FANUC数控特殊故障维修与保养

张志强

摘要：本文介绍了大宇545（斗山）CNC数控系统产生的主轴报警B0、系统报警串行数据错误故障维修。讲解了此数控加工中心的电气控制框架图。通过维修实例详细阐述。通过此次维修，总结出维修经验，分享给数控加工中心维修的专业技术人员。

关键词：FANUC;数控系统特殊故障（主轴B0报警）维修与保养

前言

在现代机械化变革的历程里，机械设备制造领域也得到了很大的提升。在我国现在大多数企业进行产品加工制造的时候，都运用了数控机床CNC数控加工中心。如此一来不但能够优化生产，还能确保产品品质符合标准。但是由于数控机床不断的升级改造中，其内部结构也变得非常复杂，这种变化更多体现在电子技术自控程度的提升，造成一些特殊故障不能进行处理的情况。对于这些数控设备维修，就靠技术人员努力学习，大力度检查，积累经验，解决故障。目前，我国机械加工行业，尤其是高精尖的机械加工行业，被欧、美、日国家垄断，为了让大家对CNC有一个了解，本文选取以日本FANUC 0i–MATE MA系统、韩国大宇545加工中心为代表，作详细的述说。

FANUC数控系统

系统部件组成及工作原理框架图（图1）

此数控采用日本FANUC 0I–MATE MA系统构成：

数控NC主机：FANUC A02B–0299–B802+IO B05600426。

伺服驱动主电源：FANUC A06B–6111–H106。

主轴伺服控制器：FANUC A06B–6114–H106 配主轴电机。

X/Y/Z一体机：FANUC A06B–6114–H304配X /Y /Z伺服电机。

FANUC 系统的特点

日本FANUC公司的数控系统具有高质量、高性能、全功能，适用于各种机床和生产机械的特点，在市面的占有率远远超过了其他数控系统。系统在设计中大量采用模块化结构，易于拆装，控制板集成度高，可靠性得到了很大的提高。而且便于维护，更换。具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。有较为完善的保护措施，采用比较好的保护电路，具有比较齐全的基本功能和选项功能。提供大量丰富的PMC信号和PMC功能指令。这些丰富的信号和编程指令便于用户编制机床侧PMC控制程序，而且增加了编程的灵活性。提供了丰富的维修报警和诊断功能。FANUC维修手册为用户提供了大量的报警信息，并且以不同的类别进行分类。

FANUC数控系统应用

高可靠性的POWER MATE 0系列：用于控制2轴小型车床.

普及型CNC 0–D 系列：0–TD 用于通用车床，自动车床，0–MD用于铣床、钻床及小型加工中心，0–GCD用于圆磨床，0–GSD用于平面磨床，0–PD用于冲床。

全功能型的0–C系列：0–TC用于通用车床、自动车床，0–MC用于铣床、钻床、加工中心，0–GCC用于内、外圆磨床，0–GSC用于平面磨床，0–TTC用于双刀架4轴车床。

高性能、高性价比的0i系列：整体软件功能包，高速、高精度加工，并具有网络功能。0i–MATE MA 用于铣床，4轴3联动;0I–MATEA 用于车床，2轴2联动。

具有网络功能超小型，超薄型CNC 16i/18i/21i系列：16i最大控8轴，6轴联动;18i最大可控6轴，4轴联动;21i最大可控4轴，4轴联动。

FANUC数控主轴“B0”故障报警维修实例

FANUC数控系统的可靠性非常高，数控系统本身的故障也很低，而大部分故障的发生则是非系统本身原因引起的。此维修案例以FANUC 0i–MATE MA，4轴机床3轴联动数控系统发生的故障为例，图文并茂阐述故障维修流程：

