FANUC數控機床主軸不轉故障的維修方法

楚雪平

河南職業技術學院 450046

主軸是數控機床的重要零件之一，主軸旋轉產生切削的主運動是形成切削的重要條件。主軸不轉故障是主軸驅動系統最常見的故障類型之一，可以分為有報警的故障和無報警的故障兩大類。本文主要論述無報警的串行主軸不轉故障的維修方法。

1 FANUC數控機床主軸不轉故障的維修方法分析

FANUC數控機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，主軸旋轉必須具備三個條件：CNC發出主軸控制信號、主軸驅動系統連接正確以及硬件和機械部分正常。與普通機床相比，數控機床的機械部分大大簡化，很大程度上降低了機械部分的故障率，所以出現故障時應將維修的重點放在數控系統和電氣部分。按照“先系統、再電氣、最后機械”的思路進行維修，即出現故障時，首先考慮數控系統和PMC部分，其次考慮電氣部分，最后再考慮機械傳動部分和主軸組件本身。維修步驟如下：

第一步：看。觀察有無報警，觀察機床狀態信息欄的顯示和主軸驅動放大器的LED狀態顯示。有報警時，先排除報警。

第二步：問。了解故障是在什么時候、進行什么操作時出現的以及機床的負載大小、加工工藝等情況。

這兩步的重點是理解故障現象。

第三步：思。前兩步已經理解了故障現象，然后根據FANUC主軸控制的原理思考故障的原因并進行確認。

2 FANUC數控機床主軸不轉故障的維修實例

2.1 某FANUC0ID三軸加工中心，指令發出后，主軸不能旋轉

觀察到系統無報警，主軸放大器L E D狀態顯示[01]，黃燈亮；了解到在“MDI”工作方式下，輸入加工指令：“M03 S500；”，按下機床操作面板上的“循環啟動”按鍵后，該程序段底色為黃色，松開“循環啟動”按鍵后，“循環啟動”按鍵指示燈點亮，狀態信息欄上顯示“FIN”，機床操作面板上的主軸正轉按鍵指示燈也點亮。

故障分析：由循環啟動有效判斷該程序段已經被執行，再由狀態信息欄出現“FIN”判斷該程序段的執行不能結束；由主軸正轉按鍵指示燈點亮，判斷主軸正轉信號已經輸出到PMC；進入信號狀態顯示欄觀察到轉速信號已經送入PMC。綜上分析，主軸M指令已經執行，但不能結束，根據主軸控制原理可知，這是因為CNC收不到PMC送回的結束信號，而結束信號則是根據主軸的實際轉速是否到達指定的轉速產生；主軸放大器LED黃燈亮，表明主軸正處于準備狀態，CNC被禁止向主軸放大器輸出主軸控制信號，因此主軸不能旋轉，主軸M指令的執行則不能結束。

故障維修：先查看主軸控制關鍵信號，發現串行主軸急停輸入信號G71.1不正常，然后修改梯形圖，重啟系統后，主軸正常旋轉。

2.2 某FANUC0ID三軸加工中心，指令發出后，主軸不能旋轉

觀察到系統無報警，主軸放大器LED狀態顯示[00]；了解到在“MDI”工作方式下，輸入加工指令：“M03 S500；”，按下并松開機床操作面板上的“循環啟動”按鍵時，觀察到“循環啟動”按鍵指示燈點亮，同時該程序段被執行；當執行結束后，“循環啟動”按鍵指示燈隨即熄滅；機床操作面板上的主軸正轉按鍵指示燈也點亮。

故障分析：主軸放大器LED狀態顯示[00]，表示已經有正、反轉和急停信號，主軸電機已被勵磁；主軸指令已經執行完畢，表示CNC已向放大器輸出主軸控制信號。控制信號已經輸出，指令已經執行結束，主軸電機也被勵磁，但主軸不轉，也沒有任何報警，表示主軸的旋轉條件不滿足。

