摘 要 以FANUC-0系列为例，介绍典型故障的分析方法，并列举了10例故障诊断实例。
关键词 数控系统 典型故障 漂移
中图分类号 TP307 文献标识码 B
一、典型故障分析
1．返回参考点故障分析
所谓参考点又称原点或零点，每台机床可以有一个参考原点，也可以根据需要设置多个参考原点。机械零部件一旦装配完毕，机械原点随即确立。而电气原点是由机床所使用的检测反馈元件所发出的栅点信号或零标志信号确立的参考点。为了使电气原点与机械原点重合，必须将电气原点到机械原点的距离用一个设置原点偏移量的参数进行设置。机床参考点确定后，各工件坐标系随之确立。在数控设备使用过程中，机床各轴都要先回参考原点。
发生原点漂移后知口检测反馈元件采用绝对编码器，首先检查并重新设置与回原点有关的参数，再试一次回原点操作，若原点仍漂移，检查机械相对位置是否有变化。如无漂移，只是位置显示有偏差，则检查工件坐标偏置是否有效。若机械位置偏移，则绝对脉冲编码器故障。如检测反馈元件采用增量脉冲编码器，并为全闭环系统，先检查半闭环系统回原点的漂移情况，如果正常，应检查电机一转标志信号是否由半闭环系统提供，检查有关参数设置及信号电缆联接。如参数设置正常，则为光栅尺等线性测量元件不良或其接口电路故障。如参数设置不正确，则修正设置重试。若为半闭环系统，先检查机械相对位置是否漂移，如不漂移，只是位置显示有偏差，检查是否为工件坐标系偏置无效。在机床回原点后，机床CRT位置显示为一非零值，该值取决于坐标系偏置一类的参数设置，若机械相对位置偏移，确定偏移量。若偏移量为一栅格，先减少由参数设置的接近原点速度，重试回原点操作，若原点不漂移，则为减速撞块太短或安装不良，可通过改变减速撞块或减速开关的位置来解决，也可通过设置栅点偏移改变电气原点解决。如果减小接近原点速度参数设置后，重试原点复归，原点仍漂移，可减小快速进给速度或快速进给时间常数的参数设置，重回原点。若原点仍有漂移，漂移量为数个脉冲，而且只是在开机后第一次回原点时漂移，则为零标志信号受干扰而失效。否则应检查参考计数器的设定值，与脉冲数量是否相匹配，如果匹配，并且检查脉冲编码器与NC之间的反馈电缆连接也正常，则检查此反馈电缆中的屏蔽线是否已接地，如已接地，则须更换轴卡。
2．超程报警
510-581报警（超程报警）表示机床位置超过了行程限位或超程信号接通。
(1)用参数PRM700-702和008.6检查是哪个轴超过了软限位或超程信号（OT）接通。
(2)用手动操作使机床反方向移动，退出报警区，然后用[RESET]键解除报警。如不能退出，执行(3)。如能退出，则将该轴返回原点。
(3)切断电源，然后按[P]及[CAN]键的同时接通电源，此时可用手动运转退出报警区。
(4)退出报警区后，务必再次切断电源，使行程限位检测有效。
3．返回参考点异常——90号报警
这是由于返回参考点时没有满足“必须沿返回参考点方向，并距参考点不能过近（128个脉冲以上）及返回参考点进度不能过低”的条件。对这类故障的处理步骤是：
(1)距参考点位置＞128个脉冲，返回参考点过程中。①电动机转了不到1转（即没有接收到1转信号），此时首先变更返回时的开始位置，在位置偏差量＞128个脉冲的状态下，在返回参考点方向上进行1转以上的快速进给，检测是否输入过1转信号。②电动机转了1转以上，这是使用了分离型的脉冲编码器。此时，检查位置返回时脉冲编码器的1转信号是否输入到了轴卡中，如果是，则是轴卡不良，如果未输入，则先检查编码器用的电源电压是否偏低（允许电压波动在0.2V以内），否则是脉冲编码器不良。
(2)距参考点位置＜128个脉冲。①检查进给速度指令值，快速进给倍率信号，返回参考点减速信号及外部减速信号是否正常。②变更返回时的开始位置，使其位置偏差量超过128个脉冲。③返回参考点速度过低。速度必须为位置偏差量超过128个脉冲的速度，如果速度过低，电动机1转信号散乱，不可能进行正确的位置检测。
二、故障诊断实例
例1 某数控车床，配置F－0T系统，出现Z轴方向加工尺寸超差且无规律。
Z轴原点出现无规律漂移，CRT及伺服放大器无任何报警显示。由于是半闭环控制方式，交流伺服电机与滚珠丝杠通过联轴器连接。故障原因可能是联轴器连接螺钉松动，导致联轴器与滚珠丝杠或伺服电机轴间滑动。对Z轴联轴器连接进行检查，发现联轴器紧定螺钉松动。紧定螺钉后，故障排除。
