淺談FANUC0iD系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修

李海兵

摘 ?要：在社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成為各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的設(shè)備。為提升數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行效率，生產(chǎn)出高質(zhì)量的機(jī)械產(chǎn)品，將FANUC 0iD系統(tǒng)配置在數(shù)控機(jī)床中，以此優(yōu)化設(shè)備保持在安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。但是，該系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，該文圍繞FANUC 0iD系統(tǒng)常見(jiàn)的故障進(jìn)行診斷，并實(shí)施針對(duì)性的維修措施，為數(shù)控機(jī)床工作人員維修設(shè)備提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：FANUC 0iD系統(tǒng) ?數(shù)控機(jī)床 ?故障診斷與維修

中圖分類號(hào)：TG659 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）03（b）-0032-02

借助數(shù)控技術(shù)生產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)品，成為數(shù)控機(jī)床數(shù)量增長(zhǎng)最主要的因素，并且將FANUC 0iD系統(tǒng)配置在數(shù)控機(jī)床中，保持?jǐn)?shù)控機(jī)床高效穩(wěn)定的生產(chǎn)狀態(tài)，既能提升生產(chǎn)效率，還能為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。在FANUC 0iD系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，為減少系統(tǒng)出現(xiàn)故障的次數(shù)，維修人員應(yīng)充分掌握系統(tǒng)原理圖的要點(diǎn)，并針對(duì)出現(xiàn)的故障，實(shí)施有效的處理措施。

1 ?FANUC 0iD系統(tǒng)控制原理圖

在FANUC 0iD系統(tǒng)內(nèi)，數(shù)控系統(tǒng)借助FSSB總線建立連接組織，形成可通信的網(wǎng)絡(luò)，將進(jìn)給軸、伺服主軸與系統(tǒng)連接。然后由PLC控制裝置與總線I/O Link連接，建立的連接關(guān)系與外部設(shè)備相通。由系統(tǒng)原理圖可知，一旦機(jī)床出現(xiàn)故障時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)會(huì)向工作人員發(fā)出警報(bào)，或者通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器將故障信息傳輸給控制中心。

