FANUC數(shù)控特殊故障維修與保養(yǎng)

張志強

摘要：本文介紹了大宇545（斗山）CNC數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)生的主軸報警B0、系統(tǒng)報警串行數(shù)據(jù)錯誤故障維修。講解了此數(shù)控加工中心的電氣控制框架圖。通過維修實例詳細闡述。通過此次維修，總結(jié)出維修經(jīng)驗，分享給數(shù)控加工中心維修的專業(yè)技術(shù)人員。

關(guān)鍵詞：FANUC;數(shù)控系統(tǒng)特殊故障（主軸B0報警）維修與保養(yǎng)

前言

在現(xiàn)代機械化變革的歷程里，機械設(shè)備制造領(lǐng)域也得到了很大的提升。在我國現(xiàn)在大多數(shù)企業(yè)進行產(chǎn)品加工制造的時候，都運用了數(shù)控機床CNC數(shù)控加工中心。如此一來不但能夠優(yōu)化生產(chǎn)，還能確保產(chǎn)品品質(zhì)符合標準。但是由于數(shù)控機床不斷的升級改造中，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也變得非常復雜，這種變化更多體現(xiàn)在電子技術(shù)自控程度的提升，造成一些特殊故障不能進行處理的情況。對于這些數(shù)控設(shè)備維修，就靠技術(shù)人員努力學習，大力度檢查，積累經(jīng)驗，解決故障。目前，我國機械加工行業(yè)，尤其是高精尖的機械加工行業(yè)，被歐、美、日國家壟斷，為了讓大家對CNC有一個了解，本文選取以日本FANUC 0i–MATE MA系統(tǒng)、韓國大宇545加工中心為代表，作詳細的述說。

FANUC數(shù)控系統(tǒng)

系統(tǒng)部件組成及工作原理框架圖（圖1）

此數(shù)控采用日本FANUC 0I–MATE MA系統(tǒng)構(gòu)成：

數(shù)控NC主機：FANUC A02B–0299–B802+IO B05600426。

伺服驅(qū)動主電源：FANUC A06B–6111–H106。

主軸伺服控制器：FANUC A06B–6114–H106 配主軸電機。

X/Y/Z一體機：FANUC A06B–6114–H304配X /Y /Z伺服電機。

FANUC 系統(tǒng)的特點

日本FANUC公司的數(shù)控系統(tǒng)具有高質(zhì)量、高性能、全功能，適用于各種機床和生產(chǎn)機械的特點，在市面的占有率遠遠超過了其他數(shù)控系統(tǒng)。系統(tǒng)在設(shè)計中大量采用模塊化結(jié)構(gòu)，易于拆裝，控制板集成度高，可靠性得到了很大的提高。而且便于維護，更換。具有很強的抵抗惡劣環(huán)境影響的能力。有較為完善的保護措施，采用比較好的保護電路，具有比較齊全的基本功能和選項功能。提供大量豐富的PMC信號和PMC功能指令。這些豐富的信號和編程指令便于用戶編制機床側(cè)PMC控制程序，而且增加了編程的靈活性。提供了豐富的維修報警和診斷功能。FANUC維修手冊為用戶提供了大量的報警信息，并且以不同的類別進行分類。

FANUC數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用

高可靠性的POWER MATE 0系列：用于控制2軸小型車床.

普及型CNC 0–D 系列：0–TD 用于通用車床，自動車床，0–MD用于銑床、鉆床及小型加工中心，0–GCD用于圓磨床，0–GSD用于平面磨床，0–PD用于沖床。

全功能型的0–C系列：0–TC用于通用車床、自動車床，0–MC用于銑床、鉆床、加工中心，0–GCC用于內(nèi)、外圓磨床，0–GSC用于平面磨床，0–TTC用于雙刀架4軸車床。

高性能、高性價比的0i系列：整體軟件功能包，高速、高精度加工，并具有網(wǎng)絡(luò)功能。0i–MATE MA 用于銑床，4軸3聯(lián)動;0I–MATEA 用于車床，2軸2聯(lián)動。

具有網(wǎng)絡(luò)功能超小型，超薄型CNC 16i/18i/21i系列：16i最大控8軸，6軸聯(lián)動;18i最大可控6軸，4軸聯(lián)動;21i最大可控4軸，4軸聯(lián)動。

FANUC數(shù)控主軸“B0”故障報警維修實例

FANUC數(shù)控系統(tǒng)的可靠性非常高，數(shù)控系統(tǒng)本身的故障也很低，而大部分故障的發(fā)生則是非系統(tǒng)本身原因引起的。此維修案例以FANUC 0i–MATE MA，4軸機床3軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生的故障為例，圖文并茂闡述故障維修流程：

