數(shù)控銑床FANUC系統(tǒng)故障分析與排除

零梅勇

[摘? ? ? ? ? ?要]? 數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的參數(shù)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，工作功能必須通過(guò)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和實(shí)現(xiàn)，制作精度必須通過(guò)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和保證。CNC機(jī)床在使用過(guò)程中產(chǎn)生參數(shù)故障，如果CNC機(jī)床參數(shù)丟失或混淆，CNC機(jī)床系統(tǒng)將無(wú)法運(yùn)行。如果在運(yùn)行CNC機(jī)床系統(tǒng)時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，了解參數(shù)失敗的原因并了解如何使用參數(shù)還原，將進(jìn)一步有助于CNC機(jī)床系統(tǒng)的運(yùn)行和使用。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? CNC銑床;FANUC系統(tǒng)故障;排除

[中圖分類(lèi)號(hào)]? TG547 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2020）25-0114-02

CNC銑床的工作方式是以數(shù)字代碼表示加工過(guò)程中所需的各種操作、步驟和操作的形式尺寸，然后通過(guò)控制介質(zhì)向數(shù)控設(shè)備發(fā)送數(shù)值信息，通過(guò)數(shù)控設(shè)備處理和計(jì)算輸入的信息，發(fā)送各種控制信號(hào)，或控制機(jī)床的伺服系統(tǒng)或其他驅(qū)動(dòng)元件，使機(jī)器自動(dòng)加工所需工件。數(shù)控銑床系統(tǒng)運(yùn)行期間，其故障原因多種多樣。下面我將結(jié)合機(jī)床操作特性、故障原因等探討解決問(wèn)題的方法和策略。

一、CNC機(jī)床的特點(diǎn)

（一）高靈活性

CNC機(jī)床的零件加工關(guān)鍵在于，與普通機(jī)床不同，工作人員不需要經(jīng)常調(diào)整機(jī)床，以提高制造、各種工具、更換夾具、零件生產(chǎn)的準(zhǔn)確度。CNC機(jī)床具有的這些優(yōu)點(diǎn)更適合零件頻繁變更的情況，例如單一零件、小批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。因此，可以有效地縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低工藝設(shè)備成本。

（二）高加工精度

CNC機(jī)床的加工精度通常可達(dá)到0.005～0.1mm，CNC機(jī)床以數(shù)字信號(hào)形式控制，每當(dāng)數(shù)控裝置輸出脈沖信號(hào)時(shí)，機(jī)器移動(dòng)部件移動(dòng)脈沖當(dāng)量值，機(jī)器進(jìn)給鏈的逆間隙和螺桿螺距平均誤差也可由數(shù)控裝置有效補(bǔ)償。因此，數(shù)控機(jī)床的位置精度實(shí)際上比較高。

（三）加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠

加工相同的放置零件，在相同的加工條件下使用相同的刀具和加工過(guò)程，刀具的走刀軌跡相同，因此零件的一致性更好，質(zhì)量更穩(wěn)定、更可靠。

（四）高生產(chǎn)率

CNC機(jī)床可以有效減少零件的加工時(shí)間和輔助時(shí)間，CNC機(jī)床的主軸速度和進(jìn)給范圍比較大，可以在加工刀具上實(shí)現(xiàn)大量強(qiáng)力切削。目前，數(shù)控機(jī)床進(jìn)入高速加工時(shí)代，通過(guò)快速移動(dòng)和定位數(shù)控機(jī)床移動(dòng)部件和高速切削縮短半成品的工藝所需時(shí)間，生產(chǎn)效率也有了很大提高。

（五）改善工作條件

CNC機(jī)床加工前仔細(xì)調(diào)整，輸入并啟動(dòng)程序后，機(jī)床可自動(dòng)連續(xù)加工，直到加工處理結(jié)束。工作人員只需輸入程序、編輯零件、處理、刀具準(zhǔn)備、觀(guān)察加工狀態(tài)、檢查零件等工作。對(duì)機(jī)床操作員來(lái)說(shuō)，他們的工作強(qiáng)度大幅度減少，但工作流程大幅度增加。

