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淺談FANUC 0i D係統數控機床故障診斷與維修

2021-1-29 來源：常州機電（diàn）職業技術學院作者：李海兵

摘要：在社會和經濟發展過程（chéng）中，數控機床（chuáng）已經成為各領域廣泛應用的設備（bèi）。為（wéi）提升數控機床的運行效率，生產（chǎn）出高質（zhì）量的機（jī）械產（chǎn）品，將FANUC 0i D係統（tǒng）配置在數控機（jī）床中，以此優化設備保持在安全穩定的運行狀態。但是，該係統在運（yùn）行時（shí）會（huì）出現問題，該文（wén）圍繞FANUC 0i D係統常見（jiàn）的故障進行（háng）診斷，並（bìng）實施針對性的維修措施，為數控機（jī）床（chuáng）工作人員維修設備（bèi）提供參考依據。

關鍵詞：FANUC 0i D係統數控機床故障診斷與維修

借助數控技術生產（chǎn）機械產品（pǐn），成為數控機床數量增長最主要的因素，並且將FANUC 0i D係（xì）統配（pèi）置在（zài）數（shù）控機床（chuáng）中，保持數控機（jī）床高效穩定的生產狀態，既能提升生產效率（lǜ），還能（néng）為企業創造更多的（de）經濟效益。在（zài）FANUC 0i D係（xì）統（tǒng）運行過程（chéng）中，為（wéi）減少（shǎo）係統出現故障的次數，維修人員應充分掌握係統原理圖的要點，並針對出現的故障，實施有效（xiào）的處理措施。

1、FANUC 0i D係統（tǒng）控製原理

在FANUC 0i D係統內，數控係統借（jiè）助FSSB總線建立連（lián）接組織，形成可通信（xìn）的網絡，將進給軸、伺服主軸與係統連接。然後由（yóu）PLC控製裝置與總線I/O Link連接，建立的（de）連接關（guān）係與外部（bù）設備（bèi）相通。由係統原理圖可知，一旦機床出現故障時，數控係統會向（xiàng）工（gōng）作（zuò）人員發出警報（bào），或者通過伺服驅動器將故障信息傳輸給（gěi）控製中心。

