浅谈FANUC 0i D系统数控机床故障诊断与维修
2021-1-29 来源： 常州机电职业技术学院 作者：李海兵
摘要：在社会和经济发展过程中，数控机床已经成为各领域广泛应用的设备。为提升数控机床的运行效率，生产出高质量的机械产品，将FANUC 0i D系统配置在数控机床中，以此优化设备保持在安全稳定的运行状态。但是，该系统在运行时会出现问题，该文围绕FANUC 0i D系统常见的故障进行诊断，并实施针对性的维修措施，为数控机床工作人员维修设备提供参考依据。
关键词：FANUC 0i D系统 数控机床 故障诊断与维修
借助数控技术生产机械产品，成为数控机床数量增长最主要的因素，并且将FANUC 0i D系统配置在数控机床中，保持数控机床高效稳定的生产状态，既能提升生产效率，还能为企业创造更多的经济效益。在FANUC 0i D系统运行过程中，为减少系统出现故障的次数，维修人员应充分掌握系统原理图的要点，并针对出现的故障，实施有效的处理措施。
1、FANUC 0i D系统控制原理
在FANUC 0i D系统内，数控系统借助FSSB总线建立连接组织，形成可通信的网络，将进给轴、伺服主轴与系统连接。然后由PLC控制装置与总线I/O Link连接，建立的连接关系与外部设备相通。由系统原理图可知，一旦机床出现故障时，数控系统会向工作人员发出警报，或者通过伺服驱动器将故障信息传输给控制中心。
2、数控机床常见机械故障与维修方法
FANUC 0i D系统数控机床常见的机械故障，通常由以下几点组成：第一，X轴方向尺寸不合格。通常情况下，数控机床会有较长的使用寿命，但是在长期运行过程中，进行精密零件制造时，处在Y轴的方向尺寸合格，而在X轴方向尺寸不合格，导致机床在生产时出现故障。引发X轴方向尺寸出现偏差，是由5个方面因素组成：一是工作人员设定的坐标位置不正确；二是伺服参数，如柔性齿轮比设定出现偏差；三是数控机床在运行过程中，电机内轴节位置未能紧固；四是轴承长时间使用，出现不同程度的磨损，而且磨损后出现松动；五是使用的丝杠螺母，受到作用力后，出现较大反向孔隙。在解决X轴方向尺寸不合格问题时，操作人员在编程坐标时，应保证输入正确的数值，避免编程出现问题。在检查柔性齿轮比等伺服参数时，若参数正确，应对机械零件进行检查。在检查时，应按照标准流程进行，第一，对联轴器进行松动检查，若出现松动问题，应紧固电机和丝杠的连接器，同时对存在于反向间隙的误差进行检查。检查完毕后，若反向间隙使0.08mm，按照检查要求可知，此时得出的反向间隙，是由丝杠反向间隙与轴承间隙的差值产生的，为获得准确的间隙数值，需要将轴承间隙确定在固定值。确定轴承间隙后，若滚珠丝杠反向间隙在0.02mm以下，工作人员应使用计算软件，将反向间隙具有的补偿功能进行修复，若间隙超过0.02mm，将滚珠丝杠放入在机械设备内，对超过的间隙进行缩小修复。将轴承间隙控制在合理范围过程中，在X轴中心位置，把一个钢珠放置在中心，通过千分表控制钢珠的产生的间隙，以千分表数值为0.07mm为例，此时X轴产生的丝杠方向间隙数值为0.01mm。在调整丝杠反向间隙时，在X轴未能紧固止退垫圈，同时在调整间隙时，由于振动的影响，致使轴承间隙通常将间隙精度控制在小于0.005mm。工作人员使用软件对反向间隙进行补偿后，需要再次制造，提升精度后，X轴方向尺寸不合格故障得以解决。第二，使用立式数控机床进行机械制造时，在更换主轴拉爪时，按下换刀键后，主轴使用的刀具无法自动更换。出现这样的问题，主要是由于刀具配置的更换装置，电路损坏后无法正常工作，此外在主轴和刀柄位置，出现生锈或者划伤问题，二者间的配合面未能起到连接作用。同时在缺少足够的外部气源压力，或者汽液刀缸受到破坏时，都无法使刀具自动更换。最后，由于未能精准地控制顶刀量，拉爪未能进入到指定位置进行机械操作，统称为顶刀量不足。