FANUC主軸控制器報警“B0”故障檢修思路流程（圖2）。

FANUC主軸控制器報警“B0”故障檢修描敘 機器每次運行2個小時左右，機器出現(xiàn)如下不正常情況：

操作系統(tǒng)屏幕顯示（黑底白字）FSSB 926。

操作系統(tǒng)屏幕顯示（黑底黃字）X Y Z串行通訊故障（如圖）。

主軸控制器上面報警顯示“b0”（如圖1）。

伺服主電源顯示正常，X、Y、Z軸顯示正常。

此報警故障涉及到3個點面，機器運行過程中，顯示界面突然變成黑底黃字“FSSB 926”，隨即跳變成：X、Y、Z及主軸串行錯誤（如圖2），同時伺服主軸控制器顯示“b0”.面對這樣的故障，本人一籌莫展，只好將這種三位一體的故障向發(fā)那科公司咨詢，得到的答復是，編碼器線接觸不良。懷著嘗試的心態(tài)處理完畢電纜的問題后，帶負荷加工，在2個鐘左右，機器報警同一故障，還將加工過程中的一把刀撞的報廢。還是不行，展開維修思路，并對這故障做認真仔細分析：（1）X Y Z軸一體伺服器，分別拖動對應(yīng)三個軸的電機，（2）主軸獨立控制主軸電機?，F(xiàn)在出現(xiàn)的問題是，主軸和這個三個軸都是同時報警串行錯誤。

圖2

那會不會是跟這2個部件通訊的地方出了問題呢？此CNC加工中心XYZ和主機采用光纖通訊，帶著疑問，重新檢測光纖通訊線（光纖一旦有問題，是不會能開機2個小時的），但是這又是什么故障呢？對于這樣一個相互交織的故障，包括發(fā)那科公司還沒有遇見過（當初咨詢時，是這樣說的），帶著疑問，懷疑所有串接的電纜，及電源，未見異常。測試主軸主板CX2A2 多路電源輸出，24v、+5v 都正常。

圖3

X Y Z一體機CX2A2電源也正常。維修已經(jīng)陷入僵局，按照常規(guī)維修經(jīng)驗，一旦部件報警，肯定首當其沖檢測報警部件（發(fā)那科產(chǎn)品報警對應(yīng)的非常好）。再次測試驅(qū)動器各個點電源電壓，主回路直流電源電壓 575v正常，檢測X Y Z直流回路電壓檢測單元電路，HCPL–7800A，供電5v，正常檢測高電平6腳輸出2.4v正常，絕對編碼器5v供電正常，風扇散熱檢測中心點輸出–12v 正常。主軸電流傳感器U W，檢測輸出測試也正常。無奈只有將驅(qū)動器裝回通電試運行。同時用4位半臺式電表測試各個點的直流電壓，都正常。于是將表筆掛在主軸CXA2A 24v，5v 的接口上，關(guān)注電壓變化（最好用數(shù)字表，動態(tài)響應(yīng)要好）。當機器走到接近2小時時候，我們也不由得緊張起來，生怕機器報警，于是緊盯萬用表，看能否從上面獲得一點信息，但是電壓顯示很正常。當準備取下萬用表的時候，數(shù)字突然跳變，然后回到正常電壓值，同時機器也報警了，再次機器撞壞一把刀。這時候才明白，是24v電源供電過程中突變出現(xiàn)了問題。并且每次又可以自動復位，短時間內(nèi)毫無故障征象。這就是出現(xiàn)故障不容易撲捉的原因。于是再次開啟機器，將24v電源開機時候瞬間斷開，然后馬上接通，所有報警完全同之前吻合，通過了一天的時間排查，終于鎖定了故障方向。

故障分析與檢修 X Y Z軸一體機，主軸供電均由伺服驅(qū)動主電源：FANUC A06B–6111–H106提供，伺服驅(qū)動電源由主板，驅(qū)動板、功率單元等組成（圖3）主板24v通過CX1A 220v接口輸入。主板A20B–2100–0762分別帶有電流、電壓、溫度、通訊、繼電器開關(guān)輸出、光纖通訊接口等組成，線路非常復雜。所有控制信號由FANUC PSM01D MBCG4632進行控制處理。既然故障縮小到了這個電源驅(qū)動上面，真是出乎意料，這個驅(qū)動電源上面從未有過報警顯示，這就是我們走彎路的原因。檢測24v輸出供電回路，此電壓由開關(guān)變壓器輸出經(jīng)快速二極管B92M–6整流濾波供往后級（主軸伺服驅(qū)動器，X Y Z一體機）電源。用晶體管測試儀測試快速二極管耐壓，開關(guān)管耐壓都是正常，用電橋測試各路濾波電容，Q值等各項指標都正常。開關(guān)電源容易產(chǎn)生電壓突變，一般是反饋回路取樣比較信號丟失或者瞬間丟失造成電壓不穩(wěn)。對于這類問題，我們開始檢測開關(guān)電源反饋回路光電耦合器TLP621–2了，對光耦進行檢測，用信號發(fā)生器對其輸入，用示波器檢測輸出波形，發(fā)現(xiàn)輸出腳輸出有毛刺，通過數(shù)據(jù)分析判斷，此光耦已經(jīng)處于臨界狀態(tài)欄，更換后測試，一直很正常。幾年來從未出現(xiàn)過類似故障，望各位電子維修路。

