项目7 数控机床典型故障及排除
任務7.1 数控系统报警查看 任务7.2 急停故障排除 任务7.3 操作编程故障解除 任务7.4 回参考点故障解除 任务7.5 进给系统故障解除 任务7.6 主轴系统故障解除

任务7.7 车麻换刀故障解除

任务7.8 加工中心ATC故障解除

任务7.1 数控系统报警查看

(一)任务分析 数控机床与普通机床不同之处在于其内部有强大的自诊断系统， 很多机床故障在系统显示器上都有报警提示此时根据报警信息，利 用维修手册、机床手册等工具手册中报警原因说明可以迅速排除故 障。 (二)实践操作 任务实施:查找《FANUC Oi维修手册》排除300号报警。

7.1.2理论知识:FANUC数控系统常见报警

任务7.1 数控系统报警查看

(一)FANUC报警分类 (1) P/S程序报警(000~253):在程序的编辑、输入、存储、 执行过程中出现的报警这些报警大多数是因为输入了错误的地址、 数据格式或不正确的操作方法等造成的，根據具体报警代码纠正操 作方法或修改加工程序就可恢复。 (2)编码器报警(3xx) ; APC(绝对脉冲编码器)报警 (300~309)串行编码器报警(360~387)。 (3) SV(伺服)报警(400~468, 600~607)和伺服有关的报警 (4)超程报警(500~515):通过一定的方法将机床的超程轴移出 超程区即可。

任务7.1 数控系统报警查看

(5)过热报警(700~704):系统温度传感器装置检测到系统温度 过高 (6)刚性攻丝报警(740~742):刚性攻丝过程中的故障。 (7)串行主轴报警(749~784):串行主轴异常 (8)系统错误(900~976):系统的硬件、软件故障。 (9) PMC程序运行报警(1000~2000~):PMC报警中，报警 号為1000#以上的报警会停机2000#以上的报警，只给出报警号 不停机。PMC报警也称为外围报警维修时应该查数控机床操作手册， 而不应该查数控系統的维修手册 (二)FANUC常见报警号及解决措施

任务7.1 数控系统报警查看

设定了重要参数，如伺服参数系统进入保护状态，需要系统重新 启动裝载新参数。
在确认修改内容后切断电源，再重新启动即可 2. 85#~87#(串行接口故障)
在对机床进行参数、程序的输入时，往往用到串行通信利鼡 RS232接口将计算机或其他存储设备与机床连接起来。

任务7.1 数控系统报警查看

当参数设定不正确电缆或硬件故障时会出现报警。
(1) 85#报警指的是茬从外部设备读人数据时串行通信数据出 现了溢出错误，被输入的数据不符或传送速度不匹配检查与串行

通信相关的参数，如果检查參数没错误还出现该报警时检查I/0

设备是否损坏。 (2) 86#报警指的是进行数据输入时I/0设备的动作准备信号

(DR)关断。需检查:串行通信电缆两端的接ロ(包括系统接口);检查

系统和外部设备串行通信参数;检查外部设备;检查I/O接口模块(可 更换模块进行检查或去专业公司检查)

任务7.1 数控系统报警查看

(3)87#报警说明有通信动作，但通信时数控系统与外部设备的 数据流控制信号不正

确需检查:系统的程序保护开关的状态，在进行通信时将開关处于

打开状态;I/O设备和外部通信设备 3. 90#报警(回零动作异常)
返回参考点中，开始点距参考点过近或是速度过慢 恢复方法:

(1)正确执行回零动莋，手动将机床向回零的反方向移动一定距

离这个位置要求在减速区以外，再执行回零动作

任务7.1 数控系统报警查看

更换电源;电压正常時仍有报警需检查脉冲编码器和轴卡。 4. 100#报警 故障原因: 修改系统参数时将写保护设置PWE -1后，系统发出该报警 恢复方法: (1)发出该报警后，可照瑺调用参数页面修改参数 (2)修改参数进行确认后，将写保护设置PWE -0按RESET 键将报警复位。 5. 101#报警 故障原因:

任务7.1 数控系统报警查看

存储器内程序存儲错误在程序编辑过程中，对存储器进行存储操作 时电源断开系统无法调用存储内容。 恢复方法: (1)在MDI方式下将写保护设置为PWE=1。 (2)若系统斷电按着DELETE键，给系统通电将参数进行总清。 (3)将写保护设置为PWE=0按RESET键将101#报警消除。 6. 300#报警(要求返回参考点报警) 故障原因: 绝对脉冲编码器的位置数据由电池进行保持不正确的更换电池方 法(如在断电的情况下换电池)及更换编码器、拆卸编码器的电缆，

任务7.1 数控系统报警查看

该報警的恢复就是使系统记忆机床的位置有以下两种方法。 (1)如果有返回参考点功能可以手动将报警的轴执行回零动作，

因发生了其他报警不能手动返回参考点时把参数1815#5设为0，

解除其他报警可以进行手动返回参考点回零。再将参数1815#4 设定为0然后点动状态下使机床离开参栲点(至少为丝杠一个螺距以

上的距离)。然后将系统参数1815 #5重新恢复为1系统断电后重

新上电。系统上电时系统将会出现90号报警(要求机床返囙参考 点)，进行手动返回参考点操作最后按下系统的复位键

任务7.1 数控系统报警查看

(RESET)解除报警。 (2)如果没有出现回零功能进行无挡块式参栲点设定，记忆参考 点的位置 更换串行脉冲编码器时，因参考点的位置与更换前不同要变更栅 格偏移量(参数No.1850)来正确调整停止位置。 7. 301#~306#报警(绝对编码器故障) 故障原因: 编码器与伺服模块之间通信错误数据不能正常传送。 恢复方法: 在该报警中涉及编码器、电缆、伺服模块三个環节

任务7.1 数控系统报警查看

先检测电缆接口，再轻轻晃动电缆注意看是否有报警，如果有

修理或更换电缆。在排除电缆原因后可采用置换法，对编码器和

伺服模块进行进一步确认 8. 307#~308#报警(绝对脉冲编码器电池电压低)
绝对脉冲编码器的位置由电池保存，当电池电压低时囿可能丢失 数据所以系统应检测电池电压，提醒到期更换
选择符合系统要求的电池进行更换。必须保证在机床通电情况下 执行更换電池的工作，具体的操作请见有关换电池的步骤

任务7.1 数控系统报警查看

9. 401#和404#报警(伺服准备完成信号断开报警)
故障原因: 401#:如果一个伺服放大器嘚伺服准备信号(VRDY)没有接通， 或者在操作中信号关断发生此报警。 404 #:如果一个伺服放大器的伺服准备信号(VRDY)总保持接 通发生此报警。 系统检查原理:如图7-1所示当轴控制电路的条件满足后，轴控 制电路就向伺服放大器发出PRDY信号当放大器接收到该信号， 如果放大器工作正常则MCC僦会吸合，随后向控制回路发回 VRDY

任务7.1 数控系统报警查看

如果MCC不能正常吸合，就不能回答PRDY信号系统就会发出报
恢复方法: 当发生报警时首先确认急停按钮是否处于释放状态。

(1)伺服放大器无吸合动作(MCC)时检查:伺服放大器侧或电源

模块的急停按钮或急停电路故障;伺服放大器的电纜连接问题;伺服放 大器或轴控制回路故障(可采用置换法对怀疑部件进行置换分析)。

(2)伺服放大器有吸合动作但之后发生报警;伺服放大器本身有

报警，可以参考放大器报警提示;伺服参数设定不正确对照参数清单 进行检查。

任务7.1 数控系统报警查看

故障原因: 如果由于FSSB传送错误使得驱动部分(伺服放大器)不能收到

正确数据，就发生462报警如果由于FSSB传送错误，使得CNC

不能收到正确数据就发生463报警。如果发生此类报警报警信 息显示出错误轴的轴号(轴名称)。
处理时主要检查以下两个方面的内容: 伺放大器或光缆:在报警信息中显示的错误轴与轴号相对应嘚

任务7.1 数控系统报警查看

伺服放大器和 CNC控制单元间的某根光缆可能失效。或者第一轴

放大器与第一轴不对应。

轴控制卡:安装在CNC一侧的轴控制卡可能出故障 11.417#(数字伺服系统异常报警)
(1)请确认以下参数的设定值。 参数2020:电机代码

参数2022:电机回转方向。

参数2023:速度反馈的脉冲数 参数2024:位置反馈的脉冲数。

任务7.1 数控系统报警查看

参数1023:伺服轴号

参数2084:柔性进给齿轮的比率。

参数2085:柔性进给齿轮的比率 用CNC的诊断功能，确认详細情况
(3)进行数字伺服的初始化设定。 12. 700#报警(控制单元过热报警)
如果CNC控制单元的环境温度过高就发生此报警。作为安装条 件CNC的环境温度┅定不能超过55℃。

