FANUC數(shù)控機(jī)床主軸不轉(zhuǎn)故障的維修方法

楚雪平

河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院 450046

主軸是數(shù)控機(jī)床的重要零件之一，主軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生切削的主運(yùn)動(dòng)是形成切削的重要條件。主軸不轉(zhuǎn)故障是主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最常見(jiàn)的故障類型之一，可以分為有報(bào)警的故障和無(wú)報(bào)警的故障兩大類。本文主要論述無(wú)報(bào)警的串行主軸不轉(zhuǎn)故障的維修方法。

1 FANUC數(shù)控機(jī)床主軸不轉(zhuǎn)故障的維修方法分析

FANUC數(shù)控機(jī)床的主軸控制分兩種形式：串行主軸和模擬主軸。不管采用何種控制方式，主軸旋轉(zhuǎn)必須具備三個(gè)條件：CNC發(fā)出主軸控制信號(hào)、主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接正確以及硬件和機(jī)械部分正常。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床的機(jī)械部分大大簡(jiǎn)化，很大程度上降低了機(jī)械部分的故障率，所以出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)將維修的重點(diǎn)放在數(shù)控系統(tǒng)和電氣部分。按照“先系統(tǒng)、再電氣、最后機(jī)械”的思路進(jìn)行維修，即出現(xiàn)故障時(shí)，首先考慮數(shù)控系統(tǒng)和PMC部分，其次考慮電氣部分，最后再考慮機(jī)械傳動(dòng)部分和主軸組件本身。維修步驟如下：

第一步：看。觀察有無(wú)報(bào)警，觀察機(jī)床狀態(tài)信息欄的顯示和主軸驅(qū)動(dòng)放大器的LED狀態(tài)顯示。有報(bào)警時(shí)，先排除報(bào)警。

第二步：?jiǎn)?。了解故障是在什么時(shí)候、進(jìn)行什么操作時(shí)出現(xiàn)的以及機(jī)床的負(fù)載大小、加工工藝等情況。

這兩步的重點(diǎn)是理解故障現(xiàn)象。

第三步：思。前兩步已經(jīng)理解了故障現(xiàn)象，然后根據(jù)FANUC主軸控制的原理思考故障的原因并進(jìn)行確認(rèn)。

2 FANUC數(shù)控機(jī)床主軸不轉(zhuǎn)故障的維修實(shí)例

2.1 某FANUC0ID三軸加工中心，指令發(fā)出后，主軸不能旋轉(zhuǎn)

觀察到系統(tǒng)無(wú)報(bào)警，主軸放大器L E D狀態(tài)顯示[01]，黃燈亮；了解到在“MDI”工作方式下，輸入加工指令：“M03 S500；”，按下機(jī)床操作面板上的“循環(huán)啟動(dòng)”按鍵后，該程序段底色為黃色，松開(kāi)“循環(huán)啟動(dòng)”按鍵后，“循環(huán)啟動(dòng)”按鍵指示燈點(diǎn)亮，狀態(tài)信息欄上顯示“FIN”，機(jī)床操作面板上的主軸正轉(zhuǎn)按鍵指示燈也點(diǎn)亮。

故障分析：由循環(huán)啟動(dòng)有效判斷該程序段已經(jīng)被執(zhí)行，再由狀態(tài)信息欄出現(xiàn)“FIN”判斷該程序段的執(zhí)行不能結(jié)束；由主軸正轉(zhuǎn)按鍵指示燈點(diǎn)亮，判斷主軸正轉(zhuǎn)信號(hào)已經(jīng)輸出到PMC；進(jìn)入信號(hào)狀態(tài)顯示欄觀察到轉(zhuǎn)速信號(hào)已經(jīng)送入PMC。綜上分析，主軸M指令已經(jīng)執(zhí)行，但不能結(jié)束，根據(jù)主軸控制原理可知，這是因?yàn)镃NC收不到PMC送回的結(jié)束信號(hào)，而結(jié)束信號(hào)則是根據(jù)主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速是否到達(dá)指定的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生；主軸放大器LED黃燈亮，表明主軸正處于準(zhǔn)備狀態(tài)，CNC被禁止向主軸放大器輸出主軸控制信號(hào)，因此主軸不能旋轉(zhuǎn)，主軸M指令的執(zhí)行則不能結(jié)束。

