FANUC系統數控車床電氣故障診斷與排除仿真教學研究與實施

張子容

（重慶三峽職業學院，重慶 404155）

數控車床電氣故障可以分為數控系統、電器部件以及軟件三大部分。隨著數控系統可靠性程度增高，系統本身發生故障的幾率很低；電器部件故障多為電器元件損壞的硬故障；軟件故障一般為PMC程序和數控系統參數，多是在設備使用前期或調整時期由于操作、調整處理不當引起的，機床調試完成后一般不再隨意修改系統參數。很多電氣故障需將PMC程序和電器硬件結合起來共同排查。宇龍數控維修軟件模擬了FANUC 0i數控車床三維模型，電氣部分不僅能反應整機的電氣原理和接線，還能實現機床加工運動，仿真電路元器件和機械部件的故障設置、排查與修復。

1 常見的電氣故障診斷與排除

（1）機床照明燈不亮。故障現象：打開機床電源，打開機床照明燈開關，發現照明燈不亮。排查故障：首先，檢查照明燈開關是否有故障。斷開機床照明燈開關，查看PMC信號，由機床PMC信號表查到照明開關對應的輸入信號為X004.5。打開機床照明開關，X004.5信號閉合，斷開機床照明開關，X004.5信號斷開，輸入輸出正常，這說明照明開關硬件沒有故障。再斷電測量輸出信號到照明繼電器間的線路電阻，萬用表顯示電阻為0，說明線路導通。再檢查照明繼電器，先用萬用表測量線圈兩端電壓，斷開照明開關時顯示為0，閉合照明開關時為24，這說明繼電器外圍電路正常，接著測量繼電器線圈電阻，結果為無窮大，說明線圈內部可能出現斷路。更換照明繼電器后，檢驗故障已消除。綜上說明此故障是由于照明繼電器線圈斷路造成。

（2）機床照明燈閃亮。故障現象：打開機床照明燈開關，發現照明燈一亮一滅不停地閃亮。排查故障：查看PMC信號表，打開機床照明電源，觀察梯形圖發現X004.5信號閉合,有輸出信號，說明照明開關硬件沒有故障。再用萬用表通電測量線圈兩端的電壓，接通照明開關時顯示為0～24之間變化，兩端電壓不穩定，這說明繼電器的接線柱與導線接觸不良。關閉機床電源，檢查接線柱對這個故障進行修復，修復完成后，檢驗故障消除。

（3）四方刀架不能在某個刀位停下。故障現象：打開機床電源，液壓啟動，回參考點，MDI方式下輸入程序T0101，在AUTO方式下，按循環啟動，觀察四方刀架旋轉1號刀具到加工位。當執行T0404程序時，刀架一直轉動不停止，4號刀具不能正確到位。故障排查：首先檢查PMC信號，由機床PMC信號表查到T4刀位對應的輸入信號為X0022.3，觀察梯形圖，在執行T0404程序時，X0022.3沒有信號變化。這種情況有兩種原因，一是刀架開關問題；二是信號輸出線路問題，導致PLC收不到信號。針對原因逐一排查，按下RESET鍵復位，使用萬用表查看各個刀位是否有電壓變化。先測量正確刀位T1與COM端電壓，當T1換到加工位置時有24V電壓輸出，用同樣的方法，再來測量T4與COM端電壓，當T4換到加工位置時，發現電壓為0，這就說明T4的“開關不動作”。關閉機床電源，更換開關修復故障，換刀進行驗證，故障排除。

（4）軸向超程。故障現象：打開機床電源，液壓啟動，卡盤夾緊，回參考點，在手動方式下，移動Z軸，Z向超程，產生報警，按下超程解除按鈕移出Z軸，松開超程解除按鈕，還是報警。排查故障：先檢查Z向限位開關，由機床PMC信號表查到Z向限位開關對應的輸入信號為X0020.6。觀察梯形圖中X0020.6一直有信號輸入，這樣使CNC系統一直發出超程報警信號無法消除，而此時溜板箱并沒有碰到限位導塊，不應該產生超程信號，也就是說限位開關信號應該是斷開的，不會產生超程信號輸入。檢測一下限位開關是否有故障，拆下開關，壓下觸頭，發現觸頭不能移動，開關彈簧出現問題。修復彈簧故障后，限位開關能接通，報警消失，故障排除。

（5）液壓卡爪故障。故障現象：開機后將卡爪夾緊方式撥到向內夾緊，按下卡爪夾緊按鍵，觀察到卡爪向外移動，按下卡爪放松按鍵，觀察到卡爪向內收縮。排查故障：由機床PMC信號表查到照明開關對應的輸入信號為X004.7。在數控系統面板進入PMC程序，按search鍵搜索X004.7，找到X004.7，再撥動用戶面板上的卡爪夾緊方式開關，觀察PMC梯形圖中X004.7觸點始終是斷開狀態，沒有信號變化。這說明卡爪選擇開關壞了。斷開機床電源，接線圖上找到卡爪選擇開關SA12，點擊修復故障點擊“開關不變化”進行修復，重新開機驗證卡爪的動作，動作正常，故障排除。

2 結語

數控機床的電氣故障有些可以通過報警信息查找故障原因，可利用這些信息手段縮小診斷范圍，而有些故障雖有報警信息顯示，但并不能反映故障的真實原因，這時需把報警信息和故障現象聯系起來分析解決。首先要熟練掌握機床的工作原理和動作順序，其次要會利用PMC梯形圖及CNC系統的狀態顯示功能監測PMC的運行狀態。利用仿真軟件，學生可以模擬真實的工作環境，按照工作流程操作，并且可以學習到多種故障案例，為以后實際維修工作打下牢固基礎。