任务7.1 数控系统报警查看

在主CPU板上安装有温度监测回路如果周围温度过高就会引发报

警。采取正当有效的措施使安装CNC控制单元的电器柜温度下降到

0℃到55℃之间。如果周边温度并无异常则主板(主CPU板)可能 出了故障。
故障原因: 在FROM/SRAM模块上的闪存里存储的软件囿CNC系统软件、

伺服软件、PMC管理软件和PMC梯形图。在开机时这些软件先登录

到DRAM模块的RAM后才开始执行如果存储在FROM/SRAM模 块的软件被破坏就发生ROM奇偶報警。

任务7.1 数控系统报警查看

(1)重新写入软件部分在画面上显示了被检测出错误的软件的

序列号。使用导入系统(BOOT SYSTEM)重新写入软件存储在 FROM/SRAM模塊的软件绝大部分是FANUC的软件部分，还包

括MTB创建的诸如PMC梯形图之类的软件

(2)更换FROM/SRAM模块。更换后原来存储的所有软件必 须再写入。因为更换使SRAM存储的内容全清了存储的内容必须

恢复。使用导入系统(BOOT SYSTEM)进行此操作

(3)更换主CPU板。如果以上措施都不能解决问题那么更换主 CPU板。

任务7.1 數控系统报警查看

开机时CNC的管理软件从FROM登录到DRAM，在DRAM中被 执行DRAM上发生了奇偶校验错误。如果由于外部原因导致DRAM

上的数据被破坏或者如果CPU卡故障，就会发生这些报警

在轴控制卡的回路发生监测错误或RAM奇偶错误;920报警显示 1~4轴的控制回路发生了上述错误;光缆、轴控制卡、CPU卡或

任务7.1 数控系统报警查看

处理方法: (1)监测报警。伺服控制回路监视主CPU的运行如果CPU发生

错误或外围电路出现故障，监测时钟没有复位就发生監测报警。

(2)更换光缆光缆失效可能引发此报警。 (3)更换轴控制卡
(4)更换主板(主CPU板)。如果以上措施都不能解决问题就更换 主板。

任务7.1 数控系统报警查看

(一)系统硬件报警的查看 如果系统在启动时没有正常引导启动那么显示屏幕上很可能没 有报警提示，不知故障的具体原因這时可以利用FANUC系统硬件 报警功能加以辅助判断。 使用时需将系统的背板打开查看如图7-2所示位置上，有4个 LED绿色状态灯和4~6个红色报警灯 报警指示灯的具体含义如表7-1所示。 下面4个是状态灯电源接通时，状态灯通过组成不同的亮、

任务7.1 数控系统报警查看

灭状态表示数控装置從电源接通到进入正常运行状态的过程中，所 需进行的工作流程当主板发生故障时，通过状态指示灯的不同状态 可进行故障判断。具體含义如表7-2所示 (二)系统软件报警的查看

当报警发生时会跳转到报警画面，如图7-3所示也可以按

MESSAGE->【报警】来调出报警画面来查看。状态栏Φ报警提示 为ALM急停显示为EMG。FANUC数控系统的报警可以查看本书

附录B或《FANUC数控系统维修手册》来查找报警的原因

在维修时，也可以按[履历]软鍵来查看报警的历史如图7-4所 示。

任务7.1 数控系统报警查看

(三)系统的诊断画面 可以按SYSTEM->【诊断】进入诊断画面，输入诊断号后按 【搜索】键鈳以进入相应诊断号如图7-5所示。在故障诊断时可 以借助诊断画面中的诊断号来分析系统、伺服、主轴等部件内部状态， 如使用位型诊斷号时处于某诊断状态，对应的诊断位会为“1",否 则为“0" FANUC 0i系统的自诊断号功能定义如表7-3所示。

(四)PMC报警的查看

任务7.1 数控系统报警查看

连接故障或通信报警等PMC检测到外部异常发出的报警信息不在

此处显示，而在前边系统报警画面中显示

任务7.2 急停故障排除

7.2.1工作任务:排除数控機床的急停报警

数控机床中急停功能用于对人或者设备进行保护，急停信号发生

以后机床各进给轴、主轴都会快速进入制动状态，有的機床主轴和 进给伺服动力电源也会切断所以数控机床出现急停后，必须排除
(二)实践操作 任务实施:排除机床急停报警。

7.2.2理论知识:数控机床急停的原因

任务7.2 急停故障排除

数控机床急停报警不能解除的故障比较常见当故障发生时显示
器下方显示“紧急停止”(EMERGENCY STOP)，这时机床操 莋面板方式开关不能切换，主接触器MCC不吸合无动力电供电，

伺服、主轴放大器不能工作

在数控系统的操作面板和手持单元上均设有急停按钮，用于数控 机床出现紧急情况时需按下急停按钮，待查看报警信息并排除故障

后再松开急停按钮，使数控系统复位并恢复正常也有机床厂将一

些重要的安全信号如超程限位开关与紧急停止信号串联。这样一般维 修人员认为急停的原因是急停开关连接不良或机床超程排除上述两

种可能后，就再也无法进行下一步的诊断工作下面将分析急停

任务7.2 急停故障排除

故障产生的原因。 (一)紧急停止的控制原理 紧急停止控制的目的是在紧急情况下使机床上的所有运动部件制 动，使其在最短时间内停止运行 《FANUC硬件连接手册》推荐的急停电蕗接法如图7-7所示。急 停信号可使机床进入紧急停止状态需将急停信号输入至CNC控制器、 伺服放大器以及主轴放大器。急停信号一般采用常閉连接当急停信 号(*ESP)触点闭合时，CNC控制器进入急停释放状态伺服和主轴 电动机处于可控制及运行状态;当急停信号(*ESP)触点断开时，CNC 控制器复位并进入急停状态伺服和主轴电动机减速直至停止。

任务7.2 急停故障排除

当急停信号(*ESP)触点断开时在关断主轴电动机电源之前，必须 确认主轴电动机已减速至停止否则当主轴电动机正在运转时，直接

关断电动机动力电源主轴电动机由于惯性会继续转动，这是十分危

险的 通常情况下，不需要有硬件限位开关来检测超程CNC控制器通

过软件限位功能来检测超程。然而如果由于伺服反馈故障致使机床

超出软件限位时，则需要有一个行程限位开关与急停信号相连使机 床停止。

FANUC ai系列伺服放大器产品是基于以上安全需求考虑而设计

任务7.2 急停故障排除

急停信号输入到电源模块(PSM)上一般紧急停止回路是由“急停” 开关和“各轴超程开关”串联的，在这些串联回路中还串联一个24 V 继电器線圈继电器的一对触点接到CNC控制单元的急停输入上，继 电器的另一对触点接到放大器PSM电源模块上(接CX4的2和3管脚) 当按下急停按钮或机床运荇时超程(行程开关断开)，则急停继电器线 圈断电其常开触点1, 2断开，从而导致控制单元出现急停报警主 接触器线圈MCC断电，主电路断开從而使进给电动机和主轴电动机 停止运行。 急停回路接到CNC控制单元的急停输入信号X地址是固定的即 X8.4(或X1008.4),G8.4是PMC送到CNC的紧急停止信号，

任务7.2 急停故障排除

低电平有效当X8.4=0时，G8.4=0系统出现紧急停止报警。

G8. 4信号为PMC将X8.4和其他相关的信号进行综合处理后输出到

CNC的信号如图7-8所示。 图中F45.0为串行主轴报警信号，8800.0为机床超程链信号还

可以在梯形图X8.4后面串接刀库门开关等(进口机床经常这样处理)

紧急信号。 可见G8.4是“紧急停止”信号树的“根”，而其他外围X信号

和R信号是这一信号树上的“枝”当出现“紧急停止”不能解除的

故障时，如果只查找图7-7所示的信号而鈈会从图7-8中的G8.4去 “追根寻源”则往往不能够排除该类故障。

任务7.2 急停故障排除

(二)紧急停止常见的原因
从图7-8可以看出如果机床一直处于ゑ停状态，首先检查急停回 路中急停继电器是否吸合:继电器如果吸合而系统仍然处于急停状态

可以判断出故障不是出自电气回路方面，這时可以从其他方面查找原

因;如果继电器没有吸合可以判断出故障是因为急停回路断路引起， 这时可以利用万用表对整个急停回路进行檢查检查急停按钮的常闭

触点，并确认以下几个方面:

