四步到位法快除FANUC滾齒機故障

■ 中國重汽集團濟南橋箱有限公司 （山東 250022） 劉勝勇

1. 故障現(xiàn)象

一臺配置FANUC 0iMD系統(tǒng)并用于輸入軸上花鍵滾切加工的YKX3140M型數(shù)控滾齒機（下稱40MT），加工過程中無規(guī)律頻發(fā)“SP1241 D/A變換器異常”報警（見圖1）。有時滾切5件產(chǎn)品出現(xiàn)1次，有時滾切5小時出現(xiàn)1次，有時滾切1件產(chǎn)品出現(xiàn)2次。操作者關(guān)機再上電后，40MT又恢復(fù)運轉(zhuǎn)。這使得40MT每天關(guān)機重啟約10～20次，既制約了輸入軸柔性制造線的生產(chǎn)節(jié)拍，又增加了操作者裝/卸輸入軸的頻次，還影響了花鍵的滾切質(zhì)量。

圖1 YKX3140M型數(shù)控滾齒機SP1241報警畫面

2. 診斷分析

（1）模擬主軸機理分析。在40MT上，因主軸速度信號輸出形式選擇的CNC參數(shù)#8133.5/SSN＝1，故裝有滾齒刀的機床主軸采用模擬變頻調(diào)速控制，線路聯(lián)接如圖2所示。作為FANUC系統(tǒng)的模擬主軸，其控制策略大致如下。

用戶在MDI或AUTO工作模式下，執(zhí)行宏程序段“M03 S#510”時，0iMD系統(tǒng)會把主軸正轉(zhuǎn)控制命令M03經(jīng)M代碼寄存器送入PMC側(cè)邏輯處理，表達主軸電動機電壓輸出極性的結(jié)果經(jīng)地址G33.5/SGN反饋至CNC側(cè)（G33.5＝0為＋極性、＝1為－極性）。通過CNC參數(shù)#3706.7/TCW和#3706.6/CWM的設(shè)定，給出主軸電動機實際電壓輸出極性，如附表所示。

圖2 YKX3140M型數(shù)控滾齒機模擬主軸聯(lián)接

CNC側(cè)主軸速度指令電壓輸出極性的指定表

處理M03的同時，0iMD系統(tǒng)會把符合CNC參數(shù)#3031允許位數(shù)的S代碼處理為可識別的二進制數(shù)，再與地址G30/SOVn反饋的二進制形式的主軸倍率進行乘法處理。若主軸定向換擋信號G29.5/SOR＝0，該乘積直接與CNC參數(shù)#3736（#3735）設(shè)定的主軸最高（最低）轉(zhuǎn)速配合，形成數(shù)字量的主軸電動機設(shè)定速度vD。若G29.5/SOR＝1，該乘積先與CNC參數(shù)#3732設(shè)定的主軸定向轉(zhuǎn)速（#3705.1/GST＝0）或主軸齒輪位移時主軸電動機速度（#3705.1/GST＝1）配合，再與主軸最高（最低）轉(zhuǎn)速配合并形成vD。

4095代碼式vD送入CNC的D/A變換器內(nèi)，經(jīng)過數(shù)碼寄存和模擬求和等處理后，被轉(zhuǎn)換為與之成正比的模擬量值vD，并通過CNC的JA40端口向外輸出電流不超過2mA的0～±10V直流電壓數(shù)據(jù)SVC。40MT受參數(shù)#3706.7和#3706.6影響，僅輸出＋極性SVC，ES為公共電平端。

＋極性SVC經(jīng)電纜送至安川變頻器G7A4011的主速指令端子A1（ES接AC）后，在變頻器作用下，AC380V/50Hz三相工頻電源變換為適合頻率的交流電源并驅(qū)動主軸電動機YP160-4變速運行。通過三聯(lián)組窄V帶和3組齒輪副的傳遞，滾齒刀旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)無級調(diào)速控制，其每分鐘轉(zhuǎn)速n刀＝n電×（160/320）×（24/24）×（24/24）×（24/72）＝n電/6。