2 ?數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)機(jī)械故障與維修方法

FANUC 0iD系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)的機(jī)械故障，通常由以下幾點(diǎn)組成：第一，X軸方向尺寸不合格。通常情況下，數(shù)控機(jī)床會(huì)有較長(zhǎng)的使用壽命，但是在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，進(jìn)行精密零件制造時(shí)，處在Y軸的方向尺寸合格，而在X軸方向尺寸不合格，導(dǎo)致機(jī)床在生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)故障。引發(fā)X軸方向尺寸出現(xiàn)偏差，是由5個(gè)方面因素組成：一是工作人員設(shè)定的坐標(biāo)位置不正確;二是伺服參數(shù)，如柔性齒輪比設(shè)定出現(xiàn)偏差;三是數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行過(guò)程中，電機(jī)內(nèi)軸節(jié)位置未能緊固;四是軸承長(zhǎng)時(shí)間使用，出現(xiàn)不同程度的磨損，而且磨損后出現(xiàn)松動(dòng);五是使用的絲杠螺母，受到作用力后，出現(xiàn)較大反向孔隙。在解決X軸方向尺寸不合格問(wèn)題時(shí)，操作人員在編程坐標(biāo)時(shí)，應(yīng)保證輸入正確的數(shù)值，避免編程出現(xiàn)問(wèn)題。在檢查柔性齒輪比等伺服參數(shù)時(shí)，若參數(shù)正確，應(yīng)對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行檢查。在檢查時(shí)，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行，第一，對(duì)聯(lián)軸器進(jìn)行松動(dòng)檢查，若出現(xiàn)松動(dòng)問(wèn)題，應(yīng)緊固電機(jī)和絲杠的連接器，同時(shí)對(duì)存在于反向間隙的誤差進(jìn)行檢查。檢查完畢后，若反向間隙使0.08mm，按照檢查要求可知，此時(shí)得出的反向間隙，是由絲杠反向間隙與軸承間隙的差值產(chǎn)生的，為獲得準(zhǔn)確的間隙數(shù)值，需要將軸承間隙確定在固定值。確定軸承間隙后，若滾珠絲杠反向間隙在0.02mm以下，工作人員應(yīng)使用計(jì)算軟件，將反向間隙具有的補(bǔ)償功能進(jìn)行修復(fù)，若間隙超過(guò)0.02mm，將滾珠絲杠放入在機(jī)械設(shè)備內(nèi)，對(duì)超過(guò)的間隙進(jìn)行縮小修復(fù)。將軸承間隙控制在合理范圍過(guò)程中，在X軸中心位置，把一個(gè)鋼珠放置在中心，通過(guò)千分表控制鋼珠的產(chǎn)生的間隙，以千分表數(shù)值為0.07mm為例，此時(shí)X軸產(chǎn)生的絲杠方向間隙數(shù)值為0.01mm。在調(diào)整絲杠反向間隙時(shí)，在X軸未能緊固止退墊圈，同時(shí)在調(diào)整間隙時(shí)，由于振動(dòng)的影響，致使軸承間隙通常將間隙精度控制在小于0.005mm。工作人員使用軟件對(duì)反向間隙進(jìn)行補(bǔ)償后，需要再次制造，提升精度后，X軸方向尺寸不合格故障得以解決。第二，使用立式數(shù)控機(jī)床進(jìn)行機(jī)械制造時(shí)，在更換主軸拉爪時(shí)，按下?lián)Q刀鍵后，主軸使用的刀具無(wú)法自動(dòng)更換。出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，主要是由于刀具配置的更換裝置，電路損壞后無(wú)法正常工作，此外在主軸和刀柄位置，出現(xiàn)生銹或者劃傷問(wèn)題，二者間的配合面未能起到連接作用。同時(shí)在缺少足夠的外部氣源壓力，或者汽液刀缸受到破壞時(shí)，都無(wú)法使刀具自動(dòng)更換。最后，由于未能精準(zhǔn)地控制頂?shù)读?，拉爪未能進(jìn)入到指定位置進(jìn)行機(jī)械操作，統(tǒng)稱為頂?shù)读坎蛔?。出現(xiàn)頂?shù)读坎蛔銌?wèn)題時(shí)，是由于操作人員的失誤，機(jī)床出現(xiàn)撞刀問(wèn)題，從而破壞拉刀爪，使用新的刀爪更換損壞的刀爪時(shí)，工作人員操作換刀鍵時(shí)，壓力為0.7MPa的打刀鋼頂桿盡管可以正常工作，此時(shí)頂?shù)读课茨苓_(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，證明換刀鍵出現(xiàn)問(wèn)題，是由于頂?shù)读坎蛔惝a(chǎn)生的。在解決頂?shù)读坎蛔銌?wèn)題時(shí)，需要工作人員對(duì)螺絲進(jìn)行調(diào)整，將緊固程度控制在合理范圍內(nèi)，將拉刀桿和打刀缸頂桿的間隙不斷縮小，在啟動(dòng)換刀鍵時(shí)，若刀具無(wú)法順利地更換，即便打刀缸和拉刀桿移動(dòng)過(guò)程較為順利，但是仍需要對(duì)頂?shù)读窟M(jìn)行調(diào)整。為保證頂?shù)读磕軌驖M足使用要求，工作人應(yīng)對(duì)主軸拉到機(jī)構(gòu)機(jī)械圖進(jìn)行核對(duì)，按照?qǐng)D中要求對(duì)刀具位置進(jìn)行調(diào)整。在更換拉刀爪過(guò)程中，工作人員由于緊固較為明顯，致使拉刀爪無(wú)法進(jìn)行移動(dòng)后，此時(shí)拉刀爪位置超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)距離，在更換刀具時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題。在解決到定量不足問(wèn)題時(shí)，工作人員應(yīng)使用銅棒，對(duì)拉刀爪頂桿進(jìn)行不斷的敲打，在卸載刀具后，需要對(duì)拉刀爪位置進(jìn)行調(diào)整，從而順利解決出現(xiàn)的故障。

3 ?數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)電氣故障與維修方法

在FANUC 0iD系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的電氣故障時(shí)，啟動(dòng)機(jī)床后，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出x軸與放大器不匹配的報(bào)警，出現(xiàn)該報(bào)警時(shí)，通常是由于設(shè)定錯(cuò)誤的伺服2165號(hào)參數(shù)，同時(shí)伺服軸與放大器未能形成匹配關(guān)系。在對(duì)伺服2165號(hào)參數(shù)進(jìn)行檢查時(shí)，x軸坐標(biāo)值為15，y軸坐標(biāo)為25，z軸坐標(biāo)為25。結(jié)合報(bào)警內(nèi)容，將3個(gè)坐標(biāo)的參數(shù)設(shè)定為25、25、25，此時(shí)報(bào)警停止，故障解除，而且將電機(jī)型號(hào)更換為256時(shí)，出現(xiàn)的故障也可以有效解決。在對(duì)操作履歷檢查時(shí)可知，由于工作人員操作失誤，將伺服2165號(hào)參數(shù)中x軸標(biāo)點(diǎn)設(shè)置為15，從而引發(fā)設(shè)備發(fā)出報(bào)警信息。