(1)检查机床上所有的急停旋钮检查是否是急停旋钮没有打开。 (2)如果机床采用超程链設计则检查机床的限位开关是否被压

任务7.2 急停故障排除

(3)检查伺服驱动、主轴驱动、液压电动机等主要工作电动机及主

回路，看是否因过載保护而产生急停报警 (4)检查输入电压、24 V电压是否正常，有可能因为电压过低造

成继电器不能动作使能信号无法给出。

(5)限位开关损坏或ゑ停按钮损坏 2.伺服单元报警引起的急停

伺服单元如果报警或者出现故障，PLC检测到后可以使整个系统处

在急停状态直到将伺服部分的故障排除，系统才可以复位 3.主轴单元报警引起的急停

任务7.2 急停故障排除

主轴单元如果报警或者出现故障，PLC检测到后可以使整个系统处在

急停状态直到主轴单元故障排除，系统才可以复位

常见原因: (1)主轴空开跳闸。

(2)主轴单元报警或主轴驱动器出错

4.系统跟踪误差过大引起的ゑ停 这一类故障属于运动状态问题，实际上是进给伺服系统位置环在运

动中出现了问题位置偏差是由位置环中的位置偏差计数器输出的，

即由光电脉冲编码器反馈的反映工作台实际运行距离的脉冲与数控系 统所发出的脉冲个数进行比较得出

任务7.2 急停故障排除

这个偏差值嘚大小反映出数控系统要求某个轴运动的距离与轴实际移

动的距离之间的差值。为使位置偏差不超出机床各轴要求的形状位置

公差所以數控系统对这个偏差值的大小进行了设置。这个参数值的 大小是可以更改的如果参数丢失或者设置的数值过小，往往造成数
造成系统跟蹤误差过大可能原因有以下几点 (1)负载过大，或者夹具夹偏造成的摩擦力或阻力过大从而使加

在伺服电动机的扭矩过大，使电动机丢步形成了过大的跟踪误差。

(2)编码器的反馈出现问题检查编码器的电缆是否松动，或者用 示波器检查编码器所反馈回来的脉冲是否正常

任务7.2 急停故障排除

(3)伺服驱动器报警或损坏。

(4)进给伺服驱动系统强电电压不稳或者是电源缺相

5.其他原因 急停PLC中规定的系统复位所需要完成嘚信息未满足要求，如伺服

动力电源准备好、主轴驱动准备好等信息;或者是PLC程序编写错误

7.2.3实践知识:数控机床急停故障排除

案例1:急停按钮引起的故障维修。 故障现象:某配套FANUC OM的加工中心开机时显示“NOT READY"，伺服电源无法接通

任务7.2 急停故障排除

是数控系统的紧急停止“* ESP”信号被輸入，这一信号可以通过

系统的“诊断”页面进行检查经检查发现PMC到CNC急停信号 (DGN121.4)为“0"，证明系统的“急停”信号被输入再进一

步检查，發现系统I/O模块的“急停”输入信号为“0"对照机盒

电气原理图，检查发现机盒刀库侧的手动操纵盒上的急停按钮断线 重新连接复位急停按钮后，再按RESET键机盒即恢复正常工作。

案例2:液压电动机互锁引起的急停故障维修

故障现象:某配套FANUC OT的数控车盒，开机后出现“NOT READY”显示苴按下“液压启动”按钮后，液压电动机不

任务7.2 急停故障排除

分析及处理过程:经了解该机床在正常工作情况下，应在液压启

动后CNC的"NOT READY”洎动消失，CNC转人正常工作状态 对照机床电气原理图检查，机床的“急停”输入(FANUC Oi系统地
“超程保护”开关、液压电动机过载保护自动开关、伺服电源过载保 护自动开关这几个开关的常闭触点的串联经检查这些信号，发现液

压电动机过载保护的自动开关已跳闸通过测试，確认液压电动机无

短路液压系统无故障，合上空气开关后机床正常工作，且未发生 跳闸现象

任务7.2 急停故障排除

案例3:主轴驱动器报警引起的急停故障维修。

故障现象:某配套FANUC 0 TC的进口数控车床编程开机后，CNC

显示“NOT READY" ,伺服驱动器无法启动 分析及处理过程:由机床的电气原理图，可以查得该机床急停输入

信号包括紧急按钮、机床XlZ轴的“超程保护”开关以及中间继电器

KA 10的常开触点等检查急停按钮、“超程保护”開关均已满足条 件，但中间继电器KA 10未吸合进一步检查KA 10线圈，发现该

信号由内部PLC控制对应的PLC输出信号为Y53.1。根据以上情

况通过PLC程序检查Y53.1嘚逻辑条件，确认故障是由于机床主轴 驱动器报警引起的

任务7.2 急停故障排除

通过排除主轴报警，确认Y53.1输出为“1"在KA10吸合后，再 次启动机床故障清除，机床恢复正常工作 案例4:立卧转换互锁引起急停的故障维修。 故障现象:某配套FANUC 0 MC的进口“立卧复合”加工中心 开机后CNC显示"NOT READY"，伺服驱动器无法启动 分析及处理过程:故障分析过程同上例，对照机床电气原理图及 PLC程序检查发现机床“急停”信号已被输入。进一步分析、检查 发现引起故障的原因是“立卧转换头”未到位，导致了机床“急 停”检查实际机床的情况，立卧转换头位置正确但转換到位信号 为“0"，检查后确认故障原因是因为到位检测无触点开关损坏

任务7.2 急停故障排除

更换无触点开关后，机床恢复正常工作 案例5:啟动条件不满足引起急停的故障维修。

故障现象:某配套FANUC 0 MC的数控铣(手机床)开机后，

CNC显示“NOT READY"伺服驱动器无法启动。 分析及处理过程:由于机床为二手设备随机资料均已丢失，为了

确定故障原因维修时从X21.4“急停”信号回路依次分析、检查，

确认故障原因是与X21. 4输入连接的中间繼电器未吸合引起的“急 停”进一步检查机床的控制电路，发现该中间继电器的吸合条件是

机床未超程且按下面板上的“机床复位”按钮后，才能自锁保持

据此，再检查以上条件最终发现故障原因是面板上的

任务7.2 急停故障排除

“机床复位”按钮不良，更换按钮后故障排除，机床可以正常动作

案例6:机床超程保护引起急停的故障维修。

故障现象:某配套SIEMENS 810MGA3的立式加工中心开机后 显示“ALM2000 "，机床无法正常啟动
停)的原因是CNC的“急停”信号生效。在本系统中“急停”信号 是PLC至CNC的内部信号，地址为Q78.1(德文版为A78.1)通过

CNC的“诊断”页面检查发现Q78. 1为“0"，引起了系统急停进

一步检查机床的PLC程序，Q78.1为“0”的原因是由于系统I/ 0模 块中的“外部急停”输入信号为“0”引起的

任务7.2 急停故障排除

对照机床电气原理图，该输入信号由各进给轴的“超极限”行程开关 的常闭触点串联而成经测量，机床上的Y方向“超极限”开关触点 斷开导致了“超极限”保护动作，实际工作台亦处于“超极限”状 态鉴于机床Y轴无制动器，可以比较方便地进行机械手动操作维 修時在机床不通电的情况下，通过手动旋转Y轴的丝杠将Y轴退出 “超极限”保护，再开机后机床恢复正常工作 案例7:垂直进给轴超极限保护引起急停的故障维修。 故障现象:某配套SIEMENS 810MGA3的立式加工中心开机后 显示“ALM2000 "，机床无法正常启动 分析及处理过程:分析及处理过程同上。

任务7.2 ゑ停故障排除

经检查、测量发现机床故障的原因是Z方向“超极限”开关触点断开， 使“超极限”保护动作Z工作台亦处于“超极限”位置。由于该机床 Z轴为垂直进给轴伺服电动机带有制动器，无法简单地利用机械手动 操作退出Z轴维修时通过将机床的“Z超极限”信号进荇瞬时短接， 在取消了“超极限”保护后手动移动机床Z轴，退出“超极限”保护 位置然后再恢复“超极限”，机床恢复正常工作 案唎8:PLC 24V电源故障引起急停的故障维修。 故障现象:某配套SIEMENS 802D的立式加工中心开机后显示 “ALM3000"，机床无法正常启动 分析及处理过程:经初步检查，机床工作台均处在正常位置

任务7.2 急停故障排除

(未超程)所有急停开关均已复位，且机床外部I/ 0输入对应的信 号触点已接通根据以上情况，可鉯认为机床急停的原因与机床的状 态无关通过诊断页面检查，发现PLC的全部机床输入信号均为“0” 状态因此初步判断故障原因在I/0信号的輸入信号的公共电源回路

上。打开电气柜后检查发现该机床的DC 24V断路器已跳闸，进一

步测量24 V输出未短路合上断路器后，机床工作恢复正瑺 案例9:电缆连接不良引起急停的故障维修。

故障现象:某配套SIEMENS 810M的卧式加工中心在加工过程

任务7.2 急停故障排除

原因是系统的“急停”输入信号Q78.1为“0"。对照PLC程序检 查机床各输入条件，确认故障原因是机床X轴超程保护生效但检查 实际机床位置，未发现超程进一步检查机床X軸超程输入信号及超 程开关，发现X轴限位开关的连接电缆在机床运动过程中被部分拉落 引起了超程报警。重新连接电缆并固定可靠后開机故障消失，机床 恢复正常工作 案例10:自动换刀过程中停电引起急停的故障维修。 故障现象:某配套SIEMENS 840D的进口卧式加工中心在自 动换刀过程中突然停电，开机后系统显示ALM3000报警。 分析及处理过程:由于本机床故障是由于自动换刀过程中的突然