例2 某加工中心，配置F-0M系统，出现刀库卡在主轴上部下不来而报警。
经查，发现原点数据丢失，造成刀库在原点复归时超程。刀具位置错位，使刀库卡住。锵Z轴的RMV参数设定为“0”，Z轴的伺服系统与电机脱开，靠重力使Z轴下降，待刀库脱离超程位置后，再将RMV设定为“1”，正常。
例3 台湾加工中心，配置F-0M系统，在使用中出现换刀位置发生变化的现象。
经查在换刀位置发生变化时，被加工工件的：向加工尺寸也相应变化，且与换刀位置的变化相对应。无任何报警显示。在开机手动回参考点时，轴先以参数设定的速度快速移动，当减速撞块压下减速行程开关时，以设定的低速移动，当撞块离开减速行程开关时，编码器检测到的第一个栅点的位置为参考点复归的位置。机床换刀点由机床的第二参考原点设定，而第二参考原点是由机床第一参考原点确定的。由于机床所出现的故障有的班次有，有的班次没有，因此怀疑该机床开机手动回参考点时出现问题。经查，Z轴回参考点减速行程开关固定板与立柱固定不牢，严重松动，导致原点漂移。
例4 日本数控曲拐磨床，配置F-0D系统，不能执行任何动作，CRT显示X、Y、Z三轴正负向同时超程。
实际上不可能出现正负向同时超程。测行程极限开关电平，发现由I/0板提供的PC24V为OV。查该板1.6A快速保险丝，熔断，导致各轴正负端行程开关的输出均为低电平，被NC系统误判“超程”。更换保险丝，报警消失。
例5 某加工中心，配置F-0M系统，在运行过程中，CRT画面突然出现401、410及420报警。
401号报警表示速度控制单元VRDY信号断开，可能原因是伺服单元上电磁接触器MCC未接通；速度控制单元没有加上100t/电源；伺服电源印制线路板故障；CNC和伺服单元连接不良；CNC主控制板不良等。而410和420报警是表示X轴和Y轴的位置偏差过大。可能的原因有：位置偏差值设定错误；输入电源电压太低；电动机电压不正常；电动机的动力线和反馈线连接故障；伺服单元故障以及主板上的位置控制部分故障。一般来说，不可能同时发生二个控制单元损坏，所以本故障最大可能发生在主板的位置控制部分。因此，只要替换一下主板即可确认，排除故障。
例6 某加工中心，配置F-0M系统，在操作系统过程中出现401、410、420、421、430、431号报警。
按照维修说明书有关报警的说明，发生这些报警号的原因有许多，且都与伺服单元有关。但一般情况下，不可能同时发生X、Y、Z轴伺服单元损坏，因此不可能是伺服单元的故障。此时先检查CNC系统中有关伺服部分的参数。经查是由于误操作，使CNC系统参数被消除，一旦将这些参数恢复，系统就恢复正常。
例7 沈阳数控车床，配置FAT系统，在手动操作Z轴时，Z轴有振动和异常响声，CRT显示 431号报警。
431号报警表示Z轴定位误差过大。可用诊断号802来观察Z轴的位置误差。再用电流表检查，发现Z轴负载电流很大。在确认Z轴伺服单元无问题的情况下，检查z轴机械部分，发现滚珠丝杠的轴承发烫。经查，故障是由于油路不畅造成润滑不好所致。
例8 某加工中心，配置F-0M系统，机床在自动方式运行中出现416号报警。
经查脉冲编码器未发现不良，各连接器均牢固连接，X轴印制线路板未见异常，用万用表测量电动机连接线，也未发现问题，在重新启动机床，回零之后，用自动方式运转，机床正常，但lh后又出现416号报警。再按上述顺序复查一遍，发现反馈信号线有一根已断。换接备用线后，机床工作正常，报警不再出现。
例9 某加工中心，配置F-0M系统，在自动运转时突然出现刀库、工作台同时旋转。经复位、调整刀库、工作台后工作正常。但在断电重新启动机床时，CRT上出现410号伺服报警。
查L/M轴伺服PRDY、VRDY两指示灯均亮；进给轴伺服电源AC 100V、AC 18V正常；X、Y、Z伺服单元上的PRDY指示灯均不亮，三个MCC也未吸合；测量其上电压发现士24V、士15V异常；X轴伺服单元上电源熔断器电阻大于2Ml（规定值10），经更换后，直流电压恢复正常，重新运行机床，401号报警消失。
例10 某加工中心，配置F-0M系统，在自动方式运转中发生主轴停止运动，CRT上没有报警显示。
停机之后，检查主轴伺服板未见异常，主轴电动机正常，电动机的动力线及反馈线也未见异常。重新启动机床，又工作正常，但过后又继续出现主轴停机现象，后将电动机动力线、反馈线更换之后，故障消除，确定是由导线不良或接触不良引起的。