FANUC主轴控制器报警“B0”故障检修思路流程（图2）。

FANUC主轴控制器报警“B0”故障检修描叙 机器每次运行2个小时左右，机器出现如下不正常情况：

操作系统屏幕显示（黑底白字）FSSB 926。

操作系统屏幕显示（黑底黄字）X Y Z串行通讯故障（如图）。

主轴控制器上面报警显示“b0”（如图1）。

伺服主电源显示正常，X、Y、Z轴显示正常。

此报警故障涉及到3个点面，机器运行过程中，显示界面突然变成黑底黄字“FSSB 926”，随即跳变成：X、Y、Z及主轴串行错误（如图2），同时伺服主轴控制器显示“b0”.面对这样的故障，本人一筹莫展，只好将这种三位一体的故障向发那科公司咨询，得到的答复是，编码器线接触不良。怀着尝试的心态处理完毕电缆的问题后，带负荷加工，在2个钟左右，机器报警同一故障，还将加工过程中的一把刀撞的报废。还是不行，展开维修思路，并对这故障做认真仔细分析：（1）X Y Z轴一体伺服器，分别拖动对应三个轴的电机，（2）主轴独立控制主轴电机。现在出现的问题是，主轴和这个三个轴都是同時报警串行错误。

图2

那会不会是跟这2个部件通讯的地方出了问题呢？此CNC加工中心XYZ和主机采用光纤通讯，带着疑问，重新检测光纤通讯线（光纤一旦有问题，是不会能开机2个小时的），但是这又是什么故障呢？对于这样一个相互交织的故障，包括发那科公司还没有遇见过（当初咨询时，是这样说的），带着疑问，怀疑所有串接的电缆，及电源，未见异常。测试主轴主板CX2A2 多路电源输出，24v、+5v 都正常。

图3

X Y Z一体机CX2A2电源也正常。维修已经陷入僵局，按照常规维修经验，一旦部件报警，肯定首当其冲检测报警部件（发那科产品报警对应的非常好）。再次测试驱动器各个点电源电压，主回路直流电源电压 575v正常，检测X Y Z直流回路电压检测单元电路，HCPL–7800A，供电5v，正常检测高电平6脚输出2.4v正常，绝对编码器5v供电正常，风扇散热检测中心点输出–12v 正常。主轴电流传感器U W，检测输出测试也正常。无奈只有将驱动器装回通电试运行。同时用4位半台式电表测试各个点的直流电压，都正常。于是将表笔挂在主轴CXA2A 24v，5v 的接口上，关注电压变化（最好用数字表，动态响应要好）。当机器走到接近2小时时候，我们也不由得紧张起来，生怕机器报警，于是紧盯万用表，看能否从上面获得一点信息，但是电压显示很正常。当准备取下万用表的时候，数字突然跳变，然后回到正常电压值，同时机器也报警了，再次机器撞坏一把刀。这时候才明白，是24v电源供电过程中突变出现了问题。并且每次又可以自动复位，短时间内毫无故障征象。这就是出现故障不容易扑捉的原因。于是再次开启机器，将24v电源开机时候瞬间断开，然后马上接通，所有报警完全同之前吻合，通过了一天的时间排查，终于锁定了故障方向。

故障分析与检修 X Y Z轴一体机，主轴供电均由伺服驱动主电源：FANUC A06B–6111–H106提供，伺服驱动电源由主板，驱动板、功率单元等组成（图3）主板24v通过CX1A 220v接口输入。主板A20B–2100–0762分别带有电流、电压、温度、通讯、继电器开关输出、光纤通讯接口等组成，线路非常复杂。所有控制信号由FANUC PSM01D MBCG4632进行控制处理。既然故障缩小到了这个电源驱动上面，真是出乎意料，这个驱动电源上面从未有过报警显示，这就是我们走弯路的原因。检测24v输出供电回路，此电压由开关变压器输出经快速二极管B92M–6整流滤波供往后级（主轴伺服驱动器，X Y Z一体机）电源。用晶体管测试仪测试快速二极管耐压，开关管耐压都是正常，用电桥测试各路滤波电容，Q值等各项指标都正常。开关电源容易产生电压突变，一般是反馈回路取样比较信号丢失或者瞬间丢失造成电压不稳。对于这类问题，我们开始检测开关电源反馈回路光电耦合器TLP621–2了，对光耦进行检测，用信号发生器对其输入，用示波器检测输出波形，发现输出脚输出有毛刺，通过数据分析判断，此光耦已经处于临界状态栏，更换后测试，一直很正常。几年来从未出现过类似故障，望各位电子维修路。