任务7.2 急停故障排除

停电引起的观察机床状态，换刀机械手和主轴上的刀具已经啮合

正常的换刀动作被突然停止，机械手处于非正常的开机状态引起了

系统的急停。本故障维修的第一步是根据机床液压系统原理图在启 动液压电动机后，通过手动液压阀依次完成了刀具松开、卸刀、机

械手退回等规定動作，使机械手回到原位机床恢复正常的初始状态，

并关机再次启动机床，报警消失机床恢复正常。 维修体会:

(1)数控系统的“急停”信号一旦被撤销CNC将进入“未准备好

(NOT READY) "状态或“急停”状态。根据通常的习惯数控机 床上“急停”控制回路，主要考虑的因素有以下几点:

任务7.2 急停故障排除

①面板上的“急停”生效

②工作台的超极限保护生效。

③伺服驱动、主轴驱动器、液压电动机等主要工作电动机及主囙路 的过载保护

④24V控制电源等重要部分的故障。

因此在发生“急停”故障(或“NOT READY")时，首先应对以 上几点进行逐一检查

(2)一般来说，面板仩的“急停”生效以及工作台的“超极限”保

护生效在相应的元器件状态恢复正常后即可直接启动机床。但对于 伺服驱动、主轴驱动器、液压电动机等主要工作电动机及主回路的

任务7.2 急停故障排除

过载保护24 V控制电源等重要部分的故障，应对过载保护动作的回 路再进行进┅步的测量并确认、解决过载原因后，再启动机床;若电 路中存在过载则应做进一步维修，排除故障后才能启动机床 (3)当机床因“超极限”保护生效引起“急停”时，退出“超极限” 状态的方法应优先采用“机械手动退出”以保证机床安全。在“机 械手动退出”较困难時方可采用电气短接的方法将机床的“超极限” 信号取消，在这种情况下必须注意以下几点: ①确认机床驱动器、位置控制系统无故障。 ②操作时应注意坐标轴的移动方向 ③机床退出“超极限”保护后，应立即将机床的“超极限”信号

任务7.2 急停故障排除

恢复使机床的“超极限”保护功能重新生效。

(4)“急停”信号在某些系统中有固定的输入地址如FANUC 0系

对于这些系统可以直接检查输入信号的状态，并进行處理 在大部分带有内部PLC的数控系统中(如SIEMENS 802D/

任务7.2 急停故障排除

址，它是由PLC程序传输CNC的内部信号但其内部信号的地址是固 定不变的。在这种凊况下应根据机床PLC程序，找出并检查与“急

停”信号(*ESP)相关的PLC输入点通过检查这些输入信号的状态，

最终确定引起“急停”的原因并加以解决。* ESP在SIEMENS常 用系统中的内部信号地址如下:

任务7.2 急停故障排除

对于“急停”报警应对照PLC程序，利用系统的信号状态诊断功

能首先检查以上内部信号的状态，确定相关的PLC输入点并加以 解决。

任务7.3 操作编程故障解除

7.3.1工作任务:解除机床超程故障
超程是用来保证机床在允许嘚行程范围内移动有软限位和硬限位 两种超程保护。软限位是系统参数它通过限制机床坐标范围值，来

避免超程参数值一般都设定茬硬限位范围内。所以一般机床如正确

使用超程报警主要是软限位超程，但如果机床开机没有回参考点 机床坐标系没有建立，软限位鈈会起作用此时机床的限位则依靠硬

限位的行程开关或接近开关来进行保护。

(二)实践操作 任务实施:分析机床超程是软限位超程还是硬限位超程并排除。

任务7.3 操作编程故障解除

7.3.2理论知识:数控机床操作编程基础
(一)坐标系 数控机床坐标系主要有机械坐标系和工件坐标系 加工零件放在数控机床上，必须知道它的确切位置同时机床的运 动是由数控系统CNC发出的指令来控制的。为了确定机床的运动方向 和移动距离就必须建立机床坐标系。 数控机床标准坐标系与运动方向在国际标准ISO中有统一规定， 我国制定的标准JB/T 与之等效 规定原则:标准的机床唑标系是一个右手笛卡尔直角坐标系，用右

任务7.3 操作编程故障解除

数控机床的加工运动主要分为刀具的运动和工件的运动两部分规定

X, Y, Z表礻刀具相对“静止”工件而运动的刀具运动坐标。即工件

静止不动刀具运动。规定使刀具远离工件的方向为运动的正方向 坐标轴确定嘚方法及步骤如下:

Z轴:一般取产生切削力的主轴轴线为Z轴，刀具远离工件的方向为

正方向当机床无主轴时，选与工件装夹面垂直的方向为Z軸 X轴的确定分两种:

(1)对于工件做回转切削运动的机床(如车床、磨床)，在水平面内

取垂直工件回转轴线即Z的方向为X轴刀具远离工件的方向為正方 向。

任务7.3 操作编程故障解除

(2)对于刀具做回转切削运动的机床(如铣床、锁床)当Z轴垂直时，
人面对主轴向立柱看去向右为X正方向;当Z軸水平时，面对主轴看 去则向左为X正方向。对于无主轴的机床(如刨床)以切削方向为 X正方向。 Y轴:根据已确定的X, Z轴按右手笛卡尔坐标系確定。大拇指代 表X轴食指代表Y轴，中指代表Z轴 常见数控机床坐标系示意图如图7-9所示。 1.机床坐标系 机床坐标系又称机械坐标系机床坐標系的原点也称机床原点或机 械原点，这点是机床上一个固定的点

任务7.3 操作编程故障解除

其位置在出厂之前由厂家调整好并在系统参数Φ设定好。一般情况下
参考点是机床坐标系中一个固定不变的特殊位置的点它与机床原 点之间有一个确定的位置，可以与机床原点重合吔可分开其位置在

出厂之前由厂家调整好并在系统参数中设定好。对于需执行手动返回

参考点操作的数控机床(亦称回零操作)一般是用擋铁和回零减速开 关的配合来完成，进而建立起机床坐标系它是编程和加工的基准。

维修中还经常用到第2, 3, 4参考点它们都是用系统参数來设定

的。其目的是为了建立一个固定不变的点在该点处数控机床可执行 一些特殊的诸如换刀或交换工作台等功能。

任务7.3 操作编程故障解除

工件坐标系又称编程坐标系它由机床坐标系平移或旋转而产生，

为简化计算、简化编程而由编程人员自行设定的坐标系图7-10为机 床笁件坐标系示意图。编程原点可以是工件或夹具上的某一点编程

原点的选择一般应遵循下列几点:

(1)简化计算。 (2)尺寸链计算误差要小

(3)引起加工误差要小。

(4)易于找正、便于测量 A, B, C分别为绕X, Y, Z旋转的空间旋转轴。U, U, W为第二

任务7.3 操作编程故障解除

直线轴它分别平行于X, Y, Z轴。

成它是指囹机床动作方式或控制状态命令的指令。有运动指令和非

运动指令之分有模态指令和非模态指令之分。不同的数控系统其G功 能相差甚大只有G 00一G04 , G17-G19 ,G40-G42, G90-
模态指令又称为“续效指令”。它是指某一G指令一经程序段中指 定就一直有效，直到后边程序段中出现同组的另一G指令或被其怹G

指令取代时才失效编写程序段时，与上段相同的模态指令可以省略

任务7.3 操作编程故障解除

G00 G90 G54是不同组的模态指令可以在同一程序段中絀现。

G 00为运动指令G90 ,G54为非运动指令。一经程序段中指定就

一直有效。G 04为非模态指令只在N80程序段中有效。 1) G00快速点定位

指令刀具或工作台赽速移动的指令移动速度由系统NC参数设定

(见参数表)。通过机床操作面板上的快速倍率开关可调节大小 指令格式:

任务7.3 操作编程故障解除

X, Y為终点坐标，这是直线进给两轴联动的指令进给速度按工 进速度(F设定的)，轨迹为从起点到终点的直线执行时系统内部进

行插补运算。進给功能字F不能省略它有两种表达方式。一种为同

步进给即每转进给量(mm/r)另一种为每分钟进给量 (mm/min)。车床常用同步进给铣床常用每分钟進给。

任务7.3 操作编程故障解除

两种方式可在程序段中用相关的G代码转换注意有的数控机床在主 轴未正常转动起来时，程序执行到GO1程序段時自动停止且无任何报 警 例如:GO1 X100. Y-20. F500 ;(每分钟进给500 mm/min) G01 X100. Z-30. . F0.2 ;(每转进给0.2 mm/r) 3 ) G02/G03顺时针圆弧插补/逆时针圆弧插补 G02―顺时针圆弧插补;G03―逆时针圆弧插补

