调整X轴及A轴直至指示器旋转一周后，指针跳动在误差范围内。此时X轴所在位置为标准机械原点位置，将此位置坐标设为参考点，实现机械原点与坐标原点重合。
1.2 Z轴位置修正
Z轴修正原理：利用垫片下指示器指针确定Z轴机械原点。
与X轴修正原理类似：在MDI方式下移动Z轴至砂轮轴端接触套管轴，此时指示器指针为0，在实际使用中，刀具夹紧状态与松开状态Z轴变化幅值约为0.4-0.5mm，所以设定其推拉值为0.2-0.3mm。即指示器为0.2-0.3mm时，设定该点为机床Z轴机械原点。同理，将此时Z轴机械位置设为参考点，实现Z轴实际机械位置与机械原点重合。
设定X轴、Z轴机械原点位置并保存后，根据所示刀具更换表进行ATC试换刀[3]，以确认Z轴、X轴位置设定的准确度。该立式内圆磨床使用M6T00 参数进行刀具更换。
2 Fanuc数控系统返回参考点基本参数调试
数控机床通过参数设置将数控设备的系统（CNC）软件记忆位置与数控设备的机械位置重合。根据各种设备的特点和应用场合等个性问题，Fanuc CNC 提供的常用返回参考点方法有三种：（1） 手动输入法;（2）栅格法;（3）双Mark法 。该机床电气回参采用手动输入法，故方法2、3不做详细讨论。
2.1 手动输入法
手动输入法主要用于半闭环系统绝对型编码器。CNC将当前机械位置作为参考点处理，对进行机械调整后的X轴、Z轴位置分别手动设置参数，将软件记忆位置与机械位置重合。
基本原理如下： 在MDI方式下，对X轴、Z轴位置进行机械修正，直至误差在可接受范围内，完成机械调零;手动设置参数P1815，完成电气原点与机械原点重合。参数P1815用于改变机械位置与绝对位置检测器之間的对应关系，一般用于绝对位置检测（ABS脉冲编码器）、或者带有绝对位置原点的直线尺（串行）的旋转轴B类型的轴 。内圆磨床P1815（4）参数为机械位置与绝对参考位置关系建立的APZx参数。在进行第一次调节或更换绝对位置检测器时，将其设定为“0”，再次通电并通过执行手动返回参考点等操作进行绝对位置检测器的原点设置后，该参数即被自动设定为“1”。
2.2 栅格法
栅格法适用既适用于半闭环系统，也适用于全闭环系统;既适用于增量型位置反馈元件，也适用于绝对型位置反馈元件。根据有有无回零减速开关，栅格法返回参考点方式分有回零减速开关和无回零减速开关两种情况。
2.3 双Mark法
双Mark法适用全闭环系统。带绝对参考标志的光栅尺有两路参考标志，Mark 1 和Mark 2。在光栅尺的原始零点，二者重合。离开原始零点后，Mark1 和Mark 2 的差值随着离初始原点（理论零点，物理上不存在）的距离增大而增大。由Mark 1 和Mark 2之间的差值计算出当前位置离开光栅尺原始零点的距离，再根据参考点与原始零点的位置计算出当前位置与参考点之间的距离。
3 结论与展望
在机床的使用过程中会有一些不可避免的故障，但是所有的故障都是有征兆的，通过细致比较与分析，优化检查方式方法，并对发现的问题进行综合分析，就能将设备故障扼杀在摇篮中，降低对生产的影响。故障处理固然重要，预防机制及机器改进也是不可或缺的。
参考文献：
[1]陈义庄.数控机床自动换刀装置的选择及刀柄的配置[J].机床与液压，2002（04）：228-148.
[2]李富生.实用数控机床技术手册.北京出版社，1999.
[3]王俊彩，乔丹，胡长中，王福平.基于PLC控制的刀具库自动选刀的设计[J].机械工程师，2010（11）：94-95.