摘 要 以FANUC-0系列為例，介紹典型故障的分析方法，并列舉了10例故障診斷實例。
關鍵詞 數控系統 典型故障 漂移
中圖分類號 TP307 文獻標識碼 B
一、典型故障分析
1．返回參考點故障分析
所謂參考點又稱原點或零點，每臺機床可以有一個參考原點，也可以根據需要設置多個參考原點。機械零部件一旦裝配完畢，機械原點隨即確立。而電氣原點是由機床所使用的檢測反饋元件所發出的柵點信號或零標志信號確立的參考點。為了使電氣原點與機械原點重合，必須將電氣原點到機械原點的距離用一個設置原點偏移量的參數進行設置。機床參考點確定后，各工件坐標系隨之確立。在數控設備使用過程中，機床各軸都要先回參考原點。
發生原點漂移后知口檢測反饋元件采用絕對編碼器，首先檢查并重新設置與回原點有關的參數，再試一次回原點操作，若原點仍漂移，檢查機械相對位置是否有變化。如無漂移，只是位置顯示有偏差，則檢查工件坐標偏置是否有效。若機械位置偏移，則絕對脈沖編碼器故障。如檢測反饋元件采用增量脈沖編碼器，并為全閉環系統，先檢查半閉環系統回原點的漂移情況，如果正常，應檢查電機一轉標志信號是否由半閉環系統提供，檢查有關參數設置及信號電纜聯接。如參數設置正常，則為光柵尺等線性測量元件不良或其接口電路故障。如參數設置不正確，則修正設置重試。若為半閉環系統，先檢查機械相對位置是否漂移，如不漂移，只是位置顯示有偏差，檢查是否為工件坐標系偏置無效。在機床回原點后，機床CRT位置顯示為一非零值，該值取決于坐標系偏置一類的參數設置，若機械相對位置偏移，確定偏移量。若偏移量為一柵格，先減少由參數設置的接近原點速度，重試回原點操作，若原點不漂移，則為減速撞塊太短或安裝不良，可通過改變減速撞塊或減速開關的位置來解決，也可通過設置柵點偏移改變電氣原點解決。如果減小接近原點速度參數設置后，重試原點復歸，原點仍漂移，可減小快速進給速度或快速進給時間常數的參數設置，重回原點。若原點仍有漂移，漂移量為數個脈沖，而且只是在開機后第一次回原點時漂移，則為零標志信號受干擾而失效。否則應檢查參考計數器的設定值，與脈沖數量是否相匹配，如果匹配，并且檢查脈沖編碼器與NC之間的反饋電纜連接也正常，則檢查此反饋電纜中的屏蔽線是否已接地，如已接地，則須更換軸卡。
2．超程報警
510-581報警（超程報警）表示機床位置超過了行程限位或超程信號接通。
(1)用參數PRM700-702和008.6檢查是哪個軸超過了軟限位或超程信號（OT）接通。
(2)用手動操作使機床反方向移動，退出報警區，然后用[RESET]鍵解除報警。如不能退出，執行(3)。如能退出，則將該軸返回原點。
(3)切斷電源，然后按[P]及[CAN]鍵的同時接通電源，此時可用手動運轉退出報警區。
(4)退出報警區后，務必再次切斷電源，使行程限位檢測有效。
3．返回參考點異常——90號報警
這是由于返回參考點時沒有滿足“必須沿返回參考點方向，并距參考點不能過近（128個脈沖以上）及返回參考點進度不能過低”的條件。對這類故障的處理步驟是：
(1)距參考點位置＞128個脈沖，返回參考點過程中。①電動機轉了不到1轉（即沒有接收到1轉信號），此時首先變更返回時的開始位置，在位置偏差量＞128個脈沖的狀態下，在返回參考點方向上進行1轉以上的快速進給，檢測是否輸入過1轉信號。②電動機轉了1轉以上，這是使用了分離型的脈沖編碼器。此時，檢查位置返回時脈沖編碼器的1轉信號是否輸入到了軸卡中，如果是，則是軸卡不良，如果未輸入，則先檢查編碼器用的電源電壓是否偏低（允許電壓波動在0.2V以內），否則是脈沖編碼器不良。
(2)距參考點位置＜128個脈沖。①檢查進給速度指令值，快速進給倍率信號，返回參考點減速信號及外部減速信號是否正常。②變更返回時的開始位置，使其位置偏差量超過128個脈沖。③返回參考點速度過低。速度必須為位置偏差量超過128個脈沖的速度，如果速度過低，電動機1轉信號散亂，不可能進行正確的位置檢測。
二、故障診斷實例
例1 某數控車床，配置F－0T系統，出現Z軸方向加工尺寸超差且無規律。
Z軸原點出現無規律漂移，CRT及伺服放大器無任何報警顯示。由于是半閉環控制方式，交流伺服電機與滾珠絲杠通過聯軸器連接。故障原因可能是聯軸器連接螺釘松動，導致聯軸器與滾珠絲杠或伺服電機軸間滑動。對Z軸聯軸器連接進行檢查，發現聯軸器緊定螺釘松動。緊定螺釘后，故障排除。
例2 某加工中心，配置F-0M系統，出現刀庫卡在主軸上部下不來而報警。