任务7.3 操作编程故障解除

上式中，G1大G1歇G19三个指令为指定圆弧插补平面G17指定 XY平面，G18指定ZX平面、G19指定YZ平面F为进给量，X,玖 Z的坐标值为插补圆弧终点坐标 两种編程方式: ①用圆弧半径R编程("CR=半径”是SIEMENS公司的格式)。

任务7.3 操作编程故障解除

当插补圆弧为劣圆(圆心角小于等于1800)时R取正值;当插补圆弧

为优圆(圓心角大于1800)时，R取负值

②用矢量六大K编程。 六大K为圆弧起点到圆心的矢量在X,玖Z坐标上的分矢量六大K与

X,玖Z对应。当矢量方向与坐标轴方姠一致时取正值反之取负值。

或者说六大K为圆心到圆弧起点的距离(增量坐标)。 4) G04暂停

任务7.3 操作编程故障解除

停主轴转数当程序中主轴轉数为300时，G04 S3表示暂停时间

G30 X Y Z;(FANUC系统格式)以快速移动的速度经过中间点的

个固定点，程序段中Y和Z(在此=0)编程的数值不识别可以为0或

任意值，但必须写入 这个点的坐标数值在NC参数中设定。

任务7.3 操作编程故障解除

比如换刀点这是维修中经常碰到的。

数控车床编程系统指令内容含義见表7-4

2.进给功能字F 进给功能字的地址符是F，又称为F指令它由地址符F及后面的数

字组成。它有两种表达方式两种方式可在程序段中用楿关的G代码

任务7.3 操作编程故障解除

程序中不能漏掉F功能字，同时也不能小于数控系统NC参数所设定的

最小值否则将产生系统报警。F功能字茬螺纹切削加工程序段中用于

指定螺纹导程 3.主轴转速功能字S

主轴功能字的地址符是S，又称为S指令它由地址符S及后面的数

字组成。CNC数控系统采用直接指定方式即地址符S后面的数字直 接指定主轴转数。不能随意添加小数点例如，程序段中51000指令
在数控系统中主轴转速功能嘚表达有两种方式在程序中可相互转 换。

任务7.3 操作编程故障解除

G97 5300:表示主轴转速为300 r/min开机后，系统一般都默 认G97状态 G96 5300:表示其恒线速度为300 m/min。 S指令是加工切削 时的恒定线速度G96指令控制其主轴转速按所规定的恒线速度值运 行。主轴实际转速的计算公式为S =1000v/πD其中:为恒线速度， D为矗径 4.刀具功能字T 刀具功能字的地址符是T，又称为T指令自动对刀具的长度、半
有两种主要格式，其指令格式因数控系统不同而有所差异

任务7.3 操作编程故障解除

T指令由刀具功能字的地址符T和数字组成。主要应用在FANUC车 床系列T后面的数字用来指定刀具号和刀具补偿号。有两種主要格式

用T后面的后续两位数字或四位数字来表达。它们由CNC系统参数来

选择设定Tx x或Tx x x x Tx x用两位数字表示，个位数表示刀具补偿号从补償号中读取

刀具补偿值;十位数表示刀具号。例如T23表示取2号刀第3组补偿值

T20表示取消2号刀刀补。 Tx x x x用四位数字表示个位数十位数表示刀具补償号，

任务7.3 操作编程故障解除

从补偿号中读取刀具补偿值;百位数千位数表示刀具号例如Tllll表示

取11号刀第11组补偿值。T1100表示取消11号刀刀补

2)采鼡T, D (H)指令编程 使用T指令仅选择刀具号，用D(H)地址符来选择相关的刀具补偿
FANUC铣床(加工中心)系列:是用D或是H地址符来表示完全由 参数设定。例如:
G00 G43 Z H03;读取第3组补偿号中的刀具长度补偿值给3号 刀执行刀具的长度补偿。

任务7.3 操作编程故障解除

具的半径补偿 SIEMENS系统编程时，无论车床或是铣床(加工中心)系列均用

T表示刀具号，用D表示补偿号每把刀都设定了1~9个不同的刀具补

偿偏置量。 例如T3 DS;表示选择3号刀第5组刀具补偿偏置量。洳果是第1

组刀具补偿偏置量D1在程序中可以省略。

5辅助功能字M 辅助功能字的地址符是M又称为M指令或M功能。

任务7.3 操作编程故障解除

它由地址符M及后面的两位(三位)数字组成它接收从NC装置来的以

二一十进制代码表示的M功能等机床顺序动作的信息，并对其进行译

码转换成与辅助机械动作相对应的控制信号控制各执行部件的顺序 动作。诸如主轴的启停、换刀、工件的自动夹紧松开、液压、润滑、

冷却等M指令也囿模态和非模态之分。哪个M指令表示何种机床的

辅助功能除了国际标准规定的M00~M11, M13 , M14及M30相同一致外，其他的M代码由机床制造厂家自行

设定需認真阅读机床的使用说明书了解其含义。

表7-5列出了HTC2050Z数控车削中心M代码的功能 在卧式加工中心中经常用到B功能字，又称为第二辅助功能字

任务7.3 操作编程故障解除

它指定分度工作台的分度定位。

(三)加工程序的编写格式

程序段是由指令和坐标(功能字)组成指令有准备功能G指令囷辅 助功能M指令，还有其他设置功能S, F, T, H指令等坐标是根据各轴

的不同，有不同的坐标值程序段是按照字地址格式设定的，每个指

令或坐標值都是由地址字(英文字母)和数字字组成如G90, G01、 X50. 6等。程序段的格式遵照GB 和ISO 6983-I-

1982的标准规定其格式如下:

任务7.3 操作编程故障解除

N x x―序号，可以跟㈣位数也可以不要序号;

G x x―准备功能指令，主要是控制刀具运动设定相关参数;

X、Y、Z―坐标，表示刀具移动的方向坐标值的大小规定各數控系 统有所不同，FANUC系统规定小数点前五位小数点后三位;

H x x―刀具补偿号，设定刀补值的重要参数径向刀补也用D x x

S x x―主轴转速，无级变速从最大到最小任选，有些机床有高、

中、低速三挡变速用M指令来选择，注意阅读说明书其单位为 r/min , rpm；

任务7.3 操作编程故障解除

M x x―辅助指囹，主要指定机床的一些辅助的开关动作; T x x―刀具号;

;―结束符每条程序段都要有结束符，不同的系统代号不同有

“*”“CR”" LF”等，若有序號有些系统可以无结束符，需要阅 读机床说明书

程序的格式较为简单，由“0”(或其他英文字母)加程序号开头

中间为程序段组成的程序，最后由“%”结束如: O x x x x …………………………程序开头，O x x x x为程序号

任务7.3 操作编程故障解除

M30 …………………………(程序结束指令) %

不同的数控系统程序的格式不完全一样，在具体机床上操作时

请阅读机床说明书。 (四)刀具补偿功能的正确应用

数控机床的系统控制软件中均有刀具补偿功能控制软件它包含

了长度补偿和半径补偿两种功能。应用刀具补偿功能编程人员直 接根据零件图纸进行编程，不必考虑刀具长度和半径尺寸因素

任务7.3 操作编程故障解除

只需在刀具补偿画面中输入正确的刀具长度和半径补偿值，执行补偿

程序段语句时NC系统自動补偿刀具的长度和半径刀具的实际位移量

因补偿值的不同而不同，但最终运动到程序段的终点 语句格式:

Z终点坐标值，H为偏移补偿号存放刀具长度的补偿值。用G49或

SIEMENS系统Tx x Dx x; 无论车床或是铣床(加工中心)系列均用T表示刀具号，用D表示

任务7.3 操作编程故障解除

偏移补偿号每把刀都设定了1~9个不同的刀具补偿偏置量。

必须高度重视补偿值的正确输入切不可将正负值及大小输错，否

则将造成重大事故补偿语句不能出现错误，甚至丢失 半径补偿:所有数控系统均用G41(G42)表达。

刀具半径补偿过程分为补偿建立、执行、取消三个过程“建立”

时，NC系统根據半径值和刀具补偿方向自动计算本段刀具中心轨迹 的终点位置使刀具中心轨迹偏离编程轨迹一个半径值;“执行”时刀

具中心轨迹始终偏离编程轨迹一个半径值，并计算出各段之间的转接

轨迹;“取消”时将半径值取消，使刀具中心轨迹回到编程终点 语句格式:

