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浅谈FANUC 0i D系统数控机床故障诊断与维修
Jan 29, 2021  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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