FANUC 0i进给伺服系统故障分析

FANUC 0i进给伺服系统故障分析
一.F ANUC 0i进给伺服系统故障诊断及维修
进给伺服一般采用闭环或半闭环控制，这种控制方法的特点就是任一环节发生故障都可能导致系统定位不准确、不稳定或失效，因此诊断并确定故障环节就成为维修的关键。

进给伺服常见故障如下：
（1）超程。

当进给运动超过软件设定的软限位或由限位开关设定的硬件限位时，就会发生超程报警，一般会在LCD上显示报警内容，根据数控系统说明书，即可排除故障，解除报警。

主轴电机允许的轴端径向力
（2）过载。

当进给运动的负载过大，频繁正反向运动以及传动链润滑状态不良时，均会引起过载报警。

一般会在LCD上显示伺服电动机过载、过热或过流等报警信息。

同时，在强电柜中的进给驱动单元上的指示灯或数码管会提示驱动单元过、过电流等信息。

（3）窜动。

如果在进给时出现窜动现象，可能的原因有：①测速信号不稳定，如测速装置故障、测速反馈信号干扰；②速度控制信号不稳定或收到干扰；③接线端子接触不良，如螺钉松动等；④当窜动发生在由正方向与反运动方向的换向瞬间时，一般是由于进给传动链的反向间隙或伺服系统增益过大所致。

（4）爬行。

发生在启动加速段或低速进给时，一般是由于进给传动链的润滑状态不良，伺服系统增益低及外加负载过大等原因所致。

伺服电机和滚珠丝杠用联轴器连接，由于连接松或联轴器本身的缺陷造成滚珠丝杠的转动和伺服电机的转动不同步造成爬行。

（5）震动。

机床以高速运行时，可能产生振动，这是就会出现过流报警。

机床振动问题一般属于速度问题，应查找速度调节器。

主要从给定信号、反馈型号和速度调节器本身这3方面去查找故障原因。

（6）伺服电动机不转。

数控系统值进给驱动单元出来速度控制信号外，还有使能控制信号，一般是DC+24V继电器线圈电压。

伺服电动机不转，常有诊断方法有：①检查数控系统是否有速度信号输出；②检查使能信号是否接通，通过LCD观察I/O状态，分析机床PLC梯形图，以确定进给轴的启动条件，如润滑、冷却等是否满足；③对带电磁制动的伺服电动机，应检查电磁制动是否释放；④进给驱动单元故障；⑤伺服电机故障。

（7）位置误差。

当伺服轴运动误差超过位置允差范围时，数控系统就会产生位置误差过大的报警，包括跟随误差、轮廓误差和定位误差等。

主要原因有：①系统设定的允差范围小；②伺服系统增益设置不当；③位置检测装置有污染；④进给传动链累计误差过大；⑤主轴箱垂直运动时平衡装置（如平衡液压缸等）不稳。

（8）漂移。

当指令值为零时，坐标轴仍移动，从而造成位置误差。

通过误差补偿和驱动单元的零速调整来消除。

（9）会参考点故障。

有找不到和找不准参考点两种故障。

前者主要是回参考点减速开关产生的信号或零标志脉冲信号失效所导致，可以用示波器检测信号。

另外，操作不当也会引起参考点找不到；后者是参考点开关挡块位置设置不当引起，只要重新调整即可。

由于交流伺服驱动器内部有较完善的保护功能，且电机无电刷和换向器，因此工作可靠，维护保养工作量也相对较小。

为了延长伺服系统的工作寿命，在使用过程中英主要以使用环境的温度、适度、粉尘、振动及输入电压这5个要素。

另外，在使用过程中伺服系统上电和关电的操作要符合规程，对于不同机床制造厂生产的数控机床，上电和关电的操作要求可能是不同的。

有些驱动系统要求在切断主进绒电源之前，首先必须切断电源模块之前，首先必须切断电源模块的所有控制使能。

由于驱动系统的电源模块采用馈电自己动方式，直接切断主电源实际
上是切断了驱动系统的能量的馈路，因此可能导致伺服系统的硬件损坏。

通常急停与伺服的使能是相关的，就是通过急停可以断开驱动器的所有使能。

因此在用户的使用现场，首先急停，在断开主电源开关的关电操作是非常重要的。

二.FANUC进给伺服系统故障诊断案例分析
【例1】一台XK755数控铣床，采用FANUC 0i-MC数控系统。

在加工过程中出现“X+、X-、Y+、Y-硬限位”报警，而实际上机床在正常的加工范围内。

以下是分析处理过程。

根据上述现象，估计线路解除不良或短路可能性最大，测量电器柜中接线排上供给限位电路的电压是24V，压值正常。

按照线路走向逐一查找，在用手旋动窗体的一个线路插头时，发现屏幕上报警瞬间消失，在松手间报警复现。

于是，拆下该插接头，仔细检查发现里面焊接的两根导线已经脱落，在用手向里面旋动的过程中可以让导线断路的两端碰触，所以有上述变化现象。

重新焊接好接头后，机床恢复正常。

【例2】某台数控车床在运行过程中突然出现Z轴414号报警。

以下是分析与处理过程。

按照维修说明书上的说明，利用NC系统的诊断功能查看诊断号200的状态显示200.4(HCA)为“1”，表示Z轴伺服放大器电流异常，关断机床电源检查Z轴电机的绝缘及项之间的阻抗，结果对地绝缘少于500Q。