二、CNC銑床FANUC系統(tǒng)參數(shù)故障原因

（一）CNC系統(tǒng)備用電池故障

備用電池故障將導(dǎo)致系統(tǒng)參數(shù)丟失，必須確保機(jī)器運(yùn)行時(shí)CRT顯示電池電壓低的警告標(biāo)記。如果發(fā)現(xiàn)報(bào)警音，則必須在一周內(nèi)更換符合系統(tǒng)生產(chǎn)要求的電池。更換電池的程序必須嚴(yán)格按照系統(tǒng)生產(chǎn)工廠(chǎng)的要求實(shí)施，如果長(zhǎng)時(shí)間不使用，備份電池會(huì)更容易發(fā)生故障，為了維護(hù)順利，必須定期給機(jī)床供電，并在一定時(shí)間內(nèi)騰出貨架。這樣不僅有助于延長(zhǎng)備用電池壽命，還能及時(shí)確認(rèn)備用電池是否過(guò)期，而且對(duì)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)器系統(tǒng)和整個(gè)系統(tǒng)壽命的延長(zhǎng)有很大的好處。

（二）操作員故障

誤操作是第一次接觸數(shù)控機(jī)床的操作員經(jīng)常遇到的問(wèn)題。在系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，錯(cuò)誤操作可能會(huì)刪除整個(gè)參數(shù)，有時(shí)會(huì)更改各個(gè)參數(shù)。要防止這種情況，必須加強(qiáng)崗位轉(zhuǎn)移、崗位內(nèi)培訓(xùn)，制定可能的操作程序，嚴(yán)格按照要求執(zhí)行。

（三）如果機(jī)床在DNC狀態(tài)下加工工件并發(fā)生斷電，則可能丟失參數(shù)

如果機(jī)床在DNC狀態(tài)下加工工件，則很可能發(fā)生參數(shù)系統(tǒng)錯(cuò)誤。同時(shí)，如果機(jī)床運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中突然停電，可能會(huì)丟失參數(shù)。

三、如何恢復(fù)系統(tǒng)參數(shù)

與上述三個(gè)參數(shù)故障原因一起，可以采取措施有效消除這些參數(shù)故障，但無(wú)法有效消除某些錯(cuò)誤?；謴?fù)系統(tǒng)參數(shù)錯(cuò)誤時(shí)，由CNC機(jī)器組成的CNC系統(tǒng)有很大的不同，因此參數(shù)恢復(fù)方法可能因系統(tǒng)而略有不同，同一制造商的產(chǎn)品在不同系列中也有明顯的差異。因此，文章以FANUC0系統(tǒng)為例，分析了參數(shù)恢復(fù)方法。FANUC0系統(tǒng)參數(shù)主要有兩個(gè)主要組件：參數(shù)列下的數(shù)控參數(shù)和診斷主題下的PMC參數(shù)，如果參數(shù)失敗，可以在以下三個(gè)方面恢復(fù)。

1.對(duì)照隨機(jī)數(shù)據(jù)參數(shù)的硬拷貝逐一檢查機(jī)器的參數(shù)。如果發(fā)現(xiàn)不匹配的參數(shù)，請(qǐng)復(fù)制此參數(shù)以恢復(fù)機(jī)床參數(shù)。此恢復(fù)方法不需要外部設(shè)備，但驗(yàn)證和恢復(fù)1萬(wàn)多個(gè)參數(shù)需要很長(zhǎng)時(shí)間，效率低下，容易出錯(cuò)。

2.利用風(fēng)扇uc公司專(zhuān)用的輸入和輸出設(shè)備，例如讀取器、風(fēng)扇uc磁帶和風(fēng)扇uc PPR（包括沖孔、打印機(jī)和讀取器的集成輸入和輸出設(shè)備）。

