實訓場所數控銑床典型故障案例分析與解決

劉 熠，廉良沖

（湖南生物機電職業技術學院，湖南 長沙 410126）

實訓場所數控銑床典型故障案例分析與解決

劉 熠，廉良沖

（湖南生物機電職業技術學院，湖南 長沙 410126）

文章介紹了數控實訓場所設備故障產生后解決的難點及“真”“假”故障的界定，以實訓場所的數控銑床為例，從EXT坐標系偏移、刀具補償、公英制單位設定、電源相序及驅動器電池等5個易產生故障的源頭，分析故障的成因并提出相應的解決辦法，能夠使機床管理人員或實訓教師快速辨別故障真假，縮短維修周期。

實訓；數控銑床；真假故障；故障診斷

數控加工技術在制造業中有著舉足輕重的作用，數控技術的發展更是體現了國家國防工業體系的水平。近年來，我國大力發展職業教育，數控加工技術的職業教育也得到了蓬勃發展。很多開設機制、數控類專業的職業院校，紛紛購買數控設備，改善或者成立數控實訓場所，也有更多的教師投身到實訓場所的管理或實訓崗位。

數控實訓場所是數控技術類人才培養的搖籃，對專業的發展非常重要。數控設備價格昂貴，每臺動輒十萬甚至是幾十萬。超出保修期后，一旦出現問題，其維修費用驚人，哪怕是一個小問題，維修費用也是幾百上千。職業院校的財務制度嚴格，審批、報賬手續繁瑣，出故障的設備最后可能會被閑置，最后不了了之，成為一堆廢鐵。

數控設備的故障分為“真”故障和“假”故障，“真”故障是指需要更換配件或對原配件進行維修的故障，而“假”故障則是軟性故障，可能是人為操作失誤或者設置錯誤引起的。實訓場所機床不是專人專用，故障無法追究根源，難以判斷真假。很多時候，假故障被認為成真故障，延誤了專業實習實訓的進程；真故障被認為是假故障，耽誤了設備維修的黃金時間。

這就需要實訓場所的管理員或者實訓教師，能夠在第一時間判斷數控設備故障的“真”和“假”，并做好相應評估。如果是“真”故障而又無法解決，則需要及時寫維修申請報告，如果是“假”故障，則要細心耐心地查出故障所在并解決。

文章以實訓場所的FANUC系統數控銑床為例，分析數控銑床操作過程中經常出現的真假故障，并提出相應的解決辦法，能夠使實訓場所的管理員或者實訓教師快速解決相應故障，縮短維修周期，不耽誤實訓實習進程。

1 典型“假”故障

1.1 EXT坐標系偏移

案例：在數控銑床上對刀完成后，在MDI模式下進行驗證操作，發現其并未準確定位至工件坐標系原點，檢查其對刀過程和輸入數據過程無誤。該機床前一天還在正常工作。

原因分析：眾所周知，機床坐標系統分為機床坐標系和工件坐標系，在FANUC系統中，工件坐標系又有G54～G59共6個，因此對好刀后，只需要將相關數據輸入到對應的坐標系中即可，如圖1。但是，在FANUC系統中，G54對刀參數頁面中第一個坐標系卻是EXT坐標系，即偏移坐標系。

圖1 坐標系輸入

圖2 刀具補償

偏移坐標系的功能是對其后所有的工件坐標系（包括G54～G59及其附屬坐標系）進行偏移。在實際生產中，它的作用如下：①可以簡化Z軸對刀。使用滾刀法Z軸后，不必去進行數據換算再輸入至工件坐標系的Z坐標，直接測量當前值，然后將測量棒的直徑輸入EXT坐標系中的Z值。②可以簡化某些零件的Z軸方向編程。當零件加工需要Z軸分層加工時，只需要編寫一層的程序，然后通過更改EXT坐標系中的Z值，將程序多次運行即可，避免調用子程序。③可以進行簡單的復制加工。當需要在同一材料上加工多個零件時，完成第一個零件的加工后，可以通過設定EXT坐標系中的XY數值，對目前所用坐標系進行增量偏移，繼續執行原程序則可得到產品的復制加工，不需要再次編程。故障解決：查EXT坐標系，并將其中的XYZ數據清零。

1.2 刀具半徑或長度補償數值混淆

案例：數控銑床零件加工完成后，尺寸存在較大誤差。經查，只有在調用刀具半徑補償時才會出現。

原因分析：實訓場所的人員負責，機床并不是專人專管，上一個人的某些操作會影響到下一個人的加工結果。FANUC數控系統的刀具補償界面如圖2，包括刀具長度H、刀具長度磨耗、刀具半徑D、刀具半徑磨耗。在實際生產中，其作用如下：①刀具長度補償H一般在加工中心中才會使用，對應指令為G43、G44。某些情況下，在數控銑床上，可以簡化某些零件的Z軸方向編程，使用方式如EXT坐標系中的Z值。②刀具半徑補償D的對應指令為G41、G42。其中G41為刀具半徑補償左補償，G42為刀具半徑補償右補償。一旦補償方向混淆，零件加工完畢后，將會多切一個半徑或少切一個半徑值。③刀具長度補償的實際值=刀具長度H－刀具長度磨耗，刀具半徑補償的實際值=刀具半徑D－刀具半徑磨耗。刀具半徑D中，輸入的是刀具的半徑值，D只是代表直徑方向。

