劉 熠，廉良沖

（湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410126）

實訓(xùn)場所數(shù)控銑床典型故障案例分析與解決

劉 熠，廉良沖

（湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410126）

文章介紹了數(shù)控實訓(xùn)場所設(shè)備故障產(chǎn)生后解決的難點及“真”“假”故障的界定，以實訓(xùn)場所的數(shù)控銑床為例，從EXT坐標(biāo)系偏移、刀具補償、公英制單位設(shè)定、電源相序及驅(qū)動器電池等5個易產(chǎn)生故障的源頭，分析故障的成因并提出相應(yīng)的解決辦法，能夠使機床管理人員或?qū)嵱?xùn)教師快速辨別故障真假，縮短維修周期。

實訓(xùn)；數(shù)控銑床；真假故障；故障診斷

數(shù)控加工技術(shù)在制造業(yè)中有著舉足輕重的作用，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展更是體現(xiàn)了國家國防工業(yè)體系的水平。近年來，我國大力發(fā)展職業(yè)教育，數(shù)控加工技術(shù)的職業(yè)教育也得到了蓬勃發(fā)展。很多開設(shè)機制、數(shù)控類專業(yè)的職業(yè)院校，紛紛購買數(shù)控設(shè)備，改善或者成立數(shù)控實訓(xùn)場所，也有更多的教師投身到實訓(xùn)場所的管理或?qū)嵱?xùn)崗位。

數(shù)控實訓(xùn)場所是數(shù)控技術(shù)類人才培養(yǎng)的搖籃，對專業(yè)的發(fā)展非常重要。數(shù)控設(shè)備價格昂貴，每臺動輒十萬甚至是幾十萬。超出保修期后，一旦出現(xiàn)問題，其維修費用驚人，哪怕是一個小問題，維修費用也是幾百上千。職業(yè)院校的財務(wù)制度嚴格，審批、報賬手續(xù)繁瑣，出故障的設(shè)備最后可能會被閑置，最后不了了之，成為一堆廢鐵。

數(shù)控設(shè)備的故障分為“真”故障和“假”故障，“真”故障是指需要更換配件或?qū)υ浼M行維修的故障，而“假”故障則是軟性故障，可能是人為操作失誤或者設(shè)置錯誤引起的。實訓(xùn)場所機床不是專人專用，故障無法追究根源，難以判斷真假。很多時候，假故障被認為成真故障，延誤了專業(yè)實習(xí)實訓(xùn)的進程；真故障被認為是假故障，耽誤了設(shè)備維修的黃金時間。

這就需要實訓(xùn)場所的管理員或者實訓(xùn)教師，能夠在第一時間判斷數(shù)控設(shè)備故障的“真”和“假”，并做好相應(yīng)評估。如果是“真”故障而又無法解決，則需要及時寫維修申請報告，如果是“假”故障，則要細心耐心地查出故障所在并解決。

文章以實訓(xùn)場所的FANUC系統(tǒng)數(shù)控銑床為例，分析數(shù)控銑床操作過程中經(jīng)常出現(xiàn)的真假故障，并提出相應(yīng)的解決辦法，能夠使實訓(xùn)場所的管理員或者實訓(xùn)教師快速解決相應(yīng)故障，縮短維修周期，不耽誤實訓(xùn)實習(xí)進程。

1 典型“假”故障

1.1 EXT坐標(biāo)系偏移

案例：在數(shù)控銑床上對刀完成后，在MDI模式下進行驗證操作，發(fā)現(xiàn)其并未準(zhǔn)確定位至工件坐標(biāo)系原點，檢查其對刀過程和輸入數(shù)據(jù)過程無誤。該機床前一天還在正常工作。

原因分析：眾所周知，機床坐標(biāo)系統(tǒng)分為機床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系，在FANUC系統(tǒng)中，工件坐標(biāo)系又有G54～G59共6個，因此對好刀后，只需要將相關(guān)數(shù)據(jù)輸入到對應(yīng)的坐標(biāo)系中即可，如圖1。但是，在FANUC系統(tǒng)中，G54對刀參數(shù)頁面中第一個坐標(biāo)系卻是EXT坐標(biāo)系，即偏移坐標(biāo)系。

