淺談FANUC0iD系統數控機床故障診斷與維修

李海兵

摘 ?要：在社會和經濟發展過程中，數控機床已經成為各領域廣泛應用的設備。為提升數控機床的運行效率，生產出高質量的機械產品，將FANUC 0iD系統配置在數控機床中，以此優化設備保持在安全穩定的運行狀態。但是，該系統在運行時會出現問題，該文圍繞FANUC 0iD系統常見的故障進行診斷，并實施針對性的維修措施，為數控機床工作人員維修設備提供參考依據。

關鍵詞：FANUC 0iD系統 ?數控機床 ?故障診斷與維修

中圖分類號：TG659 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）03（b）-0032-02

借助數控技術生產機械產品，成為數控機床數量增長最主要的因素，并且將FANUC 0iD系統配置在數控機床中，保持數控機床高效穩定的生產狀態，既能提升生產效率，還能為企業創造更多的經濟效益。在FANUC 0iD系統運行過程中，為減少系統出現故障的次數，維修人員應充分掌握系統原理圖的要點，并針對出現的故障，實施有效的處理措施。

1 ?FANUC 0iD系統控制原理圖

在FANUC 0iD系統內，數控系統借助FSSB總線建立連接組織，形成可通信的網絡，將進給軸、伺服主軸與系統連接。然后由PLC控制裝置與總線I/O Link連接，建立的連接關系與外部設備相通。由系統原理圖可知，一旦機床出現故障時，數控系統會向工作人員發出警報，或者通過伺服驅動器將故障信息傳輸給控制中心。

2 ?數控機床常見機械故障與維修方法

FANUC 0iD系統數控機床常見的機械故障，通常由以下幾點組成：第一，X軸方向尺寸不合格。通常情況下，數控機床會有較長的使用壽命，但是在長期運行過程中，進行精密零件制造時，處在Y軸的方向尺寸合格，而在X軸方向尺寸不合格，導致機床在生產時出現故障。引發X軸方向尺寸出現偏差，是由5個方面因素組成：一是工作人員設定的坐標位置不正確;二是伺服參數，如柔性齒輪比設定出現偏差;三是數控機床在運行過程中，電機內軸節位置未能緊固;四是軸承長時間使用，出現不同程度的磨損，而且磨損后出現松動;五是使用的絲杠螺母，受到作用力后，出現較大反向孔隙。在解決X軸方向尺寸不合格問題時，操作人員在編程坐標時，應保證輸入正確的數值，避免編程出現問題。在檢查柔性齒輪比等伺服參數時，若參數正確，應對機械零件進行檢查。在檢查時，應按照標準流程進行，第一，對聯軸器進行松動檢查，若出現松動問題，應緊固電機和絲杠的連接器，同時對存在于反向間隙的誤差進行檢查。檢查完畢后，若反向間隙使0.08mm，按照檢查要求可知，此時得出的反向間隙，是由絲杠反向間隙與軸承間隙的差值產生的，為獲得準確的間隙數值，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，工作人員應使用計算軟件，將反向間隙具有的補償功能進行修復，若間隙超過0.02mm，將滾珠絲杠放入在機械設備內，對超過的間隙進行縮小修復。將軸承間隙控制在合理范圍過程中，在X軸中心位置，把一個鋼珠放置在中心，通過千分表控制鋼珠的產生的間隙，以千分表數值為0.07mm為例，此時X軸產生的絲杠方向間隙數值為0.01mm。在調整絲杠反向間隙時，在X軸未能緊固止退墊圈，同時在調整間隙時，由于振動的影響，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反向間隙進行補償后，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，使用立式數控機床進行機械制造時，在更換主軸拉爪時，按下換刀鍵后，主軸使用的刀具無法自動更換。出現這樣的問題，主要是由于刀具配置的更換裝置，電路損壞后無法正常工作，此外在主軸和刀柄位置，出現生銹或者劃傷問題，二者間的配合面未能起到連接作用。同時在缺少足夠的外部氣源壓力，或者汽液刀缸受到破壞時，都無法使刀具自動更換。最后，由于未能精準地控制頂刀量，拉爪未能進入到指定位置進行機械操作，統稱為頂刀量不足。出現頂刀量不足問題時，是由于操作人員的失誤，機床出現撞刀問題，從而破壞拉刀爪，使用新的刀爪更換損壞的刀爪時，工作人員操作換刀鍵時，壓力為0.7MPa的打刀鋼頂桿盡管可以正常工作，此時頂刀量未能達到標準，證明換刀鍵出現問題，是由于頂刀量不足產生的。在解決頂刀量不足問題時，需要工作人員對螺絲進行調整，將緊固程度控制在合理范圍內，將拉刀桿和打刀缸頂桿的間隙不斷縮小，在啟動換刀鍵時，若刀具無法順利地更換，即便打刀缸和拉刀桿移動過程較為順利，但是仍需要對頂刀量進行調整。為保證頂刀量能夠滿足使用要求，工作人應對主軸拉到機構機械圖進行核對，按照圖中要求對刀具位置進行調整。在更換拉刀爪過程中，工作人員由于緊固較為明顯，致使拉刀爪無法進行移動后，此時拉刀爪位置超過標準距離，在更換刀具時出現問題。在解決到定量不足問題時，工作人員應使用銅棒，對拉刀爪頂桿進行不斷的敲打，在卸載刀具后，需要對拉刀爪位置進行調整，從而順利解決出現的故障。