出现顶刀量不足问题时，是由于操作人员的失误，机床出现撞刀问题，从而破坏拉刀爪，使用新的刀爪更换损坏的刀爪时，工作人员操作换刀键时，压力为0.7MPa的打刀钢顶杆尽管可以正常工作，此时顶刀量未能达到标准，证明换刀键出现问题，是由于顶刀量不足产生的。在解决顶刀量不足问题时，需要工作人员对螺丝进行调整，将紧固程度控制在合理范围内，将拉刀杆和打刀缸顶杆的间隙不断缩小，在启动换刀键时，若刀具无法顺利地更换，即便打刀缸和拉刀杆移动过程较为顺利，但是仍需要对顶刀量进行调整。为保证顶刀量能够满足使用要求，工作人应对主轴拉到机构机械图进行核对，按照图中要求对刀具位置进行调整。在更换拉刀爪过程中，工作人员由于紧固较为明显，致使拉刀爪无法进行移动后，此时拉刀爪位置超过标准距离，在更换刀具时出现问题。在解决到定量不足问题时，工作人员应使用铜棒，对拉刀爪顶杆进行不断的敲打，在卸载刀具后，需要对拉刀爪位置进行调整，从而顺利解决出现的故障。
3、数控机床常见电气故障与维修方法
在FANUC 0i D系统数控机床出现的电气故障时，启动机床后，系统会发出x轴与放大器不匹配的报警，出现该报警时，通常是由于设定错误的伺服2165号参数，同时伺服轴与放大器未能形成匹配关系。在对伺服2165号参数进行检查时，x轴坐标值为15，y轴坐标为25，z轴坐标为25。结合报警内容，将3个坐标的参数设定为25、25、25，此时报警停止，故障解除，而且将电机型号更换为256时，出现的故障也可以有效解决。在对操作履历检查时可知，由于工作人员操作失误，将伺服2165号参数中x轴标点设置为15，从而引发设备发出报警信息。
在对型号为βis的FANUC 0i D系统数控机床，出现的x、y、z轴伺服轴信号关闭故障进行分析时，通常情况下会出现故障信号，在故障信号的5~14位之间，会标注出对应的故障点。以1为正常为例，此时出现故障后数值为32737。若故障信息为ALM401时，此时0为报警信息。按照系统的运算方式可知，在故障信息为32737，诊断信号为32673时，可推断出报警信息为0的状态。对系统内的CX3接口处电压进行检查，此处接口位置电气元件出现烧毁情况，若解决元件出现的问题，工作人员应连接外部接触器，将主电路与110V电压相连后，通过线圈控制伺服强电，以便完成对故障的处理。
使用时间超过5年的立式数控机床，在运行若出现停车情况时，通常由于CNC重力轴定位出现错误造成的，从而造成系统发出警报。重力轴定位出现错误时，主要原因是由以下7点造成的：(1)受到振动、重力等外部因素；(2)编码器受到破坏；(3)反馈电缆受到损坏后，出现短路情况；(4)在伺服放大器内，出现动力线未能充分连接情况；(5)在机械内部，受到缺油、导轨等受到破坏的因素影响，导致机械承受过大的荷载；(6)在电机内部，抱闸线圈出现损坏时，会引发短路情况；(7)未能设置正确的参数。
在对电柜抱闸继电器进行检查时，此时抱闸继电器尽管灯光保持在正常功能，但是在紧急键按下后，指示灯会马上熄灭，而用电表检查时，电器常开点检测出24V电压，通过检查可知，在转接板相连位置，在线路内出现短路情况，导致抱闸器线路出现虚接或者短路情况。所以，将设备保持在断电状态时，将z轴移动至正常区间，使用水平仪对机床的水平位置进行调整，以便减少地脚螺栓的承受压力，从而避免设备出现振动。然后，加紧螺栓在固定位置的状态，通过使用Guide软件，对机床伺服参数进行调整，通过调整后，将机床的状态优化成正常状态，此时机床的切削量可以完成切削任务，此时解决机床出现的故障。
4 、结语
综上所述，在对FANUC 0i D系统数控机床出现的故障进行诊断和维修时，工作人员应对Guide、Servo等软件熟练地使用，并结合机床的结构以及运行状态，针对出现的故障实施有效的解决措施，以此快速高质量地维修机床，避免机床由于故障影响正常的生产。
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