故障維修：主軸旋轉的內部條件是CNC準備就緒和串行主軸不報警，本例中系統沒有報警，表示主軸旋轉的內部條件已經滿足。主軸旋轉的外部條件包括主軸上刀具夾緊，主軸外部不急停，主軸與驅動器的連接、主軸電源連接正確等。本例中，刀具處于夾緊狀態，所以需要確定主軸是否急停，主軸的連接是否正確。首先進入梯形圖監控畫面，查看主軸外部急停信號G29.6的狀態。

如果G29.6處于斷開狀態，表示主軸處于緊急停止狀態。由電氣原理可知，如果機床防護開關出現異常，則會引起主軸緊急停止。本例中機床防護開關處于壓下狀態，有兩種可能：防護開關信號已經輸入，卻沒有輸入到正確的地址，或者是該開關的信號輸入線路有異常。要先檢查I/OLink模塊設置，發現設置正確，然后檢查該信號輸入線路。發現該開關處于壓下狀態時，對應的X信號輸入為1，而回路接入的是一個常閉行程開關。所以可判斷該開關出現故障。更換開關，重啟系統后，主軸正常旋轉。

如果G29.6處于接通狀態，則需考慮主軸旋轉的其它外部條件，即主軸與放大器的連接以及主軸的電源。經檢查主軸與驅動器的連接正常，主軸電機動力線相序異常。排除后，重啟系統，主軸正常旋轉。

2.3 某FANUC0ID三軸加工中心，指令發出后，主軸不能旋轉

觀察到系統無報警，主軸放大器L E D狀態顯示[--]；了解到在“MDI”工作方式下，輸入加工指令：“M03 S500；”，按下并松開機床操作面板上的“循環啟動”按鍵時，觀察到“循環啟動”按鍵指示燈無動作，不執行加工指令。

故障分析：主軸放大器LED狀態顯示[--]，表示主軸電機的勵磁信號沒有發出，即主軸的控制信號沒有發出；同時觀察到程序段不執行，“循環啟動”按鍵無效，表示CNC沒有接收到來自PMC的啟動程序的請求信號。

故障維修：首先進入梯形圖監控畫面，查看主軸的控制信號，發現主軸正轉信號G70.4為0。接下來，按下并松開“循環啟動”按鍵，觀察G7.2信號是否有狀態的變化，觀察F0.5和F0.4信號的狀態。發現G7.2無狀態變化，F0.4為1，表示機床一直處于進給保持狀態。接下來查看G8.5信號，發現異常，修改梯形圖，按下“進給保持”按鍵時，G8.5為0，松開時G8.5為1。重啟系統，輸入指令，按下并松開“循環啟動”按鍵，主軸旋轉。

本例中，主軸不能旋轉的真正原因是G8.5信號為0，G8.5是PMC輸入到CNC的進給保持信號。G8.5為1時，按下并松開“循環啟動”按鍵時G7.2才能有效。但從表面上看是由于G70.4為0造成的，所以在出現主軸不旋轉又無報警時，一定要仔細觀察機床的動作和主軸放大器的LED狀態顯示，全面把握故障現象，才能找到真正的故障原因。

3 結論

由上述分析，FANUC機床主軸不轉故障的主要原因是缺少主軸控制信號或旋轉條件不滿足。此類故障出現時，先查看系統有無報警，有報警則根據報警提示進行排查；若無報警，要按照“先系統、再電氣、最后機械”的思路進行排查，首先查看主軸放大器LED狀態顯示理解故障現象，結合FANUC主軸控制原理，查看相關控制信號，然后檢查不正確信號的輸入線路，最后再檢查機械部分是否正常。但是還要注意：多種原因都會引起主軸控制信號缺少和主軸旋轉條件不滿足。如例3，所以在排除故障時，要以主軸控制信號和旋轉條件為中心，以深刻理解和全面把握故障現象為基礎，對與之相關的部分進行發散性的排查。準確、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，并在維修過程中能合理地加以利用。

[1]曹智軍，肖龍.數控P M C編程與調試[M].北京：清華大學出版社，2010.

[2]曹智軍，肖龍.數控機床與維修[M].北京：機械工業出版社，2011.

[3]龔仲華.數控機床故障診斷與維修[M].北京：高等教育出版社，2012.

[4]FANUC 0iD維修說明書[M].北京：北京發那科機電有限公司.