2、數控（kòng）機床常見機械故障與維修方法（fǎ）

FANUC 0i D係統數控（kòng）機床常見的機械故障，通常由以下幾點組成：第一，X軸方向尺寸（cùn）不合格。通常情況下，數控機床會有較長的使用壽命，但是在長期運行過（guò）程中，進行精密零件製造時，處在（zài）Y軸的方向尺寸合格，而在（zài）X軸方向尺寸（cùn）不合格，導（dǎo）致機床在（zài）生產時出現故（gù）障。引發X軸方向尺寸出現偏差（chà），是由5個方麵因素組成：一是工作人員設（shè）定的坐標位置（zhì）不正確；二是伺服參數，如柔性齒輪比設定出現偏差；三是（shì）數控機床在運行過程中，電機內軸節位置未能緊固；四是軸承長時（shí）間使用，出現不同程（chéng）度的磨損，而且磨損後出現（xiàn）鬆動（dòng）；五（wǔ）是使用的絲杠螺母（mǔ），受到作用力後，出現較（jiào）大反（fǎn）向孔隙。在解決X軸方向尺寸不合格問題時，操作人（rén）員在編程坐標時，應保證（zhèng）輸入正確的（de）數值，避免編（biān）程出現問題。在檢查柔性齒輪比等伺服參數時，若參數正確，應對機械零件進（jìn）行檢查。在檢查時，應按（àn）照標準流程進行（háng），第一，對聯軸器進行鬆動檢查，若出現鬆動（dòng）問題，應緊固電機和絲杠的連接器，同時對存在（zài）於反向間隙的誤差進行檢查（chá）。檢查（chá）完畢後，若反向間隙使0.08mm，按照檢查要求可知（zhī），此時得出的反向間隙，是由絲杠反向間隙（xì）與軸承間隙的差值（zhí）產生的，為獲得準確的間隙數值，需要將軸承間隙確定在固定值。確定軸承間隙（xì）後，若滾珠絲杠反向間隙在0.02mm以下，工作人員應使用計（jì）算軟件，將反向間隙具有的補償功能進行修複，若間隙超過0.02mm，將滾珠絲杠放入在機械設備內，對超（chāo）過的間隙進行縮小（xiǎo）修複。將軸承間隙控製在合理（lǐ）範圍過（guò）程中，在X軸中心位（wèi）置，把一個鋼珠放置（zhì）在中心，通過千分表控製鋼珠（zhū）的產生的間隙，以千分表數（shù）值為0.07mm為（wéi）例，此時X軸產生（shēng）的絲杠方向間隙數值為0.01mm。在調整絲杠反向間（jiān）隙（xì）時，在X軸未能（néng）緊固止退墊圈（quān），同時在調整（zhěng）間隙時，由於振動的影響，致使軸承間隙（xì）通常將間隙精度控製在小於0.005mm。工作人員使用軟件對反向間隙進行補償後，需要再次製造，提升精度後，X軸方向尺寸（cùn）不（bú）合格故障得以解決。第二，使用立式數控機床進行（háng）機械製造時（shí），在更換主軸拉爪時，按下換刀鍵後，主軸使用的刀具無法自動更換。出現這樣的問題，主（zhǔ）要是由於刀具配置的（de）更換裝置（zhì），電路損壞後無法（fǎ）正常工作，此外在主軸和刀柄位置，出現生鏽或者劃傷問題，二者間的配（pèi）合麵未能起到（dào）連接作用。同時在缺少足夠的外部氣源壓力，或者汽液刀缸受到破壞時，都無法使刀具（jù）自動更換。最（zuì）後，由（yóu）於未能精準地控製頂刀量，拉爪未能進入到指定位（wèi）置進行機械操作，統稱為頂刀量不足。

出現頂刀量不足問題時，是由於操作人員的失（shī）誤，機床出（chū）現撞刀問題（tí），從而破壞拉刀（dāo）爪，使用新的刀爪更換損壞的刀爪時，工作人員操作換刀鍵時，壓力為0.7MPa的打刀鋼頂杆盡管可以正常工作，此時頂刀量未能達到標準，證明換刀鍵出現問題，是（shì）由於頂刀量不足產生的（de）。在解決頂刀量不足問題時，需要工作人員對螺絲進行調整，將緊固程度控製在（zài）合理（lǐ）範圍內，將拉刀杆和打刀缸頂杆的間隙不斷縮小，在啟動換刀（dāo）鍵時，若刀具無（wú）法順利地更（gèng）換，即便打刀缸和拉刀杆移動過程較為順利，但是仍需（xū）要對頂刀量進行調整。為保（bǎo）證頂刀量能夠滿足使用要求，工作人應對主（zhǔ）軸拉到機構（gòu）機械圖進行核對，按照圖中要求對刀具位置進行調整。在更換拉刀爪過程中，工作人員由於緊（jǐn）固較為明顯，致使拉刀爪無法進行移動後，此時拉刀爪位置超過標準距離，在更換刀具時出現（xiàn）問題。在解決（jué）到定量（liàng）不（bú）足問題時，工作人員應（yīng）使（shǐ）用銅（tóng）棒，對拉刀爪頂杆進行不斷的敲打，在（zài）卸載刀具後，需要對拉刀（dāo）爪（zhǎo）位置進（jìn）行調整，從而順利解決出現（xiàn）的故障。