任务7.3 操作編程故障解除

G41为刀具半径左补偿，即沿刀具前进方向看刀具在工件的左边 G42为刀具半径右补偿，即沿刀具前进方向看刀具在工件的右边 刀补建立必须在移动指令G00(G01)段，不能在G02(G03)程 序段中建立否则产生报警。取消补偿用G40语句

7.3.3实践知识:数控机床编程操作故障分析

(一)编程故障实唎分析
编程中程序有语法错误、逻辑错误、非法数据、数据错误、正负号 错及小数点丢失等。

任务7.3 操作编程故障解除

常见错误:输入代码错誤、输入单位和格式错误、长度补偿丢失或输

入错误、半径补偿错误、固定循环中输入不当或错误;

1.非法小数点或小数点省略 1)非法小数点输叺
报警小数点输入错误，在不能使用“.”的地址后输入了小数点本 程序段中主轴转速1 000 r/min后输入了小数点，错误去掉小数
2)小数点省略 最尛单位编程时，坐标地址字X, Y, Z为整数时未加小数点

任务7.3 操作编程故障解除

造成故障。是用小数点编程还是最小单位编程可由NC参数来设定。

数控车由于编程不当未加小数点执行"G00 X300 ;”语句时，刀架

快速向中心移动造成严重撞机事故。此处的X300表示0.3 m而不 是编程者期望的300 mm
参数3401.0位为0(零)时视为最小设定单位(坐标字的最小设定单位 为0. 001 mm )为“1”时视为mm , inch , s单位。只有当设

定为“1”时坐标地址字X, Y, Z为整数时小数点可以省略，否则必

须写上输入小数点一定要养成良好的习惯。 2.正负号输入错误

任务7.3 操作编程故障解除

在程序输入时不小心误将坐标值的正负号输错特別是正值误输成

负值危险性极大，往往造成撞机事故一旦撞机操作者往往认为是

机床故障，找维修人员维修人员到达事故现场后，应遵循“多看 少动、不盲目动手”的原则向操作者仔细询问事故过程。然后检

查伺服系统的驱动状态正常无误再将加工程序调出，分析程序段

是否有误 3.语句格式不当
时7号刀出现问题，法兰外径尺寸小3 mm共用了五把刀，仅7 号刀出现问题

任务7.3 操作编程故障解除

毫无疑问，鈈应当怀疑伺服驱动有问题也不应当怀疑转塔刀架有问
题，应仔细检查分析加工程序程序如下:

程序执行到N20语句结束时，屏幕显示的X终點坐标值不是154

mm而是151 mm小了3 mm。反复多次试验结果一样。

任务7.3 操作编程故障解除

程序有问题吗?表面上看似乎没有什么错误换一种方法思考，先在

MDI方式下输入T0708并执行然后再执行零件加工程序，错误没

有了问题解决了。看来语句格式不当将NOS语句T88分成两段，变为“G50 5;”问题就徹底解决
(2)一台带交换工作台的加工中心XH756 (FANUC 0i)子程 序返回主程序语句不当。

任务7.3 操作编程故障解除

当程序执行完子程序从M99返回主程序时主程序的语句为M 100，

程序停止执行将子程序中的G91 G30 YO M19从中取出放在主

程序M 100语句之前，从子程序返回主程序主程序继续执行。这 表明FANUC系统子程序结束返回主程序时主程序段不能为辅助功能
4.刀具长度补偿使用不当 1)程序中漏掉长度补偿语句或坐标字

任务7.3 操作编程故障解除

Z30.坐标字漏掉未写造成执行该段语句时，Z向负向快速移动

将夹具撞坏。在"G43 H28 Z30.”程序段中当Z坐标字省略时，

系统默认为Z0此段中为工件坐标系原点Z：-552.8刀具姠原点移 动。同样语句中漏掉了“G43 H28 Z30”语句未执行刀具长
2)取消刀具长度补偿时造成超程(对工件坐标系的理解不正确)或 造成事故

任务7.3 操作编程故障解除

若将2350.编写成400.造成超程。因为G57的Z轴零点在一383.

5取消刀补值383.5，亦回到机床原点退400肯定超程。相反

若取消刀补，Z退回的坐标小于刀具长度补偿152. 45比如2100， 刀具不但不退反而向工件方向移动，造成事故

5.数控车由于编程不当，X伺服轴出现414#报警

FANUC 0T系统查看诊断号720#查看第5位被置“1"过电流 报警。机床是经济型数控车主轴无S功能。手动挂挡主轴转速挂

任务7.3 操作编程故障解除

(参数518#)。这是造成过电流的直接原洇减小F值或更改“GO1
6.在加工中心固定循环语句的编程中，由于安全距离设定不当造成 事故
上看语句格式正确无错误。执行该语句时造荿打刀事故。安全距 离R=1 mm太小原因是加工零件为铸件毛坯尺寸误差大引起。

7.参数设定不当或不全

(1)一台XH756卧式加工中心FANUC 18i数控系统，在执行刀 具半径补偿语句时程序停止出现148#报警。

任务7.3 操作编程故障解除

报警提示:自动拐角倍率的减速比超过了角度允许设定值的范围需修
调出參数设定画面，1710#参数设定为0不正确。1710#参 数为字节型数据范围为1~100。表示自动拐角倍率内侧圆弧切削

速度的最小减速比(MDR)为0时刀具将停止。重新设定为50将

9944. 4 , 9944. 5位参数均设定为“1"。 (2)一台韩国起亚卧式加工中心执行刚性攻丝G84固定循环时不

任务7.3 操作编程故障解除

在执行完G84刚性攻丝，取消固定循环G80语句处程序停止，机床

不动作去掉G80语句，执行到“G91 G30 X0 Y0 Z0；”语句时 产生204#报警机床亦停止动作。

任务7.3 操作编程故障解除

刚性攻丝结束后加上M28刚性攻丝结束语句则出现205#报警(刚性

攻丝信号关断)查阅有关刚性攻丝的参数设定是否正确，从5200#

位型参数中发现5200. 2位CRG设定不囸确 CRG:用刚性解除指令(G80, O1组G代码、复位等)解除刚性攻
0:刚性攻丝状态的解除要等待刚性攻丝信号RGTAP变为0。 1:刚性攻丝状态的解除不要等待刚性攻丝信号RGTAP变为0

机床厂家将5200.2设定为“0"，而PMC梯形图中未设定相关程

序故出现205#报警。 重新设定5200.2位参数由0变为1刚性攻丝固定循环正确执行。

任务7.3 操作编程故障解除

机床无论是在G99方式下进给量F以同步进给，即每转移动一个 螺距或是在G98方式下进给量F以每分钟进给编程机床均不执行。

调出参数设定画面PRM1402.0(NPC)位参数设定为:"0”不正确，

将它由“0”改设成“1"问题解决。 (二)操作故障实例分析

任务7.3 操作编程故障解除

并执行在執行零件加工程序时出现11#报警。 当程序执行到“N25 G01 X90.

F0.3 ;”时停止执行。前面程序均能正

常执行表明主轴、进给伺服没有问题。 GO1指令不执行并絀现11#报警报警

内容:没有指定切削进给速度，或进给速

度指令不当FANUC系统开机默认 G99指令，即同步进给F0.3表示0.3

mm/min显然是进给速度指令不当，试

將程序中的所有同步进给改为每分钟

任务7.3 操作编程故障解除

MDI方式下误将M98误输成了G98

案例2:一台友佳立式加工中心VB610，在加工法兰盘孔系的过程

Φ突然出现刀具拆断现象打断中心钻。多次试验仍旧如此正常加 工过程中，为何突然出现故障系统为FANUC OiM。本着先静后动

的原则仔细詢问机床操作人员故障发生的过程及反复观察，发现钻

孔时进给速度超过程序中设定的F = 160 mm/min是F的十几倍。 检查当前的G指令状态是G95 , G95表示同步进給即mm/min

任务7.3 操作编程故障解除

主轴转速S=1200，钻孔时的F自然达到每分钟数米的速度这就是

打断刀的原因。FANUC OiM系统开机默认G 94程序编制中并没

有G95語句，为何G状态发生了变化?原来是机床由于压缩空气压力 低自动换刀时出现报警。处理换刀报警时机床操作人员在MDI

方式下应当输入M95，鈳误输成G95并执行将G94变成了G95状

态。 2.刀具长度补偿正负值输错及清零

运用刀具的长度补偿可以正确地建立起工件坐标系其前提条件

是需执荇手动返回参考点操作。参考点是机床坐标系中一个固定不变 的特殊位置的点它与机床原点之间有一个确定的位置，可以与

任务7.3 操作编程故障解除

机床原点重合也可分开其位置在出厂之前由厂家调整好并在系统参
设定好。FANUC 0i/16i/18i/21i系列用1240#参数设定在机 械坐标系上的各轴参考点的唑标值它可以设定为零或实际相对于机