圖1 坐標(biāo)系輸入

圖2 刀具補償

偏移坐標(biāo)系的功能是對其后所有的工件坐標(biāo)系（包括G54～G59及其附屬坐標(biāo)系）進行偏移。在實際生產(chǎn)中，它的作用如下：①可以簡化Z軸對刀。使用滾刀法Z軸后，不必去進行數(shù)據(jù)換算再輸入至工件坐標(biāo)系的Z坐標(biāo)，直接測量當(dāng)前值，然后將測量棒的直徑輸入EXT坐標(biāo)系中的Z值。②可以簡化某些零件的Z軸方向編程。當(dāng)零件加工需要Z軸分層加工時，只需要編寫一層的程序，然后通過更改EXT坐標(biāo)系中的Z值，將程序多次運行即可，避免調(diào)用子程序。③可以進行簡單的復(fù)制加工。當(dāng)需要在同一材料上加工多個零件時，完成第一個零件的加工后，可以通過設(shè)定EXT坐標(biāo)系中的XY數(shù)值，對目前所用坐標(biāo)系進行增量偏移，繼續(xù)執(zhí)行原程序則可得到產(chǎn)品的復(fù)制加工，不需要再次編程。故障解決：查EXT坐標(biāo)系，并將其中的XYZ數(shù)據(jù)清零。

1.2 刀具半徑或長度補償數(shù)值混淆

案例：數(shù)控銑床零件加工完成后，尺寸存在較大誤差。經(jīng)查，只有在調(diào)用刀具半徑補償時才會出現(xiàn)。

原因分析：實訓(xùn)場所的人員負責(zé)，機床并不是專人專管，上一個人的某些操作會影響到下一個人的加工結(jié)果。FANUC數(shù)控系統(tǒng)的刀具補償界面如圖2，包括刀具長度H、刀具長度磨耗、刀具半徑D、刀具半徑磨耗。在實際生產(chǎn)中，其作用如下：①刀具長度補償H一般在加工中心中才會使用，對應(yīng)指令為G43、G44。某些情況下，在數(shù)控銑床上，可以簡化某些零件的Z軸方向編程，使用方式如EXT坐標(biāo)系中的Z值。②刀具半徑補償D的對應(yīng)指令為G41、G42。其中G41為刀具半徑補償左補償，G42為刀具半徑補償右補償。一旦補償方向混淆，零件加工完畢后，將會多切一個半徑或少切一個半徑值。③刀具長度補償?shù)膶嶋H值=刀具長度H－刀具長度磨耗，刀具半徑補償?shù)膶嶋H值=刀具半徑D－刀具半徑磨耗。刀具半徑D中，輸入的是刀具的半徑值，D只是代表直徑方向。

故障解決：查如圖2所示的刀具補正界面，按照②③對補償數(shù)據(jù)進行重新計算并輸入，再重新運行加工即可解決。1.3公英制單位的混淆

案例：自動模式下運行程序后，機床出現(xiàn)高速運行，并猛烈撞擊工件，發(fā)生重大安全事故。

原因分析：數(shù)控銑床的加工尺寸單位有英寸和毫米兩種，1in等于25.4mm，國外常用英寸，國內(nèi)常用毫米。被人為設(shè)置更改后，默認單位變成了英寸，導(dǎo)致事故發(fā)生。

故障解決：在MDI模式進入OFFSET-SETING，選擇SETTING（如圖3），將參數(shù)寫入0更改為1，然后將輸入單位更改為0，完成后再將參數(shù)寫入更改為0即可變成默認為毫米輸入單位。

如果上述做法仍然無法解決，則需要進入到系統(tǒng)參數(shù)中對0001號參數(shù)進行修改。在MDI模式進入OFFSET-SETING，選擇SETTING，將參數(shù)寫入0更改為1，然后按下面板的SYSTEM按鍵，輸入0001，進行搜索，將其中的參數(shù)更改為表1所示，然后再到SETTING中將參數(shù)寫入1更改為0，即可一勞永逸地解決問題。表1中的參數(shù)解釋如下表2。

圖3 SETTING頁面

表1 系統(tǒng)0001號參數(shù)

表2 系統(tǒng)0001號參數(shù)設(shè)定說明

2 典型“真”故障

2.1 三相電源相序問題

案例：某校辦實習(xí)車間在假期搬遷至新的實訓(xùn)場所，在搬遷過程中平穩(wěn)且無大的碰撞發(fā)生。暑期歸來，實訓(xùn)教師發(fā)現(xiàn)其中有3臺FANUC系統(tǒng)的數(shù)控銑床出現(xiàn)以下異?，F(xiàn)象：主軸能按指令正常運轉(zhuǎn)，但冷卻液無論是手動還是自動，都無法噴出，能夠聽到冷卻電機的運轉(zhuǎn)聲。反復(fù)測試后，又增加了“嘩嘩”的機械摩擦音，疑似零件運轉(zhuǎn)脫落聲。該3臺機床在搬遷之前都是正常運行的。