3 ?數控機床常見電氣故障與維修方法

在FANUC 0iD系統數控機床出現的電氣故障時，啟動機床后，系統會發出x軸與放大器不匹配的報警，出現該報警時，通常是由于設定錯誤的伺服2165號參數，同時伺服軸與放大器未能形成匹配關系。在對伺服2165號參數進行檢查時，x軸坐標值為15，y軸坐標為25，z軸坐標為25。結合報警內容，將3個坐標的參數設定為25、25、25，此時報警停止，故障解除，而且將電機型號更換為256時，出現的故障也可以有效解決。在對操作履歷檢查時可知，由于工作人員操作失誤，將伺服2165號參數中x軸標點設置為15，從而引發設備發出報警信息。

在對型號為βis的FANUC 0iD系統數控機床，出現的x、y、z軸伺服軸信號關閉故障進行分析時，通常情況下會出現故障信號，在故障信號的5～14位之間，會標注出對應的故障點。以1為正常為例，此時出現故障后數值為32737。若故障信息為ALM401時，此時0為報警信息。按照系統的運算方式可知，在故障信息為32737，診斷信號為32673時，可推斷出報警信息為0的狀態。對系統內的CX3接口處電壓進行檢查，此處接口位置電氣元件出現燒毀情況，若解決元件出現的問題，工作人員應連接外部接觸器，將主電路與110V電壓相連后，通過線圈控制伺服強電，以便完成對故障的處理。

使用時間超過5年的立式數控機床，在運行若出現停車情況時，通常由于CNC重力軸定位出現錯誤造成的，從而造成系統發出警報。重力軸定位出現錯誤時，主要原因是由以下7點造成的：（1）受到振動、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，出現短路情況;（4）在伺服放大器內，出現動力線未能充分連接情況;（5）在機械內部，受到缺油、導軌等受到破壞的因素影響，導致機械承受過大的荷載;（6）在電機內部，抱閘線圈出現損壞時，會引發短路情況;（7）未能設置正確的參數。

在對電柜抱閘繼電器進行檢查時，此時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，指示燈會馬上熄滅，而用電表檢查時，電器常開點檢測出24V電壓，通過檢查可知，在轉接板相連位置，在線路內出現短路情況，導致抱閘器線路出現虛接或者短路情況。所以，將設備保持在斷電狀態時，將z軸移動至正常區間，使用水平儀對機床的水平位置進行調整，以便減少地腳螺栓的承受壓力，從而避免設備出現振動。然后，加緊螺栓在固定位置的狀態，通過使用Guide軟件，對機床伺服參數進行調整，通過調整后，將機床的狀態優化成正常狀態，此時機床的切削量可以完成切削任務，此時解決機床出現的故障。

4 ?結語

綜上所述，在對FANUC 0iD系統數控機床出現的故障進行診斷和維修時，工作人員應對Guide、Servo等軟件熟練地使用，并結合機床的結構以及運行狀態，針對出現的故障實施有效的解決措施，以此快速高質量地維修機床，避免機床由于故障影響正常的生產。

參考文獻

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

[2] 雷楠南.FANUC0iD系統數控機床回參考點故障診斷與排除[J].濟源職業技術學院學報，2017，16（4）：20-24.