（2）SP1241故障真因。基于上述模擬主軸的機理分析，在D/A變換器將vD轉(zhuǎn)換成vA過程中，若外部強電電磁干擾嚴重，則數(shù)碼處理會出錯；若求和電路等關(guān)鍵器件性能下降或損壞，則vA變換異常；若模擬開關(guān)所需基準電壓漂移嚴重，則模擬開關(guān)打開/關(guān)閉失準。這些均會造成vD→vA的轉(zhuǎn)換失敗，并生成變換器異常的報警信息呈現(xiàn)于液晶屏上。

圖3 FANUC 0iMD系統(tǒng)的BOOT引導(dǎo)畫面

3. 解決措施

通過SP1241故障的診斷分析，現(xiàn)場依次采取了如下解決措施。

（1）針對強電電磁干擾問題，JA40至變頻器的普通電纜換用雙絞屏蔽線，JA40端屏蔽層焊接至20針插座的金屬護蓋上，變頻器側(cè)屏蔽層接E（G）端子，0iMD系統(tǒng)地與變頻器外殼接地采用6m×0.5mm2電纜聯(lián)接，如圖2的雙點劃線所示。此處理方法曾被3臺FANUC 0iMateTD系統(tǒng)的YD4240CNC2型數(shù)控剃齒機成功采用，但40MT僅是報警頻次有所減輕，未能做到徹底根除SP1241。

（2）針對求和電路等關(guān)鍵器件異常或基準電壓漂移問題，既可采用同型號0iMD系統(tǒng)A02B-0319-B500（主板為A20B-8200-0541/01A）替換排故，也可使用其他版本的0iMD系統(tǒng)A02B-0321-B500（主板為A20B-8201-0088/01A）替換排故。在替換0iMD系統(tǒng)時，由于SRAM的斷電易失性和印刷電路板更換的FROM數(shù)據(jù)丟失性，載有PMC程序、加工程序、CNC參數(shù)、螺距補償、刀具補償、宏變量和坐標系等數(shù)據(jù)會從故障0iMD系統(tǒng)中喪失，同樣不能轉(zhuǎn)入待替換的0iMD系統(tǒng)，這便使40MT陷入癱瘓。因此，務(wù)必正確做好下述操作。

數(shù)據(jù)系列備份。使用FANUC許可的存儲卡（適配器＋CF卡），在0iMD系統(tǒng)開機的BOOT引導(dǎo)畫面（見圖3）下進行SRAM和FROM數(shù)據(jù)的系列備份。FROM中PMC程序和P-CODE宏程序等用戶文件應(yīng)在第6項“6．SYSTEM DATA SAVE”畫面內(nèi)執(zhí)行存儲操作，SRAM中CNC參數(shù)、PMC參數(shù)、螺距補償、刀具補償、工件坐標系和加工程序等用戶數(shù)據(jù)應(yīng)在“7．SYSTEM DATA UTILITY”畫面內(nèi)，經(jīng)由第1項“SRAM BACKUP（CNC→MEMORY CARD）”執(zhí)行存儲操作。

故障系統(tǒng)拆卸。用油漆筆做好JA2、JA40及JD51A等標記后，先是拿掉黃色后蓋，再把操作軟鍵排線自CA122接口移除，最后將載有主板的基體整體卸掉。

新系統(tǒng)安裝。按“故障系統(tǒng)拆卸”的相反順序，安裝新系統(tǒng)。

BOOT引導(dǎo)畫面下數(shù)據(jù)回裝。在“7．SYSTEM DATA UTILITY”畫面內(nèi)，經(jīng)由第2項“SRAM RESTORE（MEMORY CARD→CNC）”執(zhí)行SRAM數(shù)據(jù)的回裝操作。在“1.USER DATA LOADING”畫面內(nèi)，將存儲卡上備份的PMC程序等用戶文件加載到FROM中。

經(jīng)END項退出BOOT引導(dǎo)菜單并啟動0iMD系統(tǒng)，執(zhí)行返回參考點操作后，核對加工程序、宏變量、工件坐標系和刀具補償?shù)龋嚌L切花鍵并全項測量。

4. 維修效果

40MT采用四步到位法維修處理后，運行半年時間，一直沒有出現(xiàn)SP1241故障。如此，既節(jié)省了廠家上門服務(wù)費，又使維修人員的故障處理技能形成積淀，舉一反三后可達到“以往5天解決的故障變?yōu)?小時解決”目標。

參考文獻：

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