故障維修：先查看主軸控制關(guān)鍵信號(hào)，發(fā)現(xiàn)串行主軸急停輸入信號(hào)G71.1不正常，然后修改梯形圖，重啟系統(tǒng)后，主軸正常旋轉(zhuǎn)。

2.2 某FANUC0ID三軸加工中心，指令發(fā)出后，主軸不能旋轉(zhuǎn)

觀察到系統(tǒng)無(wú)報(bào)警，主軸放大器LED狀態(tài)顯示[00]；了解到在“MDI”工作方式下，輸入加工指令：“M03 S500；”，按下并松開(kāi)機(jī)床操作面板上的“循環(huán)啟動(dòng)”按鍵時(shí)，觀察到“循環(huán)啟動(dòng)”按鍵指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)該程序段被執(zhí)行；當(dāng)執(zhí)行結(jié)束后，“循環(huán)啟動(dòng)”按鍵指示燈隨即熄滅；機(jī)床操作面板上的主軸正轉(zhuǎn)按鍵指示燈也點(diǎn)亮。

故障分析：主軸放大器LED狀態(tài)顯示[00]，表示已經(jīng)有正、反轉(zhuǎn)和急停信號(hào)，主軸電機(jī)已被勵(lì)磁；主軸指令已經(jīng)執(zhí)行完畢，表示CNC已向放大器輸出主軸控制信號(hào)?？刂菩盘?hào)已經(jīng)輸出，指令已經(jīng)執(zhí)行結(jié)束，主軸電機(jī)也被勵(lì)磁，但主軸不轉(zhuǎn)，也沒(méi)有任何報(bào)警，表示主軸的旋轉(zhuǎn)條件不滿足。

故障維修：主軸旋轉(zhuǎn)的內(nèi)部條件是CNC準(zhǔn)備就緒和串行主軸不報(bào)警，本例中系統(tǒng)沒(méi)有報(bào)警，表示主軸旋轉(zhuǎn)的內(nèi)部條件已經(jīng)滿足。主軸旋轉(zhuǎn)的外部條件包括主軸上刀具夾緊，主軸外部不急停，主軸與驅(qū)動(dòng)器的連接、主軸電源連接正確等。本例中，刀具處于夾緊狀態(tài)，所以需要確定主軸是否急停，主軸的連接是否正確。首先進(jìn)入梯形圖監(jiān)控畫(huà)面，查看主軸外部急停信號(hào)G29.6的狀態(tài)。

如果G29.6處于斷開(kāi)狀態(tài)，表示主軸處于緊急停止?fàn)顟B(tài)。由電氣原理可知，如果機(jī)床防護(hù)開(kāi)關(guān)出現(xiàn)異常，則會(huì)引起主軸緊急停止。本例中機(jī)床防護(hù)開(kāi)關(guān)處于壓下?tīng)顟B(tài)，有兩種可能：防護(hù)開(kāi)關(guān)信號(hào)已經(jīng)輸入，卻沒(méi)有輸入到正確的地址，或者是該開(kāi)關(guān)的信號(hào)輸入線路有異常。要先檢查I/OLink模塊設(shè)置，發(fā)現(xiàn)設(shè)置正確，然后檢查該信號(hào)輸入線路。發(fā)現(xiàn)該開(kāi)關(guān)處于壓下?tīng)顟B(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)的X信號(hào)輸入為1，而回路接入的是一個(gè)常閉行程開(kāi)關(guān)。所以可判斷該開(kāi)關(guān)出現(xiàn)故障。更換開(kāi)關(guān)，重啟系統(tǒng)后，主軸正常旋轉(zhuǎn)。

如果G29.6處于接通狀態(tài)，則需考慮主軸旋轉(zhuǎn)的其它外部條件，即主軸與放大器的連接以及主軸的電源。經(jīng)檢查主軸與驅(qū)動(dòng)器的連接正常，主軸電機(jī)動(dòng)力線相序異常。排除后，重啟系統(tǒng)，主軸正常旋轉(zhuǎn)。

2.3 某FANUC0ID三軸加工中心，指令發(fā)出后，主軸不能旋轉(zhuǎn)