經查，發現原點數據丟失，造成刀庫在原點復歸時超程。刀具位置錯位，使刀庫卡住。鏘Z軸的RMV參數設定為“0”，Z軸的伺服系統與電機脫開，靠重力使Z軸下降，待刀庫脫離超程位置后，再將RMV設定為“1”，正常。
例3 臺灣加工中心，配置F-0M系統，在使用中出現換刀位置發生變化的現象。
經查在換刀位置發生變化時，被加工工件的：向加工尺寸也相應變化，且與換刀位置的變化相對應。無任何報警顯示。在開機手動回參考點時，軸先以參數設定的速度快速移動，當減速撞塊壓下減速行程開關時，以設定的低速移動，當撞塊離開減速行程開關時，編碼器檢測到的第一個柵點的位置為參考點復歸的位置。機床換刀點由機床的第二參考原點設定，而第二參考原點是由機床第一參考原點確定的。由于機床所出現的故障有的班次有，有的班次沒有，因此懷疑該機床開機手動回參考點時出現問題。經查，Z軸回參考點減速行程開關固定板與立柱固定不牢，嚴重松動，導致原點漂移。
例4 日本數控曲拐磨床，配置F-0D系統，不能執行任何動作，CRT顯示X、Y、Z三軸正負向同時超程。
實際上不可能出現正負向同時超程。測行程極限開關電平，發現由I/0板提供的PC24V為OV。查該板1.6A快速保險絲，熔斷，導致各軸正負端行程開關的輸出均為低電平，被NC系統誤判“超程”。更換保險絲，報警消失。
例5 某加工中心，配置F-0M系統，在運行過程中，CRT畫面突然出現401、410及420報警。
401號報警表示速度控制單元VRDY信號斷開，可能原因是伺服單元上電磁接觸器MCC未接通；速度控制單元沒有加上100t/電源；伺服電源印制線路板故障；CNC和伺服單元連接不良；CNC主控制板不良等。而410和420報警是表示X軸和Y軸的位置偏差過大。可能的原因有：位置偏差值設定錯誤；輸入電源電壓太低；電動機電壓不正常；電動機的動力線和反饋線連接故障；伺服單元故障以及主板上的位置控制部分故障。一般來說，不可能同時發生二個控制單元損壞，所以本故障最大可能發生在主板的位置控制部分。因此，只要替換一下主板即可確認，排除故障。#p#分頁標題#e#
例6 某加工中心，配置F-0M系統，在操作系統過程中出現401、410、420、421、430、431號報警。
按照維修說明書有關報警的說明，發生這些報警號的原因有許多，且都與伺服單元有關。但一般情況下，不可能同時發生X、Y、Z軸伺服單元損壞，因此不可能是伺服單元的故障。此時先檢查CNC系統中有關伺服部分的參數。經查是由于誤操作，使CNC系統參數被消除，一旦將這些參數恢復，系統就恢復正常。
例7 沈陽數控車床，配置FAT系統，在手動操作Z軸時，Z軸有振動和異常響聲，CRT顯示 431號報警。
431號報警表示Z軸定位誤差過大。可用診斷號802來觀察Z軸的位置誤差。再用電流表檢查，發現Z軸負載電流很大。在確認Z軸伺服單元無問題的情況下，檢查z軸機械部分，發現滾珠絲杠的軸承發燙。經查，故障是由于油路不暢造成潤滑不好所致。
例8 某加工中心，配置F-0M系統，機床在自動方式運行中出現416號報警。
經查脈沖編碼器未發現不良，各連接器均牢固連接，X軸印制線路板未見異常，用萬用表測量電動機連接線，也未發現問題，在重新啟動機床，回零之后，用自動方式運轉，機床正常，但lh后又出現416號報警。再按上述順序復查一遍，發現反饋信號線有一根已斷。換接備用線后，機床工作正常，報警不再出現。
例9 某加工中心，配置F-0M系統，在自動運轉時突然出現刀庫、工作臺同時旋轉。經復位、調整刀庫、工作臺后工作正常。但在斷電重新啟動機床時，CRT上出現410號伺服報警。
查L/M軸伺服PRDY、VRDY兩指示燈均亮；進給軸伺服電源AC 100V、AC 18V正常；X、Y、Z伺服單元上的PRDY指示燈均不亮，三個MCC也未吸合；測量其上電壓發現士24V、士15V異常；X軸伺服單元上電源熔斷器電阻大于2Ml（規定值10），經更換后，直流電壓恢復正常，重新運行機床，401號報警消失。
例10 某加工中心，配置F-0M系統，在自動方式運轉中發生主軸停止運動，CRT上沒有報警顯示。
停機之后，檢查主軸伺服板未見異常，主軸電動機正常，電動機的動力線及反饋線也未見異常。重新啟動機床，又工作正常，但過后又繼續出現主軸停機現象，后將電動機動力線、反饋線更換之后，故障消除，確定是由導線不良或接觸不良引起的。
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