FANUC外部輸入和輸出設(shè)備由于單一功能和低利用率，隨著計(jì)算機(jī)的普及，在購(gòu)買(mǎi)CNC機(jī)床時(shí)選擇FANUC輸入和輸出設(shè)備的制造商和用戶(hù)越來(lái)越少。

3.利用計(jì)算機(jī)和CNC機(jī)床的DNC功能通過(guò)DNC軟件輸入?yún)?shù)。這種方法比較有效，操作簡(jiǎn)單，輸入不準(zhǔn)確，因此很受用戶(hù)歡迎。此方法可完全恢復(fù)一個(gè)CNC機(jī)床參數(shù)，恢復(fù)時(shí)間相對(duì)較短，從準(zhǔn)備工作到結(jié)束工作的時(shí)間通常為10分鐘，比其他恢復(fù)方法更理想。

四、系統(tǒng)參數(shù)故障修復(fù)實(shí)例

（一）CNC系統(tǒng)無(wú)法控制和參數(shù)調(diào)節(jié)

此類(lèi)型的故障可以在系統(tǒng)通電后切換到就緒狀態(tài)，在不發(fā)出任何警告的情況下正常顯示屏幕的情況下，各種操作開(kāi)關(guān)、按鈕等工作，但是這種功能都不正常。例如，可以快速移動(dòng)，但快速移動(dòng)的開(kāi)關(guān)不起作用，或者循環(huán)啟動(dòng)按鈕起作用，但進(jìn)給率等不正常的情況下，通常稱(chēng)為失控現(xiàn)象。

解決此問(wèn)題的最常見(jiàn)方法是清潔整個(gè)系統(tǒng)，然后輸入正常參數(shù)，系統(tǒng)將進(jìn)入正常狀態(tài)。

失敗原因：某些參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的，如果出現(xiàn)不匹配的設(shè)置或設(shè)置錯(cuò)誤，則可能會(huì)發(fā)生這些錯(cuò)誤。為了更好地分析相關(guān)失敗的原因，以下筆者將控制系統(tǒng)分析為FANUCOM CNC銑床的兩個(gè)典型失敗實(shí)例。

示例1：加工刀具只能以負(fù)坐標(biāo)移動(dòng)

返回零操作期間，如果在正向移動(dòng)一小段距離，則會(huì)生成正常超程警告。在曲面上，當(dāng)通電時(shí)，機(jī)器所在的位置看起來(lái)原始為零，正向移動(dòng)時(shí)，軟件過(guò)度行進(jìn)保護(hù)，因此只能在負(fù)方向移動(dòng)。如果此運(yùn)動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行，銑削刀頭可能會(huì)越來(lái)越接近工作臺(tái)，最終機(jī)器將不再可用。

此故障排除方法是在機(jī)床通電時(shí)先修改參數(shù)。對(duì)于FANUC0M系統(tǒng)，只需更改其參數(shù)設(shè)置，然后正確執(zhí)行還原到0操作，然后在還原到0操作結(jié)束時(shí)將上述參數(shù)更改為原始設(shè)置。對(duì)于其他數(shù)控系統(tǒng)，只需找到相應(yīng)的參數(shù)，并使用上述方法進(jìn)行修改。

示例2：機(jī)床未完成返回參照點(diǎn)

機(jī)床供電后執(zhí)行返回參照點(diǎn)操作時(shí)，系統(tǒng)實(shí)際上處于更危險(xiǎn)的狀態(tài)，因?yàn)檫^(guò)度行進(jìn)保護(hù)開(kāi)關(guān)發(fā)生沖突，機(jī)床無(wú)法完成返回參照點(diǎn)操作。在這種情況下，其他操作不合適。

故障排除方法如下：對(duì)于FANUCOM系統(tǒng)，故障排除方法是檢查參數(shù)000條目的第7位，然后將此參數(shù)正確設(shè)置為1，如果為0，則更改為1。

