友嘉精机FANUC-18M检测元件工作故障分析

【摘要】本文以友嘉精机FANUC-18M数控系统为例，分析数控机床伺服系统检测元件在工作过程中可能的故障现象，结合实际操作过程，介绍故障排除经验。

【关键词】检测元件；伺服系统；反馈信号；感应同步器

检测元件是数控机床伺服系统的重要组成部分，它起着检测各控制轴的位移和速度的作用，它把检测到的信号回反馈控制系统，构成闭环系统。测量方式可分为直接测量和间接测量：直接测量就是直接对机床的直线位移测量，常用的检测元件一般包括：直线感应同步器、计量光栅、磁尺激光干涉仪。间接测量就是对引起机床的直线位移的回转型元件的间接测量，它常用的检测元件一般包括：脉冲编码器、旋转变压器、圆感应同步器、圆光栅和圆磁栅。因此检测元件的工作状态影响着进给的准确性和稳定性。

常见的检测元件的故障有以下几种情况：

1.加／减速时机床震动

（1）脉冲编码器出现故障，此时检查速度单元上的反馈线端子电压是否在某几点电压下降，如有下降表明脉冲编码器不良，更换编码器。

（2）脉冲编码器十字联轴节可能损坏，导致轴转速与检测到的速度不同步，更换联轴节。

（3）测速发电机出现故障，修复，更换测速机。

2.飞车

在检查位置控制单元和速度控制单元的情况下，应检查：

（1）脉冲编码器接线是否错误，检查编码器接线是否为正反馈，A相和B相是否接反。

（2）脉冲编码器联轴节是否损坏，更换联轴节。

（3）检查测速发电机端子是否接反和励磁信号线是否接错。

3.主轴不能定向或定向不到位

在检查定向控制电路设置和调整，检查定向板，主轴控制印刷电路板调整的同时，应检查位置检测器（编码器）是否不良。

4.坐标轴振动进给

在检查电动机线圈是否短路，机械进给丝杠同电机的连接是否良好，检查整个伺服系统是否稳定的情况下，检查脉冲编码是否良好、联轴节联接是否平稳可靠、测速机是否可靠。

5.NC报警中因程序错误，操作错误引起的报警

如FAUNUC 6ME系统的NC报警090.091。出现NC报警，有可能是主电路故障和进给速度太低引起。同时，还有可能是：

（1）脉冲编码器不良。

（2）脉冲编码器电源电压太低，（此时调整电源电压的15V，使主电路板的＋5V端子上的电压值在4.95—5.10V内）。

（3）没有输入脉冲编码器的一转信号而不能正常执行参考点返回。

6.伺服系统的报警号

如FAUNUC 6ME系统的伺服报警：416、426、436、446、456；SIEMENS 880系统的伺服报警：1364；SIEMENS 8系统的伺服报警：114、104等。当出现如上报警号时，有可能是：

（1）轴脉冲编码器反馈信号断线，短路和信号丢失，用示波器测A相、B相一转信号。

（2）编码器内部受到污染、太脏、信号无法正确接收。

我实训工厂现有数控设备80台套，其中，西门子880系统加工中心6台，数控切割机四台，FAUNUC 6ME系统数控车床16台，西门子8系统数控铣16台套，使用过程中检测元件出现的故障占了很大比例：下面就几具典型故障作一个分析。

故障一：检测信号线折断，导致控制轴运行故障。

故障现象：友嘉精机FANUC-18M数控系统的加工中心有一次正在工作过程中，机床突然停止运行，CRT出现NC报警104，关断电源重新起动，报警消除，机床恢复正常，然而工作不久，又出现上述故障，如此反复。

故障分析及解决：查询NC 1O4报警，内容为：X轴测量闭环电缆折断短路，信号丢失，不正确的门槛信号不正确的频率信号，本机床的X、Y、Z三轴采用光栅尺对机床位移进行位置检测，进行反馈控制形成一个闭环系统。

根据故障现象和报警，我们先检查读数头和光栅尺，光栅尺密封良好，里面洁净，读数头和光栅尺没有受到油污和灰尘污染，并且读数头和光栅尺正常，随后我们又检查差动放大器和测量线路板，经检查未发现不良现象，经过这些工作后，我们把重点放在反馈电缆上，测量反馈端子，发现13号线电压不稳，停电后测量13号线，发现有较大电阻，经仔细检查，发现此线在X向随导轨运动的一段有一处将要折断，似接非接，造成反馈值不稳，偏离其实际值，导致电机失步，经对断线重新接线，起动机床，故障消除。

故障二：感应光电盘损伤导致加工件加工尺寸误差。

故障现象：友嘉精机FANUC-18M数控系统的加工中心X向切削零件时尺寸出现误差，达到0.30mm/250mm，CRT无报警显示。

故障解决：本机床的X、Z轴为伺服单元控制直流伺服电机驱动，用光电脉冲编码器作为位置检测，据分析造成加工尺寸误差的原因一般为：（1）X向滚珠丝杠与丝母副存在比较大的间隙或电机与丝杠相连接的轴承受损，导致实行行程与检测到的尺寸出现误差；（2）测量电路不良。根据上述分析，经检查发现丝杠与丝母间隙正常，轴承也无不良现象，测量电路的电缆连线和接头良好，最后我们用示波器检查编码器的检测信号，波形不正常。于是我们拆下编码器，打开其外壳，发现光电盘不透光部分不知什么原因出现三个透明点致使检测信号出现误差，更换编码器，问题解决，因为FAUNUC 6ME系统的自诊断功能不是特别强，因此在出现这样的故障时，机床不停机，也无NC报警显示：还有几次因检测元件不良造成的设备故障，在此就不一一列述。

检测元件是一种极其精密和容易受损的器件，一定要从下面几个方面注意，进行正确的使用和维护保养。

（1）不能受到强烈振动和摩擦以免损伤代码板，不能受到灰尘油污的污染，以免影响正常信号的输出。

（2）工作环境周围温度不能超标，额定电源电压一定要满足，以便于集成电路片子的正常工作。

（3）要保证反馈线电阻，电容的正常，保证正常信号的传输。

（4）防止外部电源、噪声干扰，要保证屏蔽良好，以免影响反馈信号。

（5）安装方式要正确，如编码器联接轴要同心对正，防止轴超出允许的载重量，以保证其性能的正常。

总之，在数控设备的故障中，检测元件的故障比例是比较高的，只要正确的使用并加强维护保养，对出现的问题进行深入分析，就一定能降低故障率，并能迅速解决故障，保证设备的正常运行。