图4

图5

FANUC数控系统备份和维护保养

FANUC数控系统备份

CNC加工中心系统包括PMC全部存储在主机系统，很多时候，由于一些外界不可抗因素影响，造成主机失电，或者主机损坏，我们在购置或维修后，肯定要重新下载数控系统，机器才能正常使用。下面我来详细说说主机系统如何备份文件。

启动引导系统进入模式，操作方法如图6。

CNC日常养护

作为数控机床的核心部分，必须要加强对数控系统的管理和维护，对确保整个数控机床可靠稳定运行具有重要意义。数控机床长时间运行后，数控系统内的各元器件会不断损耗，出现不同程度的老化以及损坏，如果不能及时处理必定会反应到机床的使用效果上。为避免数控机床运行故障的产生，必须要结合实际生产情况针对数控系统做好相应的维护作业，对老化严重甚至损坏的元器件及时进行更换，杜绝运行故障的产生。主要可以从以下几个方面进行：

建立完善日常维护机制 即根据数控系统作业原理，结合不同元器件的性能特点，总结以往经验对其制定具有针对性的保养维护计划，为各个细节工作的落实提供指导。

图6

*备份时候，进入上述系统界面，通过UP DOWN 选择到SRAM DATA BACKUP，从NC到CARD，然后选择SELECT，提示是否选择，按yes，CNC系统备份到卡中。

减少数控柜与强电柜门开启的数量，以免车间内加工生产产生的油雾、灰尘以及金属粉末等落入数控系统颞部的元器件和印制线上，确保元器件绝缘电阻不会受此影响，排除此方面造成的元器件与印制线损坏。尤其是很多用户在夏季会将数控柜门打开加快散热，以求可以延长数控系统超负荷运行时间，但是此举动并不可取，而是应该采取措施降低外部环境温度，为数控系统运行提供良好条件。实际生产中必须要严格按照要求操作，除了必要的调整与维修，要尽量避免打开柜门，尤其是不得在系统运行过程中将柜门敞开。

对数控柜散热通风系统进行定期清扫，去除积存的灰尘以及金属粉末等。每日生产前还需要对冷却风扇进行检查，确认其是否可以正常运行。基于实际生产情况，制定检修计划，保持每季度或每半年一次的频率，对风道过滤器进行检查，确认是否存在堵塞问题。要及时清理过滤网上积存的灰尘，确保系统散热良好，以免造成系统柜内温度过高，尽量要将其运行温度控制在55℃以下，以免影响到数控系统运行可靠性，并减少过热报警。

制定伺服电机、液压冷却系统风机的检修计划，存储用电池要定期更换。基本上数控系统内对SRAM存储器件均设置有可充电电池维护电路，用于系统断电阶段对存储器内容进行可靠保存。一般因保证每年更换一次，即便是未失效也需要定期更换，避免影响数控系统的正常运行。其中，要在数控系统供电的状态下更换电池，以免造成RAM内信息丢失。

备用电路板维护

面对长期不用的备用印制短路板，需要定期将其安装到数控系统中保持一段时间的正常运行，避免受到损坏。

结束语

在这与时俱进的时代，各行各业沿着高科技的步伐迈进，先进的生产设备引领这着更多的生产企业前进的步伐。我们国家有必要对电气维修人员普及数控技术知识、进行专业技术培训，能對机床加工中出现的各种故障进行综合判断，分析并提出处理问题的对策，具备及时判断小故障的起因及排除故障的能力，还应具有较强的责任心和良好的职业道德，我们通过这些努力，相信会成为一名优秀的电气技术员。

参考文献

北京发那科. （B–64115C/01）[S].