FANUC 0i D系统数控机床典型位置伺服误差及故障诊断

FANUC0iD系统数控机床典型位置伺服误差及故障诊断摘要：通过2个典型的FANUC0iD系统数控机床位置伺服误差典型案例的研究故障产生原理，分析故障产生的原因，给出解除故障的思路，总结解除此类故障的方法，为维修人员进行类似故障诊断与分析提供借鉴。关键词：FANUC；位置伺服；误差；故障诊断中图分类号：TG659文献标示码：BAbstract:BasedontwotypicalcasesofpositionservoerrorofFANUC0idCNCmachinetool,thefaultgenerationprincipleisstudied,thecausesofthefaultareanalyzed,theideaofremovingthefaultisgiven,andthemethodsofremovingsuchfaultaresummarized,whichcanprovidereferenceforsimilarfaultdiagnosisandanalysisformaintenancepersonnel.Keywords:FANUC；Positionservo；Error；Faultdiagnosis1引言数控机床是现代制造业的工业母机。伺服系统是数控机床中的“运动控制系统”，精确控制着机床的插补运动，实现直线、圆弧等各种轨迹的运动。位置伺服模块精确控制着机床的运动位置，直接影响机床加工的尺寸和精度。位置伺服误差报警是FANUC伺服报警中比较常见的报警，报警仅仅从报警提示往往难以找到故障原因。企业中往往机械维修和电气维修人员各司其职，工作严格区分开来。对于复杂的故障，特别是伺服类故障，往往机械引起或电气引起的原因一时难以诊断，而机械故障往往要拆卸工作台、丝杠等，工作量比较大，当遇到故障原因难以诊断确定，机械维修人员和电气维修人员就会产生互相推诿的现象。因此，在从事数控维修工作中，不仅要会做，也要会“说”。有理有据的判断故障产生的原因。本文通过实际生产中遇到的故障案例，借助FANUC系统的自诊断功能，从位置伺服误差产生的原理分析，结合实际工作经验，分析典型的FANUC0i-D系统数控车床和铣床位置伺服误差故障，给出诊断步骤，总结诊断方法，为从事机床维修人员提供参考。2位置伺服误差报警原理位置伺服误差报警有伺服停止误差过大报警(报警代码410)和伺服移动误差过大报警（报警代码411）。2.1伺服停止误差过大报警410图1伺服停止误差过大报警如图1所示，横轴t表示时间，纵轴表示位置，红色线表示目标位置（指令位移），黑色线表示实际位移。在时刻t0,目标位置与实际位移的插值E为跟随误差，当跟随误差E大于参数1829（停止时位置偏差极限）时，产生伺服停止误差过大报警410。2.2伺服移动误差过大报警411图2伺服移动误差过大报警由于进给伺服轴跟随误差的存在，当轴移动时，指令值与反馈值之间的差值（位置偏差）超过了参数1828设定的允许值时，则产生411报警。位置偏差可以在“伺服调整”画面或诊断号300“显示实际各伺服轴位置偏差”中观察到。3位置伺服误差故障案例3.1案例1一台配置FANUC0iMate—MD数控系统的立式铣床，Z轴出现410报警后停止运行。关机再开机，Z轴上下移动时又出现410报警。为防止Z轴下滑，Z轴伺服电动机配置有电磁抱闸。3.1.1故障分析从410报警产生的实质是停止时指令位移与实际位移的差值小于设定值。参数1829设定值在一定程度上是对机床的一种保护，如果对停止误差没有限制，那就可能导致加工废品或生产事故，就失去了加工的意义。从410和411故障产生的原理来看，410报警可以看作411报警的一种特例。411报警是移动中位置偏差过大，410时停止时即在某个时刻位置偏差过大。要消除410报警可以从两个方面考虑：一是增大参数1829的设定值；二是缩小指令位移与实际位移的差值。正常工作中，如果参数1829的设定值过大，就可能导致停止时指令位移与实际位移差值过大的情况下不会产生报警，这肯定不利于生产；如果参数1829设定的值过小，超过机床本身能够达到的精度，那么机床动辄就报警，就无法生产。因此，对1829号参数要根据机床本身能够达到的精度，结合加工工件的精度设置一个相对合理的值，即能起到保护作用，也能保持加工的效率。一般产生410报警，主要从缩小指令位移与实际位移的差值，既跟随误差考虑来解除报警。分析案例1中产生报警的原因，可能有以下几种情况：（1）Z轴驱动器故障；（2）Z轴伺服电机故障；（3）Z轴滚珠丝杠及导轨机械卡死或润滑不良；（4）Z轴电磁抱闸故障。3.1.2故障诊断与解除检测案例1可能的故障原因，利用排除法，先后排除驱动器故障、伺服电机故障、滚珠丝杠机械问题、最后重点针对Z轴电磁抱闸装置进行诊断。检测该数控铣床中的电磁抱闸装置，线圈电阻正常，外部24V电压正常，最后发现连接线圈的电缆出现断线情况，通过更换线圈连接电缆，故障解除。3.2案例2一台采用FANUC0iMate-TD系统的数控车床Z轴移动中出现411报警，调用Z轴伺服调整画面，观察发现，Z轴低速移动时，“位置偏差”数值随着轴的移动跟随变化，但Z轴高速移动时，“位置偏差”数值尚未来得及变化就出现411报警。3.2.1故障分析根据411报警产生的原理，产生411报警的可能原因有：1、有指令位移，没有实际位移。具体就是系统发出指令，而伺服轴没有移动，造成这种情况的原因有：（1）机械传动机构失效联轴器脱开（对于位置检测装置安装在工作台或丝杠一端的情况）或机械传动机构卡死。（2）伺服电机不工作伺服电机缺相或伺服电机本身故障。（3）伺服驱动器故障（4）故障发生在垂直轴，则可能是电磁抱闸装置或其控制电路故障。2、系统发出移动指令，且轴在移动过程中产生位置偏差超差，可能的原因有：（1）机械传动间隙过大或导轨润滑不良；（2）伺服电机编码器故障或光栅尺、磁栅尺故障；（3）伺服驱动器本身故障等。3.2.2故障诊断与解除分析案例2故障，低速时“位置偏差”有变化，说明编码器有反馈信号，编码器正常，但高速时出现报警，怀疑编码器有脉冲丢失；用交换法判断Z轴编码器好坏，结果故障依旧，说明编码器没有问题；将Z轴伺服电机与丝杠脱离，故障消失，说明故障产生的原因在机械传动上面。最终将故障定位到机械传动上，检查发现丝杠轴承磨损严重，造成负载过重。通过更换丝杠轴承，故障解除。4结束语数控机床中伺服故障种类多，往往难以判断。特别是在中小型企业中电气维修与机械维修严格区别开来，如果不能准确地有利有据的判断故障的类型，往往会产生推诿扯皮的现象，这样不但不利于问题的解决，也不利于生产的稳定。通过分析两个典型的位置误差案例，分析了位置误差报警产生的原理、故障分析的过程，诊断出了故障产生的原因，解除了故障。这对实际生产中机床维修工作有实际的指导意义。参考文献[1]史广向，代忠红．FANUC0i数控机床“SV0433”报警故障诊断与处理[J].机械工程与自动化，2018（2）：201-202.[2]刘永久．数控机床故障诊断与维修技术（FANUC系统）[M]．北京：机械工业出版社，2012.[3]张继媛,张鑫．FANUC0iD系统数控机床故障诊断与维修[J]．机床与液压，2016(16)：174-175.[4]唐国兰，吴云忠.F