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數(shù)控系統(tǒng)

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淺談FANUC 0i D系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修
2021-1-29  來源： 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院   作者：李海兵



  
     摘要：在社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成為各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的設(shè)備。為提升數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行效率，生產(chǎn)出高質(zhì)量的機(jī)械產(chǎn)品，將FANUC 0i D系統(tǒng)配置在數(shù)控機(jī)床中，以此優(yōu)化設(shè)備保持在安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。但是，該系統(tǒng)在運(yùn)行時會出現(xiàn)問題，該文圍繞FANUC 0i D系統(tǒng)常見的故障進(jìn)行診斷，并實(shí)施針對性的維修措施，為數(shù)控機(jī)床工作人員維修設(shè)備提供參考依據(jù)。

    關(guān)鍵詞：FANUC 0i D系統(tǒng)  數(shù)控機(jī)床  故障診斷與維修


    借助數(shù)控技術(shù)生產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)品，成為數(shù)控機(jī)床數(shù)量增長最主要的因素，并且將FANUC 0i D系統(tǒng)配置在數(shù)控機(jī)床中，保持?jǐn)?shù)控機(jī)床高效穩(wěn)定的生產(chǎn)狀態(tài)，既能提升生產(chǎn)效率，還能為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。在FANUC 0i D系統(tǒng)運(yùn)行過程中，為減少系統(tǒng)出現(xiàn)故障的次數(shù)，維修人員應(yīng)充分掌握系統(tǒng)原理圖的要點(diǎn)，并針對出現(xiàn)的故障，實(shí)施有效的處理措施。
  
    1、FANUC 0i D系統(tǒng)控制原理 
  
    在FANUC 0i D系統(tǒng)內(nèi)，數(shù)控系統(tǒng)借助FSSB總線建立連接組織，形成可通信的網(wǎng)絡(luò)，將進(jìn)給軸、伺服主軸與系統(tǒng)連接。然后由PLC控制裝置與總線I/O Link連接，建立的連接關(guān)系與外部設(shè)備相通。由系統(tǒng)原理圖可知，一旦機(jī)床出現(xiàn)故障時，數(shù)控系統(tǒng)會向工作人員發(fā)出警報，或者通過伺服驅(qū)動器將故障信息傳輸給控制中心。
  
    2、數(shù)控機(jī)床常見機(jī)械故障與維修方法
  
    FANUC 0i D系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床常見的機(jī)械故障，通常由以下幾點(diǎn)組成：第一，X軸方向尺寸不合格。通常情況下，數(shù)控機(jī)床會有較長的使用壽命，但是在長期運(yùn)行過程中，進(jìn)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(dǎo)致機(jī)床在生產(chǎn)時出現(xiàn)故障。引發(fā)X軸方向尺寸出現(xiàn)偏差，是由5個方面因素組成：一是工作人員設(shè)定的坐標(biāo)位置不正確；二是伺服參數(shù)，如柔性齒輪比設(shè)定出現(xiàn)偏差；三是數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行過程中，電機(jī)內(nèi)軸節(jié)位置未能緊固；四是軸承長時間使用，出現(xiàn)不同程度的磨損，而且磨損后出現(xiàn)松動；五是使用的絲杠螺母，受到作用力后，出現(xiàn)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(biāo)時，應(yīng)保證輸入正確的數(shù)值，避免編程出現(xiàn)問題。在檢查柔性齒輪比等伺服參數(shù)時，若參數(shù)正確，應(yīng)對機(jī)械零件進(jìn)行檢查。在檢查時，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行，第一，對聯(lián)軸器進(jìn)行松動檢查，若出現(xiàn)松動問題，應(yīng)緊固電機(jī)和絲杠的連接器，同時對存在于反向間隙的誤差進(jìn)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(chǎn)生的，為獲得準(zhǔn)確的間隙數(shù)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(yīng)使用計(jì)算軟件，將反向間隙具有的補(bǔ)償功能進(jìn)行修復(fù)，若間隙超過0.02mm，將滾珠絲杠放入在機(jī)械設(shè)備內(nèi)，對超過的間隙進(jìn)行縮小修復(fù)。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(chǎn)生的間隙，以千分表數(shù)值為0.07mm為例，此時X軸產(chǎn)生的絲杠方向間隙數(shù)值為0.01mm。在調(diào)整絲杠反向間隙時，在X軸未能緊固止退墊圈，同時在調(diào)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(jìn)行補(bǔ)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(shù)控機(jī)床進(jìn)行機(jī)械制造時，在更換主軸拉爪時，按下?lián)Q刀鍵后，主軸使用的刀具無法自動更換。出現(xiàn)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(xiàn)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(zhǔn)地控制頂?shù)读浚ξ茨苓M(jìn)入到指定位置進(jìn)行機(jī)械操作，統(tǒng)稱為頂?shù)读坎蛔恪?/font>
  