将电机动力接头取下发现电机插座已烧坏，进一步检查分析烧坏的原因是插头进水。

此后将插头拆下，进一步检查电机内部相之间的阻抗及绝缘都在正常范围内，将插座更换后机床恢复正常。

【例3】某台卧式加工中心，当NC系统电源启动后接通伺服电源后显示器显示410号报警，同时显示Y轴出现故障。

以下是分析与处理过程。

经断电后再启动报警不在出现，但后来问题越来越严重，有几次断电后再启动报警仍出现，知道后来只要送电启动总是出现该报警，墙报警具体内容为位置位置误差过大，超过1829参数设定的值，将伺服参数重新设定仍不能排除该故障。

该机床为4个NC轴，配置两个相同的双轴驱动模块，将两个模块调换后，原先的Y轴410号报警变为第4轴410号报警，此现象说明这个模块出现故障，将该模块更换后在未出现410号报警。

【例4】某台卧式加工中心3个几何坐标配有直线光栅，当Z轴快速移动到某段位置是偶然出现445报警低速移动是不报警。

以下是分析与处理过程。

该报警具体内容为伺服软件检测到位置反馈断线，后来50%快速移动也开始出现报警，到后来改报警出现越来越频繁，经过光栅重新调整仍不能解决问题，交换信号电缆也未能排除故障，而且出现报警时的位置也不在某一段，再后来X轴也偶人出现445号报警，更换驱动器模块仍无效，打开导轨防护罩检查导轨的工作状态，发现导轨润滑不良，几乎没有润滑油，检查润滑装置，油箱中已经没有油了，油箱加满油，给导轨上面打足够的润滑油，先低速来回移动各坐标轴，此后再快速移动各坐标轴就不在出现445报警了。

【例5】故障现象：外观表现为伺服电机发热，即使不加工伺服电机的温度也很高，电机表面温度高于60℃，甚至烫手；有时在切削、坐标轴减速制动、坐标轴换向时出现伺服电机过流报警。

以下是分析与处理过程。

上述各种迹象表明，伺服驱动长时间提供给伺服电机高于额定值得电流。

要区分出故障的原因是机械的问题还是伺服电机的问题，最准确的方法是将伺服电机与丝杠的机械连接断开。

联轴节断开可能出现的两种情况：①如果断开后伺服电机仍然发热或出现过电流报警，则说明伺服电机内部机械部件损坏，比如轴承。

这时需要维修或更换新的伺服电机。

但是这种情况往往说明了数控机床的设计或者装配存在问题。

因为伺服电机轴承轴承损坏的原因是伺服电机安装造成的径向力超过了伺服电机运行允许的指标。

假如只是更换了伺服电机，但是没有采取措施解决径向力超标的问题，同样的故障仍有可能发生。

②如果伺服电机与丝杠的连接断开后，伺服电机的温度下降到正常，且过载报警消失，则说明是传动系统的机械故障，这是应检查传动系统。

③如果这种现象
出现在数控机床的设计调试阶段，还有一种可能的原因就是伺服电机选择错误，伺服电机的输出转矩不能满足传动系统的需要。

【例6】故障现象：加工后发现坐标实际位置偏移，加工出的工件尺寸有明显问题，但是数控系统上没有任何报警，且数控系统记录的实际位置与零件程序中的指令位置相等。

以下是分析与处理过程。

对于采用直接测量系统的数控机床，原则上是不会出现此类问题，因为当实际位置与指令位置出现偏差超过机床参数设定的容差时，数控系统会产生相关的报警。

一般数控系统设定的定位容差应在0.01mm之内。

但是对于电机测量系统的数控机床，数控系统是根据伺服电机内置的编码器来测量电机的角位置，并根据角位置、丝杠螺距、伺服电机与丝杠的减速比来计算直线位移。

假如由于
装配的原因造成伺服电机与丝杠的连接不牢，在切削是所需要的转矩大于联轴节的传递转矩时，伺服电机与丝杠之间就可能出现相对位移。

伺服电机已经按照指令转过了所需的角度，因而数控系统没有任何报警。

但由于丝杠没有按照指令转到目标位置。

所以价格的位置出现了偏差，且导致零件损坏。

【例7】故障现象：配套了FANUC 0i系统的数控磨床，开机后出现401报警。

以下是分析与处理过程。

FANUC 0i数控系统的401报警属于数字伺服报警，该报警的含义“X、Z轴伺服放大器未准备好”。

如果一个伺服放大器的伺服准备信号没有接通，或者在运行中信号关断，发生次报警。

遇到此报警通常做如下检查：首先检查伺服放大器的LED有无显示，若有显示，则故障原因有以下3种可能：①伺服放大器至电源模块之间的电缆断线；②伺服放大器出故障；③基板出故障。

若伺服放大器的LED无显示，则应检查伺服放大器的电源电压是否正常，电压正常则说明伺服放大器有故障，电压不正常就基本排除了伺服放大器有故障的可能，应继续检查强电电路。

根据上述排查故障的思路进行诊断，经检查发现伺服放大器的LED无显示，检查伺服放大器的输入电源电压，发现+24V的输入连接线已脱落。

重新连接后开机，机床恢复正常。