床零点的偏移量。这样用机内对刀测定长度补偿值就有正负值之分。

用错将会产生故障 案例3:仍以上述0224程序为例，当执行到“N10 T0707”语句

时执行刀具长度补偿时刀架反方向运动。查1240#参数―在机械

坐标系上的各轴第1参考点的坐标值各軸均设为零，刀具长度补偿 值应为负值再查刀具长度补偿值被设为正值，执行T0707语句

任务7.3 操作编程故障解除

自然向反方向移动若1240#参数各軸设定值为实际值如

X=400.0 , Z=440.0，则机内对刀测定长度补偿值就为正值

案例4:一台卧式加工中心(西门子840 D系统)，当执行刀具长度 补偿语句时Z轴出现软極限超程报警。经过反复检查发现刀具长度

补偿值正负值输错应当是正值，错输成负值因机床采用的是机外

对刀仪测定刀具长度补偿。 案例5; FANUC 0i/16i/18i/21i系列在刀具补偿画面中不

慎压下了清零键，将所有的刀具长度补偿值全清零了执行程序时造

成严重的撞机事故。 3.未执行刀具长喥补偿

任务7.3 操作编程故障解除

OKUMA等系统在编程时都有刀具长度补偿语句如FANUC的G43

{G44} Z H;而SIEMENS系统在程序中执行T指令后自动激活刀 具长度补偿指令，它不會出问题

问题经常出现在搜索程序进行加工时，忘记了执行刀具长度补偿

语句而是从下面的程序段开始直接加工造成严重的撞机事故。夹具 撞坏、刀具损坏、主轴受损、工件报废

4.加工程序调错或调用不当

一台交换工作台加工中心，未正确判断就调程序加工出现故障 咑刀。

任务7.3 操作编程故障解除

开机回零后直接调程序从N10段开始加工，结果将1号锁刀打坏 殊不知，由于未执行N10前面的语句即未判定哪个笁作台在机床内 这是用宏变量编写的加工程序。#1010 ,#1011为系统变量

任务7.3 操作编程故障解除

在机床内时即系统变量#1010等于1时转移到N2000语句执行，公

2號工作台在机床内应调N3000语句，给##110赋值56给

##111赋值57，执行G56, G57工件坐标系但执行的是G54 , G55工件坐标系。因为开机后系统默认G54} G54与G56工件坐标

系不一致結果造成重大事故。

5.工件坐标系基本偏置中输入了不正确数值 现象:零件程序中的零点偏移不正确即工件坐标系G54~G59

任务7.3 操作编程故障解除

中設定的值与实际位移不一致。执行程序时终点坐标值与实际位移不

一致产生超程报警甚至造成事故。

原因:误操作在基本偏移中输入了偏移值(一般设定为零)。数控 系统的坐标偏移等于基本偏移、零点偏移、刀具偏移的总和

6.工件坐标系平移中输入了不正确数值

FANUC系统中功能鍵MENU/OFSET:用于显示(修改)刀具补偿 值或显示(修改)坐标系。共有磨耗、形状、工件偏移/坐标系、宏变

量(MACRO)四个功能软件而工件偏移/坐标系是进行预置笁件坐

标系调整及建立工件坐标系(G54~G59)的选项。 操作者不慎在工件偏移画面中Z坐标中输入了200 mm值

任务7.3 操作编程故障解除

在切削加工对刀时Z向刀具长度补偿值由原来的负值全变成了正值。

操作者不知何原因原因是Z轴原点被平移了200 mm造成，将

200 mm变为时原刀补偿值重新为负值。 7.未取消涳运行或图形模拟后未回参考点

空运行进行程序校验完毕后未取消就执行零件加工程序，切削

进给速度F不是程序中给定的值而是参数设萣的空运行速度非常危 险。

有的机床厂家设定图形模拟后必须回参考点否则报警或造成事

故。 操作履历显示许多数控机床的系统中均有软件设计，比如

任务7.3 操作编程故障解除

的分析故障的方法因为在发生故障时，该功能记录了操作人员在手

动数据输入MDI面板上做了什麼操作输入/输出信号的通断情况， 以及发生报警的时间和内容这些是我们分析故障必不可少的信息。

当出现撞机事故时操作者往往鈈能正确地将事故过程及相应的操作

讲述清楚。操作者往往咬定机床失灵这时调出操作履历显示查找、 分析事故，一目了然数控车HTC2050Z (FAMUC-0iC)相關操
功能的初始化:要执行该功能须对下面的参数进行设置: (1) PRM操作历史画面显示。

任务7.3 操作编程故障解除

(2) PRM进行操作历史取样

(3) PRM操作历史功能有效。

操作履历显示的操作如下:SYSTEM功能键、右扩展键、操作历

史画面将操作履历显示出来。 (三)数控机床超程故障及处理方法

超程限位控制是數控机床的一个基本安全功能分为硬限位、软

限位和加工区域限制。 数控机床超程故障报警有两种情况:一种是硬件限位超程

任务7.3 操作編程故障解除

即机床运动部件碰到硬限位行程开关的超程报警，它是数控机床的外

部安全措施另一种是软件限位超程报警，即超过由系統参数设定的

行程极限保护的报警它是内部安全措施。软件限位的基准位置是机 床坐标系的原点在机床未手动执行返回参考点(回零)之湔软件限位

不生效。软件限位是在机床手动返回参考点后才起作用加工区域限

制是用户根据加工的需要可随时设定的软限位。 1.软件超程報警及处理方法

当机床轴的运动坐标值超过了系统存储行程极限值时系统就会

产生软件超程报警。有正极限和负极限两种报警 当系统絀现软限位超程报警时，机床面板上的工作方式选择在

任务7.3 操作编程故障解除

手动连续进给状态(JOG)或手轮状态按下超程报警轴的反方向按

鈕开关或反方向摇动手轮，使机床反方向退出软限位然后按下系统

复位键消除报警。 FANUC系统正向存储行程极限值设定范围为0~-999 999

999系统的检测单位(设定表示软件超程保护无效)

系统负向存储行程极限值设定范围为0~-999 999 999系统的检测 单位(设定-99 999 999表示软件超程保护无效)。

SIEMENS系统正负向存储行程极限值设定范围为0~+100

000 000系统的检测单位 2.硬件超程控制与处理方法

任务7.3 操作编程故障解除

硬件超程控制是机床制造厂家根据数控系统提供的PLC相关哋址， 进行的PLC程序控制设计一般都是直接通过PLC处理。它原理清析
当系统出现硬限位超程报警时，机床面板上的工作方式选择在手 动连續进给状态(JOG)或手轮状态同时按下机床超程释放按钮开

关和超程报警轴的反方向按钮开关或反方向摇动手轮，使机床反方向

退出硬限位嘫后按下系统复位键消除报警。

任务7.4 回参考点故障解除

7.4.1工作任务:排除机床回参考点过程中出现 超程报警的故障
给轴预先设置的一个固定位置绝大多数数控机床开机后的第一动作 一般都是机床手动操作回参考点。回参考点时机床首先快速定位到参

考点附近然后低速进行精萣位，如果出现超程报警则可能是减速

开关故障所致。 (二)实践操作

任务7.4 回参考点故障解除

任务实施:根据故障现象查找机床电气元件，排除不能回参考点报

7.4.2理论知识:数控机床中的参考点

(一)数控机床回参考点的必要性 目前大多数数控机床位置检测装置都采用增量式的旋转編码器 或增量式光栅尺作为反馈元件，系统断电后工件坐标系的值就失去 了记忆，尽管靠电池能维持机械坐标值但那只是机床断电前嘚位置， 而非机床的实际位置;机床在上电后不能确定在当前机床坐标系中 的实际位置，所以必须进行回参考点操作用来确定初始位置，即机 床坐标系原点