     出現(xiàn)頂?shù)读坎蛔銌栴}時，是由于操作人員的失誤，機(jī)床出現(xiàn)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?shù)读课茨苓_(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，證明換刀鍵出現(xiàn)問題，是由于頂?shù)读坎蛔惝a(chǎn)生的。在解決頂?shù)读坎蛔銌栴}時，需要工作人員對螺絲進(jìn)行調(diào)整，將緊固程度控制在合理范圍內(nèi)，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?shù)读窟M(jìn)行調(diào)整。為保證頂?shù)读磕軌驖M足使用要求，工作人應(yīng)對主軸拉到機(jī)構(gòu)機(jī)械圖進(jìn)行核對，按照圖中要求對刀具位置進(jìn)行調(diào)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(jìn)行移動后，此時拉刀爪位置超過標(biāo)準(zhǔn)距離，在更換刀具時出現(xiàn)問題。在解決到定量不足問題時，工作人員應(yīng)使用銅棒，對拉刀爪頂桿進(jìn)行不斷的敲打，在卸載刀具后，需要對拉刀爪位置進(jìn)行調(diào)整，從而順利解決出現(xiàn)的故障。
  
     3、數(shù)控機(jī)床常見電氣故障與維修方法
  
     在FANUC 0i D系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的電氣故障時，啟動機(jī)床后，系統(tǒng)會發(fā)出x軸與放大器不匹配的報警，出現(xiàn)該報警時，通常是由于設(shè)定錯誤的伺服2165號參數(shù)，同時伺服軸與放大器未能形成匹配關(guān)系。在對伺服2165號參數(shù)進(jìn)行檢查時，x軸坐標(biāo)值為15，y軸坐標(biāo)為25，z軸坐標(biāo)為25。結(jié)合報警內(nèi)容，將3個坐標(biāo)的參數(shù)設(shè)定為25、25、25，此時報警停止，故障解除，而且將電機(jī)型號更換為256時，出現(xiàn)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(shù)中x軸標(biāo)點(diǎn)設(shè)置為15，從而引發(fā)設(shè)備發(fā)出報警信息。
  
     在對型號為βis的FANUC 0i D系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床，出現(xiàn)的x、y、z軸伺服軸信號關(guān)閉故障進(jìn)行分析時，通常情況下會出現(xiàn)故障信號，在故障信號的5~14位之間，會標(biāo)注出對應(yīng)的故障點(diǎn)。以1為正常為例，此時出現(xiàn)故障后數(shù)值為32737。若故障信息為ALM401時，此時0為報警信息。按照系統(tǒng)的運(yùn)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(tài)。對系統(tǒng)內(nèi)的CX3接口處電壓進(jìn)行檢查，此處接口位置電氣元件出現(xiàn)燒毀情況，若解決元件出現(xiàn)的問題，工作人員應(yīng)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(qiáng)電，以便完成對故障的處理。
  
    使用時間超過5年的立式數(shù)控機(jī)床，在運(yùn)行若出現(xiàn)停車情況時，通常由于CNC重力軸定位出現(xiàn)錯誤造成的，從而造成系統(tǒng)發(fā)出警報。重力軸定位出現(xiàn)錯誤時，主要原因是由以下7點(diǎn)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(xiàn)短路情況；(4)在伺服放大器內(nèi)，出現(xiàn)動力線未能充分連接情況；(5)在機(jī)械內(nèi)部，受到缺油、導(dǎo)軌等受到破壞的因素影響，導(dǎo)致機(jī)械承受過大的荷載；(6)在電機(jī)內(nèi)部，抱閘線圈出現(xiàn)損壞時，會引發(fā)短路情況；(7)未能設(shè)置正確的參數(shù)。
  
    在對電柜抱閘繼電器進(jìn)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(diǎn)檢測出24V電壓，通過檢查可知，在轉(zhuǎn)接板相連位置，在線路內(nèi)出現(xiàn)短路情況，導(dǎo)致抱閘器線路出現(xiàn)虛接或者短路情況。所以，將設(shè)備保持在斷電狀態(tài)時，將z軸移動至正常區(qū)間，使用水平儀對機(jī)床的水平位置進(jìn)行調(diào)整，以便減少地腳螺栓的承受壓力，從而避免設(shè)備出現(xiàn)振動。然后，加緊螺栓在固定位置的狀態(tài)，通過使用Guide軟件，對機(jī)床伺服參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，通過調(diào)整后，將機(jī)床的狀態(tài)優(yōu)化成正常狀態(tài)，此時機(jī)床的切削量可以完成切削任務(wù)，此時解決機(jī)床出現(xiàn)的故障。
  
    4 、結(jié)語
  
    綜上所述，在對FANUC 0i D系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的故障進(jìn)行診斷和維修時，工作人員應(yīng)對Guide、Servo等軟件熟練地使用，并結(jié)合機(jī)床的結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行狀態(tài)，針對出現(xiàn)的故障實(shí)施有效的解決措施，以此快速高質(zhì)量地維修機(jī)床，避免機(jī)床由于故障影響正常的生產(chǎn)。
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