觀察到系統(tǒng)無(wú)報(bào)警，主軸放大器L E D狀態(tài)顯示[--]；了解到在“MDI”工作方式下，輸入加工指令：“M03 S500；”，按下并松開(kāi)機(jī)床操作面板上的“循環(huán)啟動(dòng)”按鍵時(shí)，觀察到“循環(huán)啟動(dòng)”按鍵指示燈無(wú)動(dòng)作，不執(zhí)行加工指令。

故障分析：主軸放大器LED狀態(tài)顯示[--]，表示主軸電機(jī)的勵(lì)磁信號(hào)沒(méi)有發(fā)出，即主軸的控制信號(hào)沒(méi)有發(fā)出；同時(shí)觀察到程序段不執(zhí)行，“循環(huán)啟動(dòng)”按鍵無(wú)效，表示CNC沒(méi)有接收到來(lái)自PMC的啟動(dòng)程序的請(qǐng)求信號(hào)。

故障維修：首先進(jìn)入梯形圖監(jiān)控畫(huà)面，查看主軸的控制信號(hào)，發(fā)現(xiàn)主軸正轉(zhuǎn)信號(hào)G70.4為0。接下來(lái)，按下并松開(kāi)“循環(huán)啟動(dòng)”按鍵，觀察G7.2信號(hào)是否有狀態(tài)的變化，觀察F0.5和F0.4信號(hào)的狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)G7.2無(wú)狀態(tài)變化，F(xiàn)0.4為1，表示機(jī)床一直處于進(jìn)給保持狀態(tài)。接下來(lái)查看G8.5信號(hào)，發(fā)現(xiàn)異常，修改梯形圖，按下“進(jìn)給保持”按鍵時(shí)，G8.5為0，松開(kāi)時(shí)G8.5為1。重啟系統(tǒng)，輸入指令，按下并松開(kāi)“循環(huán)啟動(dòng)”按鍵，主軸旋轉(zhuǎn)。

本例中，主軸不能旋轉(zhuǎn)的真正原因是G8.5信號(hào)為0，G8.5是PMC輸入到CNC的進(jìn)給保持信號(hào)。G8.5為1時(shí)，按下并松開(kāi)“循環(huán)啟動(dòng)”按鍵時(shí)G7.2才能有效。但從表面上看是由于G70.4為0造成的，所以在出現(xiàn)主軸不旋轉(zhuǎn)又無(wú)報(bào)警時(shí)，一定要仔細(xì)觀察機(jī)床的動(dòng)作和主軸放大器的LED狀態(tài)顯示，全面把握故障現(xiàn)象，才能找到真正的故障原因。

3 結(jié)論

由上述分析，F(xiàn)ANUC機(jī)床主軸不轉(zhuǎn)故障的主要原因是缺少主軸控制信號(hào)或旋轉(zhuǎn)條件不滿足。此類故障出現(xiàn)時(shí)，先查看系統(tǒng)有無(wú)報(bào)警，有報(bào)警則根據(jù)報(bào)警提示進(jìn)行排查；若無(wú)報(bào)警，要按照“先系統(tǒng)、再電氣、最后機(jī)械”的思路進(jìn)行排查，首先查看主軸放大器LED狀態(tài)顯示理解故障現(xiàn)象，結(jié)合FANUC主軸控制原理，查看相關(guān)控制信號(hào)，然后檢查不正確信號(hào)的輸入線路，最后再檢查機(jī)械部分是否正常。但是還要注意：多種原因都會(huì)引起主軸控制信號(hào)缺少和主軸旋轉(zhuǎn)條件不滿足。如例3，所以在排除故障時(shí)，要以主軸控制信號(hào)和旋轉(zhuǎn)條件為中心，以深刻理解和全面把握故障現(xiàn)象為基礎(chǔ)，對(duì)與之相關(guān)的部分進(jìn)行發(fā)散性的排查。準(zhǔn)確、有效地排除故障，還要求維修人員必須理解FANUC主軸PMC控制原理，并在維修過(guò)程中能合理地加以利用。

[1]曹智軍，肖龍.數(shù)控P M C編程與調(diào)試[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[2]曹智軍，肖龍.數(shù)控機(jī)床與維修[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[3]龔仲華.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修[M].北京：高等教育出版社，2012.

[4]FANUC 0iD維修說(shuō)明書(shū)[M].北京：北京發(fā)那科機(jī)電有限公司.