在對(duì)型號(hào)為βis的FANUC 0iD系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床，出現(xiàn)的x、y、z軸伺服軸信號(hào)關(guān)閉故障進(jìn)行分析時(shí)，通常情況下會(huì)出現(xiàn)故障信號(hào)，在故障信號(hào)的5～14位之間，會(huì)標(biāo)注出對(duì)應(yīng)的故障點(diǎn)。以1為正常為例，此時(shí)出現(xiàn)故障后數(shù)值為32737。若故障信息為ALM401時(shí)，此時(shí)0為報(bào)警信息。按照系統(tǒng)的運(yùn)算方式可知，在故障信息為32737，診斷信號(hào)為32673時(shí)，可推斷出報(bào)警信息為0的狀態(tài)。對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的CX3接口處電壓進(jìn)行檢查，此處接口位置電氣元件出現(xiàn)燒毀情況，若解決元件出現(xiàn)的問(wèn)題，工作人員應(yīng)連接外部接觸器，將主電路與110V電壓相連后，通過(guò)線圈控制伺服強(qiáng)電，以便完成對(duì)故障的處理。

使用時(shí)間超過(guò)5年的立式數(shù)控機(jī)床，在運(yùn)行若出現(xiàn)停車情況時(shí)，通常由于CNC重力軸定位出現(xiàn)錯(cuò)誤造成的，從而造成系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)。重力軸定位出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，主要原因是由以下7點(diǎn)造成的：（1）受到振動(dòng)、重力等外部因素;（2）編碼器受到破壞;（3）反饋電纜受到損壞后，出現(xiàn)短路情況;（4）在伺服放大器內(nèi)，出現(xiàn)動(dòng)力線未能充分連接情況;（5）在機(jī)械內(nèi)部，受到缺油、導(dǎo)軌等受到破壞的因素影響，導(dǎo)致機(jī)械承受過(guò)大的荷載;（6）在電機(jī)內(nèi)部，抱閘線圈出現(xiàn)損壞時(shí)，會(huì)引發(fā)短路情況;（7）未能設(shè)置正確的參數(shù)。

在對(duì)電柜抱閘繼電器進(jìn)行檢查時(shí)，此時(shí)抱閘繼電器盡管燈光保持在正常功能，但是在緊急鍵按下后，指示燈會(huì)馬上熄滅，而用電表檢查時(shí)，電器常開(kāi)點(diǎn)檢測(cè)出24V電壓，通過(guò)檢查可知，在轉(zhuǎn)接板相連位置，在線路內(nèi)出現(xiàn)短路情況，導(dǎo)致抱閘器線路出現(xiàn)虛接或者短路情況。所以，將設(shè)備保持在斷電狀態(tài)時(shí)，將z軸移動(dòng)至正常區(qū)間，使用水平儀對(duì)機(jī)床的水平位置進(jìn)行調(diào)整，以便減少地腳螺栓的承受壓力，從而避免設(shè)備出現(xiàn)振動(dòng)。然后，加緊螺栓在固定位置的狀態(tài)，通過(guò)使用Guide軟件，對(duì)機(jī)床伺服參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)調(diào)整后，將機(jī)床的狀態(tài)優(yōu)化成正常狀態(tài)，此時(shí)機(jī)床的切削量可以完成切削任務(wù)，此時(shí)解決機(jī)床出現(xiàn)的故障。

4 ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)FANUC 0iD系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的故障進(jìn)行診斷和維修時(shí)，工作人員應(yīng)對(duì)Guide、Servo等軟件熟練地使用，并結(jié)合機(jī)床的結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行狀態(tài)，針對(duì)出現(xiàn)的故障實(shí)施有效的解決措施，以此快速高質(zhì)量地維修機(jī)床，避免機(jī)床由于故障影響正常的生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉祎峰.FANUC數(shù)控機(jī)床故障判斷和排除[J].電加工與模具，2003（6）：61.

[2] 雷楠南.FANUC0iD系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)故障診斷與排除[J].濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，16（4）：20-24.