摘要：近些年来，随着社会经济的发展和科技水平的提升，数控机床得到了越来越广泛的使用，极大地提升了机械加工精度和自动化生产水平。数控机床作为复杂的机电一体化设备，在发生故障时如何快速维修对维持企业正常生产显得非常重要。本文对CK6140数控车床伺服系统的一个典型故障的维修实例进行了分析。CK6140数控车床采用FANUC-0iTC数控系统，使用两台βiSV-20伺服放大器分别控制X、Z轴伺服电机，使用一台三菱S500变频器控制主轴正反转及转速。
关键词：数控车床伺服准备信号；异常故障诊断；维修
引言
以FANUC-0iTC数控车床伺服准备信号异常为例，按故障现象、故障分析、故障诊断、故障排除四个步骤，结合FANUC技术说明手册及机床电气原理图，从机械、系统、电气等三个方面分析故障产生的可能原因。列出了故障排除流程图，并逐一排查故障可能原因，最终排除了故障。
1故障现象
机床启动后，数控系统启动后提示报警。401报警信号表明伺服准备信号异常，导致数控机床不能正常工作。
2故障分析
401报警意味着伺服放大器没有正常启动。伺服放大器的正常启动需要三个前提条件：1）24V控制电源接入及急停按钮触点闭合；2）MCC端子输出控制信号控制接触器接入动力电源；3）X、Z轴伺服放大器间通信及电源线连接正常。按先易后难的顺序，分析故障可能原因包括：机械故障、系统故障和电气故障首先查找机械故障，检查急停按钮机构是否异常，检查方法是：重复按下和旋开急停旋钮，若存在故障则更换急停按钮。若无机械故障，查找系统故障，检查方法是：打开PMC梯形图，按下、松开急停按钮，查看X8.4触点状态有无变化，若无变化，检查系统梯形图逻辑关系。若无系统故障，查找电气故障，检查方法是：根据电气原理图，分析电气线路连接及电气元件功能是否正常。若存在故障对电气故障点进行维修。
3故障诊断
依据故障分析流程，首先查找机械故障。重复按下和旋开急停旋钮，检查急停按钮的机械结构是否正常，经检查急停按钮机械结构正常，无机械故障。接着查找系统故障。依照电气原理图，在系统PMC梯形图中搜索与急停按钮相对应的X8.4触点，通过改变急停按钮状态，观察PMC梯形图中X8.4触点的状态变化，来验证急停按钮的状态能否被PMC正确读取。具体操作如下：当急停按钮松开时，按SYSTEM键→选PMC→选PMCLAD→选SRCH→输入X8.4→按下搜索键，发现X8.4触点得电；按下急停按钮后，X8.4触点失电、G8.4线圈失电；因此急停按钮的状态能被PMC正确读取，无系统故障。依据伺服系统启动电气动作过程，伺服系统启动电气动作流程如下：24V控制电源接入→急停按钮触点闭合→X轴伺服放大器MCC输出端子导通→接触器KM2线圈得电→220V动力电源接入，X轴伺服放大器启动→X轴伺服放大器与Z轴伺服放大器连接线正常→Z轴伺服放大器启动→伺服系统启动完成。按照伺服系统启动电气动作流程，逐步查找电气故障。首先检查24V直流控制电源：启动系统后，通过观察，X轴和Z轴伺服放大器风扇均在正常工作，而风扇的供电来自直流24V控制电源，因此伺服放大器24V直流控制电源接入正常。同时确认此时急停按钮位于松开状态，其内部触点此时为闭合状态；接着根据X轴伺服放大器MCC端子电气接线图，检查X轴伺服放大器MCC端子外部电路是否正常。加载在MCC端子处的电压来源于变压器TC1的输出端102、103；经空气开关QF3、接触器KM1的两对主触点、KM2线圈后最终汇聚到MCC端子CX29-1和CX29-3；关闭电源开关后，按照此电气接线图逐步检查电路将万用表拨至蜂鸣档，首先测量KM1上端子108、109间线路连接情况，按下接触器KM1上的按钮，此时万用表发出蜂鸣声，万用表上显示的阻值很小，表明端子108、109间线路连接正常；随后测量KM1上108端子到KM2上108端子的连接情况，此时万用表发出蜂鸣声，表明线路连接正常；接着测量KM1上108端子到KM2上110端子的连接情况，此时万用表无读数，表明线路断路，该段线路存在故障；进一步检测KM2上108端子到KM2上110端子的连接情况，此时万用表无读数，表明KM2线圈断路。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此故障原因为接触器KM2内部线圈发生断路，导致KM2主触点无法吸合，伺服放大器无法接入三相交流电源。
4数控机床加工精度的改良方法
4.1提高床身导轨的几何精度
现在数控车床向着高负荷、高精确度发展，设计人员要重视床身基轨的结构设计和振动性、刚性等。对于全功能数控车床，它通常是在倾斜床的形式中，该床通常是封闭管结构可以简化铸造过程，而且还可以减少铸件本身的重量。从力学角度看，圆柱形结构可以增强倾斜床的扭转和弯曲刚度，并且确保该数控车床能保持良好的精度,有复杂的切割负载条件。通常，从移动速度思考方面来想，车床应为导轨，最好是负荷较大的圆柱滚子直线导轨。另外,为了确保在高负载切削条件下，数控车床应具有良好的精度和高刚性，具有钢滑动导轨子结构。钢滑轨磨削硬化，螺钉安装在轨道磨床磨削安装面上。为了消除底座导轨和导轨之间的间隙，可以利用注塑材料。在轨道磨床整体磨削后,其有最佳的几何精度。
4.2伺服系统的误差及抑制
伺服系统在数控车床加工活动中具有非常重要的应用价值，直接影响机床加工精度。因此，一定要重视伺服系统产生处理误差的问题。伺服系统的误差需要更好的控制，有必要从机器的设计开始，包括使用动态性能更好的驱动装置来提高伺服装置的抗负载能力。对数控车床的特定伺服装置把握好后，更进一步改进系统的参数，如开环增益应选择最高点等。
4.3误差补偿法
误差补偿法是基于数控系统补偿功能，对现有的坐标轴偏差实施补偿法，通过误差补偿方法可以提高车床的精度，由此加工的产品具有很好的精度。硬件或软件都能被利用。如利用半闭环伺服系统的数控车床，其定位精度误差，是因反向偏差的影响，为减少误差使用反向偏差补偿方法。
4.4误差防止法
误差防止法不是处理错误，而是提前防止，机床的合理设计和制造是重点，提前消除可能的错误来源，避免产生误差。比如可以通过提高车床零件的加工精度和组装精度来提高车床的整体刚度，并且合理地控制加工环境，从而提高加工精度。而误差预防法也有一些缺点，若盲目提升车床的性能和精度，就有可能导致车床制造成本上涨，对企业的效益有影响。若只是使用误差防止法来提高数控车床的加工精度，如果精度到达了一定的要求，很难再进一步提升。
结语
1）数控机床伺服准备信号异常故障出现后，往往需要从机械、系统、电气等三个方面考虑故障产生的可能原因，同时应本着先易后难的顺序进行故障排查。2）应结合FANUC维修手册及机床电气原理图，深入理解FANUC伺服系统工作原理，列出故障排除流程，逐一排查故障可能原因，最终排除故障。
参考文献
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论文作者:郑超
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第09期
论文发表时间:2019/9/10
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