原因分析：由該3臺機床搬遷之前正常且搬遷中平穩(wěn)無大的碰撞可知，機床本身應(yīng)無問題，而經(jīng)過反復(fù)測試后，又出現(xiàn)機械摩擦音，說明因反復(fù)測試導(dǎo)致了故障的擴大化。最大的可能成因是三相電源相序錯亂。

隨著科技發(fā)展，三相電源相序錯亂對數(shù)控系統(tǒng)的影響越來越小，多數(shù)機床不會再因相序錯亂而導(dǎo)致主軸正反轉(zhuǎn)顛倒。而數(shù)控機床的冷卻系統(tǒng)依舊采用獨立的液壓泵，其轉(zhuǎn)動仍然受相序制約。在本例中，極有可能是因為相序錯亂，導(dǎo)致本應(yīng)正轉(zhuǎn)的液壓泵反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)力矩導(dǎo)致泵體下方的螺旋葉片緊固螺帽松脫，致使本例異?，F(xiàn)象發(fā)生。

故障解決：將數(shù)控機床的三相電源線中的兩根調(diào)換位置后，重新啟動機床后開啟冷卻泵，發(fā)現(xiàn)冷卻液僅噴出少量又停止，由此肯定故障產(chǎn)生的主因。將冷卻泵體拆出，發(fā)現(xiàn)螺旋葉片緊固螺帽松脫，重新擰緊后，機床故障解決。

2.2 驅(qū)動器的電池問題

案例：FANUC0I-MD數(shù)控銑床在使用過程中出現(xiàn)“BATTERY”報警字樣，重新開機后，機床無法回零，且屏幕出現(xiàn)“SV0410：停止時誤差太大”報警。

原因分析：此為典型的驅(qū)動器電池電源不足引起的參考點丟失問題?，F(xiàn)階段多數(shù)數(shù)控機床生產(chǎn)廠家使用帶電編碼器來保持參考點數(shù)據(jù)，省掉了回零擋塊和行程限位開關(guān)，簡化了機床本體。

驅(qū)動器上的電池就是給編碼器供電的，它的續(xù)航能力有限，一節(jié)電池能維持時間在一年左右，價格昂貴，北京FANUC公司給出的價格為350元左右。當(dāng)電池出現(xiàn)報警時，應(yīng)及時更換電池，否則就會造成本例的報警，引起參考點丟失。

故障解決：驅(qū)動器電池為6V，可以購買4節(jié)5號干電池捆綁串聯(lián)來替代，持續(xù)時間可以根據(jù)干電池的質(zhì)量，在8-10個月之間。

在機床帶電狀態(tài)下更換電池后，重新設(shè)定“1815”號系統(tǒng)參數(shù)，確定好新的參考點位置，再在“1321”號系統(tǒng)參數(shù)中，設(shè)定好各個軸的行程范圍。完成重建工作后，對機床重新回零，報警消除，最后在“MDI”狀態(tài)下，按下“OFFSET-SETING”將系統(tǒng)寫入狀態(tài)參數(shù)更改為“0”。

3 結(jié)語

數(shù)控實訓(xùn)場所是機械、數(shù)控類專業(yè)教學(xué)實訓(xùn)的關(guān)鍵所在，人員流動性大，“真”“假”故障混雜，只有分析出故障的本質(zhì)，才能以逸待勞。

文章以FANUC數(shù)控銑床系統(tǒng)為例，列出了實訓(xùn)場所管理中所遇到過的典型故障，較為深入的分析了其成因，并提出了相應(yīng)的解決辦法，能夠使數(shù)控實訓(xùn)場所管理員或?qū)嵱?xùn)教師，縮短故障排除周期，提高故障應(yīng)變和排除能力。

［1］王亞茹.高職數(shù)控專業(yè)人才培養(yǎng)立體交叉型模式研究［J］.教育與職業(yè)，2010，（30）:116-117.

［2］祁型虹，熊顯文，黃浙英.建立數(shù)控工件坐標(biāo)系的方法綜述［J］.機械設(shè)計與研究，2006，（2）：75-78.

［3］房連琨.數(shù)控銑床刀具半徑補償功能指令的應(yīng)用技巧［J］.煤礦機械，2012，（3）:132-134.

［4］易貴輝，陳濱.數(shù)控機床幾例特殊故障的檢修［J］.機床與液壓，2014，（8）：151-153.

［5］廉良沖.FANUC0iMD系統(tǒng)的數(shù)控機床開機無法回零的故障診斷與修復(fù)［J］.制造技術(shù)與機床，2010，（11）:103-104.

劉熠（1971-），男，湖南長沙人，實驗師，主要研究方向：機械制造工藝與裝備 ，實驗與實訓(xùn)技術(shù)。