圖4

圖5

FANUC數(shù)控系統(tǒng)備份和維護保養(yǎng)

FANUC數(shù)控系統(tǒng)備份

CNC加工中心系統(tǒng)包括PMC全部存儲在主機系統(tǒng)，很多時候，由于一些外界不可抗因素影響，造成主機失電，或者主機損壞，我們在購置或維修后，肯定要重新下載數(shù)控系統(tǒng)，機器才能正常使用。下面我來詳細說說主機系統(tǒng)如何備份文件。

啟動引導系統(tǒng)進入模式，操作方法如圖6。

CNC日常養(yǎng)護

作為數(shù)控機床的核心部分，必須要加強對數(shù)控系統(tǒng)的管理和維護，對確保整個數(shù)控機床可靠穩(wěn)定運行具有重要意義。數(shù)控機床長時間運行后，數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的各元器件會不斷損耗，出現(xiàn)不同程度的老化以及損壞，如果不能及時處理必定會反應(yīng)到機床的使用效果上。為避免數(shù)控機床運行故障的產(chǎn)生，必須要結(jié)合實際生產(chǎn)情況針對數(shù)控系統(tǒng)做好相應(yīng)的維護作業(yè)，對老化嚴重甚至損壞的元器件及時進行更換，杜絕運行故障的產(chǎn)生。主要可以從以下幾個方面進行：

建立完善日常維護機制 即根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)作業(yè)原理，結(jié)合不同元器件的性能特點，總結(jié)以往經(jīng)驗對其制定具有針對性的保養(yǎng)維護計劃，為各個細節(jié)工作的落實提供指導。

圖6

*備份時候，進入上述系統(tǒng)界面，通過UP DOWN 選擇到SRAM DATA BACKUP，從NC到CARD，然后選擇SELECT，提示是否選擇，按yes，CNC系統(tǒng)備份到卡中。

減少數(shù)控柜與強電柜門開啟的數(shù)量，以免車間內(nèi)加工生產(chǎn)產(chǎn)生的油霧、灰塵以及金屬粉末等落入數(shù)控系統(tǒng)顳部的元器件和印制線上，確保元器件絕緣電阻不會受此影響，排除此方面造成的元器件與印制線損壞。尤其是很多用戶在夏季會將數(shù)控柜門打開加快散熱，以求可以延長數(shù)控系統(tǒng)超負荷運行時間，但是此舉動并不可取，而是應(yīng)該采取措施降低外部環(huán)境溫度，為數(shù)控系統(tǒng)運行提供良好條件。實際生產(chǎn)中必須要嚴格按照要求操作，除了必要的調(diào)整與維修，要盡量避免打開柜門，尤其是不得在系統(tǒng)運行過程中將柜門敞開。

對數(shù)控柜散熱通風系統(tǒng)進行定期清掃，去除積存的灰塵以及金屬粉末等。每日生產(chǎn)前還需要對冷卻風扇進行檢查，確認其是否可以正常運行。基于實際生產(chǎn)情況，制定檢修計劃，保持每季度或每半年一次的頻率，對風道過濾器進行檢查，確認是否存在堵塞問題。要及時清理過濾網(wǎng)上積存的灰塵，確保系統(tǒng)散熱良好，以免造成系統(tǒng)柜內(nèi)溫度過高，盡量要將其運行溫度控制在55℃以下，以免影響到數(shù)控系統(tǒng)運行可靠性，并減少過熱報警。

制定伺服電機、液壓冷卻系統(tǒng)風機的檢修計劃，存儲用電池要定期更換?；旧蠑?shù)控系統(tǒng)內(nèi)對SRAM存儲器件均設(shè)置有可充電電池維護電路，用于系統(tǒng)斷電階段對存儲器內(nèi)容進行可靠保存。一般因保證每年更換一次，即便是未失效也需要定期更換，避免影響數(shù)控系統(tǒng)的正常運行。其中，要在數(shù)控系統(tǒng)供電的狀態(tài)下更換電池，以免造成RAM內(nèi)信息丟失。

備用電路板維護

面對長期不用的備用印制短路板，需要定期將其安裝到數(shù)控系統(tǒng)中保持一段時間的正常運行，避免受到損壞。

結(jié)束語

在這與時俱進的時代，各行各業(yè)沿著高科技的步伐邁進，先進的生產(chǎn)設(shè)備引領(lǐng)這著更多的生產(chǎn)企業(yè)前進的步伐。我們國家有必要對電氣維修人員普及數(shù)控技術(shù)知識、進行專業(yè)技術(shù)培訓，能對機床加工中出現(xiàn)的各種故障進行綜合判斷，分析并提出處理問題的對策，具備及時判斷小故障的起因及排除故障的能力，還應(yīng)具有較強的責任心和良好的職業(yè)道德，我們通過這些努力，相信會成為一名優(yōu)秀的電氣技術(shù)員。

參考文獻

北京發(fā)那科. （B–64115C/01）[S].