3、數控機床常見電氣故（gù）障與維修方法

在FANUC 0i D係統數控（kòng）機床出現的電氣故（gù）障時，啟動機床後，係統會發出x軸與放大器不匹配（pèi）的報警，出現該報警時，通常是由於設定錯誤的伺服2165號參（cān）數，同時伺服軸與放大器（qì）未能形成匹配（pèi）關係。在對伺服2165號（hào）參數進行檢（jiǎn）查時，x軸坐標值為15，y軸坐標為（wéi）25，z軸坐標為25。結合報（bào）警內（nèi）容，將3個坐標的參（cān）數設定為25、25、25，此時報警停止，故障解除，而（ér）且將電機型號更換為256時，出（chū）現（xiàn）的故障也可以有效解決。在對操作履曆檢查時（shí）可知，由於工作人員操作（zuò）失誤，將伺（sì）服2165號參數中x軸標點設置為15，從而引發設備發出報警信（xìn）息。

在對型（xíng）號為βis的FANUC 0i D係統數控機床，出現的x、y、z軸（zhóu）伺服軸信號關閉故障進行分析時，通常情況下會出現故（gù）障信號，在故障信號的5~14位之間，會標注出對應的故障點（diǎn）。以1為正常為例，此（cǐ）時出現故障後數值為32737。若（ruò）故障信息為ALM401時，此時0為報警信（xìn）息（xī）。按（àn）照係統的運算方式可知，在故障信息為32737，診斷信號為32673時，可推斷出報警（jǐng）信息為0的狀態。對係統內的CX3接口處（chù）電壓進行檢查，此處接口位置電氣元件出現燒毀情（qíng）況，若解（jiě）決元件（jiàn）出現的問題，工作人員應連接外部接觸器，將主電路（lù）與110V電壓相連後，通過線圈（quān）控製伺服強電，以便完成（chéng）對故障的處理。

使用時間超過5年的立式數控機床，在運行若出現停車情況（kuàng）時，通（tōng）常由於CNC重力軸定位出現錯誤造成的，從而造成係統發（fā）出警報。重力軸定位出現錯誤時，主要原因（yīn）是由以下7點造成的：(1)受到振動、重力等外部因素；(2)編碼器受到破壞；(3)反（fǎn）饋電纜受到損壞後，出現短路情況；(4)在伺服放大器內，出現動力線未能充（chōng）分連接情況；(5)在機械（xiè）內部，受到缺油、導軌等受到（dào）破（pò）壞的因素影響，導致機械承受過大的荷載；(6)在電機內部，抱閘線圈出現損壞時，會引發短路情況；(7)未能（néng）設置正確的參數。

在對電（diàn）櫃抱閘繼電器進行檢查時，此時抱閘繼電（diàn）器盡管燈光保持在正常功能，但是在緊急鍵按下後，指示燈會馬上熄滅（miè），而用（yòng）電表（biǎo）檢查時，電器常開點檢測出24V電壓，通過（guò）檢查可知，在轉接板相連位置，在線路內出現短（duǎn）路情況，導致抱閘（zhá）器線路出現虛（xū）接或（huò）者短路情況（kuàng）。所以（yǐ），將設備保（bǎo）持在斷（duàn）電狀態時，將z軸移動至正常區間，使用水平儀對機（jī）床的水平位置進行調整，以便減少地（dì）腳螺栓的承受壓力，從而避（bì）免（miǎn）設（shè）備出現振動（dòng）。然後（hòu），加緊螺栓在固定位置（zhì）的狀（zhuàng）態，通（tōng）過（guò）使用Guide軟件，對機床（chuáng）伺服參數進行調整，通過調整後，將機床的狀態優化成正常狀態，此時機床的切削量可（kě）以完成切削任務，此時解決機（jī）床出現的故障（zhàng）。

4 、結語

綜上所述，在對FANUC 0i D係統數控機床出現的故障進行診斷和維修時（shí），工作人員應對Guide、Servo等軟件熟練地使用，並結合機床的結構以及運行狀（zhuàng）態，針對出現的故障實施有效的解決措施，以此快速高質量地維修機床，避免機床由於故障影響（xiǎng）正常的生產。

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