以上故障是由特定干擾引起的。干涉經(jīng)常導(dǎo)致參數(shù)變更，尤其是對(duì)于狀態(tài)式參數(shù)。

（二）手脈沖發(fā)生器損壞和參數(shù)調(diào)整

手脈沖發(fā)生器的電路板、插件板、接口故障等可能導(dǎo)致手脈沖發(fā)生器不能正常工作，在這種情況下，不能微調(diào)工具，不能使用刀。此時(shí)，必須更換或修復(fù)脈沖發(fā)生器才能解決相關(guān)問(wèn)題，但這需要一些時(shí)間。為了使刀具正常工作，F(xiàn)ANUCOM數(shù)控系統(tǒng)將參數(shù)001項(xiàng)目的第六位置設(shè)置為0，使用移動(dòng)按鈕實(shí)現(xiàn)單脈沖操作，即可完成刀具的微調(diào)，將參數(shù)設(shè)置為1，直到第一脈沖發(fā)生器修好，對(duì)于其他模型的數(shù)控系統(tǒng)，可以查找其參數(shù)，并通過(guò)上述方法進(jìn)行修改。

（三）伺服軸位置誤差

位置精度是數(shù)控機(jī)床位置精度的重要指標(biāo)。在精密加工操作中，位置精度不夠精確，機(jī)床的位置誤差更大，會(huì)對(duì)加工精度產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，在系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，可能需要做好減少位置誤差的工作。對(duì)于閉環(huán)控制系統(tǒng)，定位誤差主要由位置檢測(cè)元件的精度引起，該誤差可以通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的補(bǔ)償功能有效減小。

對(duì)于故障排除方法：可以計(jì)算和設(shè)置與CNC系統(tǒng)的補(bǔ)償功能相關(guān)的機(jī)床數(shù)據(jù)，以補(bǔ)償機(jī)床中所有伺服軸位置錯(cuò)誤，將錯(cuò)誤限制在機(jī)床允許的范圍內(nèi)，從而確保機(jī)床的平穩(wěn)運(yùn)行。

除了上述故障排除方法外，在CNC銑床FANUC系統(tǒng)運(yùn)行期間，筆者認(rèn)為，所有操作員在確保對(duì)系統(tǒng)故障原理、類(lèi)型等有充分理解的同時(shí)，一般在使用設(shè)備的時(shí)候，要加強(qiáng)監(jiān)控管理和檢查，發(fā)生故障的情況下要更好地維護(hù)系統(tǒng)，進(jìn)行故障排除，首先要停用系統(tǒng)。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，CNC機(jī)床系統(tǒng)故障主要是參數(shù)故障，參數(shù)對(duì)CNC機(jī)床的正常使用和性能保證起著非常重要的作用。相關(guān)數(shù)據(jù)丟失會(huì)對(duì)機(jī)器的正常生產(chǎn)工作產(chǎn)生很壞的影響，因此，如果發(fā)現(xiàn)參數(shù)故障，必須第一時(shí)間修改，以便更好地恢復(fù)機(jī)器生產(chǎn)，提高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，并順利進(jìn)行相關(guān)工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]周宛，胡應(yīng)占.數(shù)控銑床系統(tǒng)參數(shù)故障分析與排除[J].裝備制造技術(shù)，2007（8）.

[2]魏麗燕，王宏穎.數(shù)控銑床參數(shù)故障維修實(shí)例與技巧[J].機(jī)床與液壓，2009（11）.

[3]李秉澤.數(shù)控銑床參數(shù)故障維修實(shí)例與技巧分析[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2017（6）.

[4]陸婉線(xiàn)，潘帥東，呂天國(guó).分析數(shù)控銑床的導(dǎo)軌和參數(shù)故障維修處理[J].低碳世界，2018（12）.

編輯 陳鮮艷