数控机床伺服断线报警的快速诊断与排故

王 健（浙江杭州萧山高级技工学校,杭州 311200）

数控机床伺服断线报警的快速诊断与排故

王 健
（浙江杭州萧山高级技工学校,杭州 311200）

摘 要：伺服系统是数控机床重要的组成单元，当机床出现伺服断线报警时，由于涉及诸多相关机械和电气的元件，如果采用传统的“由外到里，先机械后电气”的排故方法，往往会耗费大量的时间和精力。本文以生产实际中FANUC-0i系统出现的伺服断线报警为例，采用系统自带的“诊断画面”等参数快速诊断报警故障、锁定故障源、排除故障。从而大大节省了维修时间，提高了生产效率。

关键词：数控机床;伺服系统;伺服断线报警;参数;诊断

伺服系统单元是FΑNUC数控系统主要控制对象之一，它通过接受系统的驱动指令，经伺服放大器编译处理并放大成伺服电动机可以识别的电机转角信号，从而驱动电机转动并通过联轴器带动丝杠转动-螺母移动-工作台移动。工作台的实际位移通过光栅或独立编码器反馈给系统，其原理如图1所示。

图1

伺服系统单元的工作稳定性直接关系到产品的加工精度和效率，其重要性不言而喻。然而伺服系统单元所涉及诸多机械和电气的原件，如伺服放大器、伺服电机、光栅、分离性编码器和内装编码器、联轴器、丝杠、螺母等等，一旦发生伺服断线报警，其排故难度可想而知。

伺服断线报警通常发生在采用光栅或独立编码器进行位置反馈的闭环数控机床上，当反馈信号异常时，就会产生伺服断线报警。即ΑLM416,它包含伺服硬断线报警和软断线报警两种。快速诊断并排除伺服断线报警故障主要从以下两个方面着手。

1 报警产生原因

（1）伺服电机过热

（3）软断线报警原因

1）伺服电动机与丝杠连接松动

2）联轴器内圈磨损严重导致松动

3）传动机构反向间隙过大

（4）硬断线报警原因

1）光栅或分离性编码器电缆不良、有污染或断线

2）光栅或分离性编码器电源电压低（标准5V）

3）光栅或分离性编码器本身故障

在以前的年代大家应该都见过压水的传统水井吧，压水的那个杆子上下提就能把水从深井里提上来，那个压水井的器具就是利用了杠杆原理。杠杆原理也时尚呢干活中很常见的一种物理现象，如：人们吃饭时用到的筷子、跷跷板、农民铡草用的铡刀，码头、建筑工地的塔吊等，基本上都是利用杆杆原理在工作的。在基本的生产生活中，杆杆原理的应用为人类生产生活提供了极大地便利性，并且还节省了很多的人力，很大程度的提高了工作效率。

2 通过“诊断”画面诊断

当系统出现ΑLM416报警时，先通过数控面板上的“系统”功能键进入第一页的“诊断”画面，进入后输入200并进行搜索，200诊断画面如图2所示。

图2

通过200诊断参数画面的第#1位FBΑ数值来进一步确认是否为伺服断线报警。当FBΑ数值为“1”时，说明确实为伺服断线报警。当伺服断线报警确认后，再输入201进行搜索，201诊断画面如图3所示。

图3

图3中通过201诊断画面的第#7位和第#4位的显示数值组合来进一步锁定故障源，如图3当第#7位为“1”，第#4位为“-”时，则故障源来自伺服放大器，直接去排除放大器即可。再者，当第#7位为“1”，第#4位为“1”时，则故障源来自硬件-外置编码器，当机床采用光栅直接反馈位置时，直接去查光栅，或者通过参数屏蔽光栅，若故障消失，则为光栅的问题。当机床采用外置编码器间接反馈位置时，那就去查外置编码器，同样也是通过参数去屏蔽，若故障消失，则确定故障源为外置编码器。

当机床出现ΑLM416报警时，相信通过借鉴以上两个方面的方法，你可以快速诊断故障并找出故障源，当然，当故障源确认后，还需要结合实际生产中所对应的机床，所采用的位置检测装置等等客观情况去制定合理的排故实施方案。下面，通过两个实例来检验一下以上诊断方法的实用和高效。

3 实践排故

实例一 一台配置FΑNUC 0i数控系统的车床，X轴丝杠末端安装有外置编码器，在加工的过程中出现ΑLM416报警。

诊断: ΑLM416报警为伺服断线报警，调用“诊断”画面，200诊断参数#1位为“1”，说明存在断线报警，201诊断参数#7和#4位均为“1”，进一步确认为分离性编码器硬断线报警。

排故: 由于X轴丝杠末端安装有外置编码器，则故障源锁定。为此，通过将参数“1815”#1位由“1”改为“0”进行屏蔽，随后系统断电后上电，发现报警消失。由此断定故障发生在外置编码器或连接电缆上。经检查，发现编码器连接电缆磨损断线，更换后，故障排除。

实例二 一台配置FΑNUC 0i数控系统的车床，Z轴一移动就会产生416报警，该机床Z轴采用光栅尺作为位置直接检测装置。

诊断: ΑLM416报警为伺服断线报警，调用“诊断”画面，200诊断参数#1位为“1”，说明存在断线报警，201诊断参数#7和#4位均为“0”，可诊断为软断线报警。

排故: 排除软断线报警通常需要检修机械传动机构或者通过参数调整反向间隙。一般而言，直接检修机械传动机构耗时费力，所以在精度允许的情况下，不妨先通过参数调整反向间隙，调整后如果故障消失，则无需再检修机械传动机构，这样节省了时间，提高了效率。由此，针对本案例，先将参数“2003” #1位设定为“1”，再将参数“2064”由标准值“4”设置为“8”，断电后再上电，发现报警消失，则故障排除。

鉴于上述分析和生产实例，其排除伺服断线报警故障的效率不言而喻。伺服系统作为直接关系产品加工精度和效率的控制单元，重要性非同一般。然而，当机床长时间使用后，伺服断线报警常会出现，它直接影响了伺服单元的工作稳定性。借助“诊断”画面快速诊断故障、结合故障源产生原因并通过相关参数设定进行排除故障。这样大大节省了维修时间，提高了效率，充分保障了伺服系统的工作稳定性。

参考文献：

[1]黄登红.数控机床电气系统的装调与维修（FANUC-0i系统）[S].化学工业出版社,2011(07).

[2]李锋,王红珠.FANUC-0i数控系统故障诊断[K].化学工业出版社,2014(01).

[3]韩鸿鸾,张玉东.数控机床机械装调与维修[K].中国劳动社会保障出版社,2012(05).

[4]北京发那科机电有限公司.FANUC CNC维修与调整培训教程[S].高等教育出版社,2011(08).

作者简介：王健（1979-），男，汉族，江苏东台人，本科，教师，数维技师，研究方向为数维教学。