故障解決：查如圖2所示的刀具補正界面，按照②③對補償數據進行重新計算并輸入，再重新運行加工即可解決。1.3公英制單位的混淆

案例：自動模式下運行程序后，機床出現高速運行，并猛烈撞擊工件，發生重大安全事故。

原因分析：數控銑床的加工尺寸單位有英寸和毫米兩種，1in等于25.4mm，國外常用英寸，國內常用毫米。被人為設置更改后，默認單位變成了英寸，導致事故發生。

故障解決：在MDI模式進入OFFSET-SETING，選擇SETTING（如圖3），將參數寫入0更改為1，然后將輸入單位更改為0，完成后再將參數寫入更改為0即可變成默認為毫米輸入單位。

如果上述做法仍然無法解決，則需要進入到系統參數中對0001號參數進行修改。在MDI模式進入OFFSET-SETING，選擇SETTING，將參數寫入0更改為1，然后按下面板的SYSTEM按鍵，輸入0001，進行搜索，將其中的參數更改為表1所示，然后再到SETTING中將參數寫入1更改為0，即可一勞永逸地解決問題。表1中的參數解釋如下表2。

圖3 SETTING頁面

表1 系統0001號參數

表2 系統0001號參數設定說明

2 典型“真”故障

2.1 三相電源相序問題

案例：某校辦實習車間在假期搬遷至新的實訓場所，在搬遷過程中平穩且無大的碰撞發生。暑期歸來，實訓教師發現其中有3臺FANUC系統的數控銑床出現以下異?，F象：主軸能按指令正常運轉，但冷卻液無論是手動還是自動，都無法噴出，能夠聽到冷卻電機的運轉聲。反復測試后，又增加了“嘩嘩”的機械摩擦音，疑似零件運轉脫落聲。該3臺機床在搬遷之前都是正常運行的。

原因分析：由該3臺機床搬遷之前正常且搬遷中平穩無大的碰撞可知，機床本身應無問題，而經過反復測試后，又出現機械摩擦音，說明因反復測試導致了故障的擴大化。最大的可能成因是三相電源相序錯亂。

隨著科技發展，三相電源相序錯亂對數控系統的影響越來越小，多數機床不會再因相序錯亂而導致主軸正反轉顛倒。而數控機床的冷卻系統依舊采用獨立的液壓泵，其轉動仍然受相序制約。在本例中，極有可能是因為相序錯亂，導致本應正轉的液壓泵反轉，反轉力矩導致泵體下方的螺旋葉片緊固螺帽松脫，致使本例異?，F象發生。

故障解決：將數控機床的三相電源線中的兩根調換位置后，重新啟動機床后開啟冷卻泵，發現冷卻液僅噴出少量又停止，由此肯定故障產生的主因。將冷卻泵體拆出，發現螺旋葉片緊固螺帽松脫，重新擰緊后，機床故障解決。

2.2 驅動器的電池問題

案例：FANUC0I-MD數控銑床在使用過程中出現“BATTERY”報警字樣，重新開機后，機床無法回零，且屏幕出現“SV0410：停止時誤差太大”報警。

原因分析：此為典型的驅動器電池電源不足引起的參考點丟失問題。現階段多數數控機床生產廠家使用帶電編碼器來保持參考點數據，省掉了回零擋塊和行程限位開關，簡化了機床本體。

驅動器上的電池就是給編碼器供電的，它的續航能力有限，一節電池能維持時間在一年左右，價格昂貴，北京FANUC公司給出的價格為350元左右。當電池出現報警時，應及時更換電池，否則就會造成本例的報警，引起參考點丟失。

故障解決：驅動器電池為6V，可以購買4節5號干電池捆綁串聯來替代，持續時間可以根據干電池的質量，在8-10個月之間。

在機床帶電狀態下更換電池后，重新設定“1815”號系統參數，確定好新的參考點位置，再在“1321”號系統參數中，設定好各個軸的行程范圍。完成重建工作后，對機床重新回零，報警消除，最后在“MDI”狀態下，按下“OFFSET-SETING”將系統寫入狀態參數更改為“0”。

3 結語

數控實訓場所是機械、數控類專業教學實訓的關鍵所在，人員流動性大，“真”“假”故障混雜，只有分析出故障的本質，才能以逸待勞。

文章以FANUC數控銑床系統為例，列出了實訓場所管理中所遇到過的典型故障，較為深入的分析了其成因，并提出了相應的解決辦法，能夠使數控實訓場所管理員或實訓教師，縮短故障排除周期，提高故障應變和排除能力。

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［5］廉良沖.FANUC0iMD系統的數控機床開機無法回零的故障診斷與修復［J］.制造技術與機床，2010，（11）:103-104.

劉熠（1971-），男，湖南長沙人，實驗師，主要研究方向：機械制造工藝與裝備 ，實驗與實訓技術。