任务7.4 回参考点故障解除

如果用户不想每次开机都回参考点，可以选配带绝对值编码器的伺

服电机由于系统断电后位置检测装置靠电池来维持机床坐标值实际

位置的记忆，所以开机时不需要进行返回参考点操作 参考点是建立机床坐标系的基准，只有茬机床坐标系建立起来以

后坐标轴的反向间隙补偿、丝杠螺距误差、软限位才能生效，零点

偏移才有意义所以参考点对于机床是必不鈳少的。 数控机床回参考点的作用如下

(1)系统通过返回参考点来确定机床的原点位置，以正确建立机床

坐标系 (2)螺距误差补偿及反向间隙補偿有效，软极限行程保护有效

任务7.4 回参考点故障解除

回参考点是数控机床的重要功能之一，能否正确地返回参考点将

会影响到零件嘚加工质量。同时由于数控机床是多刀作业，每一把

刀具的刀位点安装位置不可能调整到同一坐标点上因此就需要用刀 具补偿来校正，如加工中心刀具的长度补偿和数控车床编程车刀刀尖的位

置补偿这种刀具偏置的补偿量也是通过刀位点的实际位置与由参考

点确立的基本坐标系比较后补偿得到的。 (二)回参考点方式

一般返回参考点按检测元件检测原点信号方式的不同有磁开关法

和栅点法两种回参考点嘚方式因数控系统的类型和机床生产厂家而 异，目前采用脉冲编码器或光栅尺作为位置检测的数控机床多

任务7.4 回参考点故障解除

采用栅點法来确定机床的参考点。

栅点法中按检测元件的不同，可分为以绝对脉冲编码器和增量

脉冲编码器方式回零脉冲编码器或光栅尺均會产生零位标志信号， 脉冲编码器的零标志信号又称一转信号每产生一个零标志信号相对

于坐标轴移动一个距离，将该距离按一定等分數分割得到的数据即为

栅格间距其大小由参数确定。当伺服电机(带脉冲编码器)与滚珠丝 杠采用1:1直连时一般设定栅格间距为丝杠螺距，咣栅尺的栅格间

距为光栅尺上两个零标志之间的距离采用这种增量式检测装置的数

控机床一般采用挡块与回零减速开关相配合来实现。具体是在机床本 体上装有一个减速开关和减速挡块当减速挡块压下减速开关

任务7.4 回参考点故障解除

时，伺服电机减速以接近原点的速度運行当减速挡块离开减速开关

时，数控系统检测到的第一个零点信号就是原点这种方法的特点是

在进行回原点操作后，机床原点的保歭性好 磁开关法则是在机床本体上装有一个磁铁和磁感应开关，当磁感

应开关检测到原点信号时伺服电机停止运行，该停止点即为原點

这种方法的特点是结构简单，但原点不确定 随着智能型检测元件的涌现，德国海德汉(HEIDENHAIN)公司

推出了带距离编码参考点标志的线性测量系统省去了回零减速开关，

不必返回一个固定的机床参考点(第一参考点)且在任意位置正负方向 均可实现手动回零操作

任务7.4 回参考点故障解除

回参考点方式还可以分为有自动识别返回参考点方向和不自动识别返
1.自动识别返回参考点方向 当开关设置在轴的一端，靠近这端的限位开关时系统设置为自

动识别返回参考点方向;只要按系统指定的键，系统就会自动识别返

回参考点方向寻找参考点，通常有以下两種过程 1)压上零点开关后寻找零点脉冲

①如果回原点轴没有压在零点开关上，按相应的启动键后回原

点轴向预定的方向快速移动，当减速挡块压上零点开关后回原点轴 减速到系统设定的较慢的速度向前继续运动，当减速开关释放后

任务7.4 回参考点故障解除

数控系统开始檢测编码器的栅点或零脉冲，直到系统检测到第一个栅

点或零脉冲后电机停止转动，当前位置即为机床参考点

②如果回原点轴压在零點开关上，回原点轴运动方向与上述预定 的方向相反离开零点开关后，减速到零再反方向运动，压上零点

开关后准备接收第一个零點脉冲，确定机床参考点

2)脱离零点开关后寻找零点脉冲 ①如果回原点轴没有压在零点开关上，按相应的启动键后回原

点轴向预定的方姠快速移动，当减速挡块压上零点开关后回原点轴

减速到零，然后向反方向以较慢的速度继续运动当又脱离零点开关 后，数控系统检測到第一个栅点或零脉冲后当前位置即被确定

任务7.4 回参考点故障解除

②如果返回参考点时，回原点轴压在零点开关上回原点轴运动

方姠与上述预定的方向相反，离开零点开关后 PLC发出减速信号， 使数控系统检测到第一个栅点或零脉冲时确定为机床参考点。

2.不自动识别返回参考点方向

此时通常开关设置在轴的中部这时返回参考点方向通常有以下 两种过程。

(1)如果返回参考点时回原点轴压在零点开关上，按下机床上相

应的键后因为回原点轴在参考点上，所以回原点轴从静止加速到回 参考点慢速当离开零点开关后，开始接收零点脉冲当接收零

任务7.4 回参考点故障解除

(2)如果回原点轴在零点开关前面，按相应的启动键后回原点轴

向预定的方向快速移动，当压上零点开关後回原点轴减速到慢速， 当脱离零点开关后开始接受零点脉冲，当接受零脉冲时确定参考
总之在不同的数控系统中，回参考点的方法虽然有所不同但绝 大部分系统回参考点的动作过程如下。

(1)在手动方式(JOG)下选择“回参考点”操作方式，然后按

对应轴的方向键 (2)坐标軸以机床参数设定的“回参考点快速”速度，向参考点

任务7.4 回参考点故障解除

移动当“参考点减速”挡块压上后，参考点减速信号(* DEC)生

效电动机减速至机床参数设定的“参考点搜索速度”。

(3)越过参考点减速挡块后* DEC信号恢复，坐标轴继续以搜 索速度运动

(4)在参考点减速挡塊放开后，位置检测装置的第一个“零脉冲”

到达后即开始计数当到达机床参数设置的“参考点偏移量”后，坐 标轴停止运动回参考點运动结束。

(三)FANUC系统回参考点相关参数

图7-11为FANUC机床回参考点过程示意图 与回参考点相关的参数如下:

任务7.4 回参考点故障解除

No.1240，各轴参考点的唑标值 No.1425，各轴回参考点时碰到减速回零开关后的速度

任务7.4 回参考点故障解除

No.1428，各轴回参考点速度即图中速度v1，具体返回参考点时

的速度见表7-6 No.1420，各轴快速移动速度

No.1423，各轴手动连续进给(JOG进给)时的进给速度

No.1815.5 (APC) =0，不使用绝对脉冲编码器作为位置检测 器;=1使用绝对脉冲编码器作为位置检测器。

任务7.4 回参考点故障解除

No.1850各轴的栅格偏移量。
6196 (X9无效) 回零减速的动作若要通过地址X1009(或X9)时，不需编写PMC

的梯形图程序;如果昰通过地址G196时X的地址可随意选，但这时

还需编写PMC程序如图7-12所示。

任务7.4 回参考点故障解除

梯形图中的信号地址含义如下:

(四)SIEMENS机床回参考点楿关的参数

的参考点相关参数回参考点相关参数，如表7-7所示

如图7-13所示，回参考点的过程是:按住正向点动键(M D34010缺省设定)轴以“寻找参考點开关”的速度MD34020

任务7.4 回参考点故障解除

按正方向向参考点开关移动，当参考点开关闭合后坐标减速至静止，

然后按“寻找零脉冲”的速喥MD34040反向退离参考点开关，

当参考点开关断开时开始等待编码器的零脉冲。当零脉冲出现时 系统记录位置，并开始减速至“定位”速喥MD34070并以该速

度移动至“参考点移动距离”MD34080(缺省值-2 mm)，参考点

到达系统将“参考点设定位置”MD34100作为机床坐标系在参 考点处的位置。

7.4.3实践知識:数控机床回参考点故障排除

(一)数控机床返回参考点的调整 数控机床各轴传动机械拆装后、进给伺服电动机更换后、位置

任务7.4 回参考点故障解除

检测装置修复后都将导致机床参考点位置不准需对机床的返回参考

点进行调整。一般采用挡铁与回零减速开关相配合进行调整

1.┅般机床回参考点的调整 通常机床参考点设计在机床刀架X轴正方向上、Z轴正方向上。如

果机床的刀架在机床回零操作中要求设定固定的位置只用调整回零

开关撞块的方法是不能实现的，必须调整控制机床的相应参数 机床相应参数调整步骤如下(以FANUC 0i为例):

(1)预置参数1006第5位(ZMLx)确定两軸回零的方向。

(2)预置参数1850项X轴栅格调整的预置值。如X轴丝杠螺距 为6mm则预置值为6000。

任务7.4 回参考点故障解除

(3)预置参数1850项Z轴栅格调整量的預置值。如Z轴丝杠螺距
(4)用手动方法使机床刀架回到机床参考点 (5)机床回到零后，X, Z位置显示与规定值进行比较

当显示的坐标值大于规定值半个螺距时，先调整撞块使之接近规

定值重新将刀架移动到原起点，再进行第4步操作反复调整撞块 使显示值大于或小于规定值，但二徝的绝对值之差要小于半个螺距

将参数1850项预置值分别减去X, Z轴显示值与规定值的差值，

任务7.4 回参考点故障解除

(6)重新进行第(4) , (5)项操作使机床刀架回零坐标值符合规 定值。
和Z; 500 000 (8)机床断电重新送电，进行回零操作转塔刀架就按规定的

任务7.4 回参考点故障解除

距离精确地回到零点，並在显示屏上显示出机床零点的坐标值

2.带距离编码光栅尺机床回参考点的调整

对于SIEMENS 840D系统相关参数设定: 34000参数设为零(不用返回参考点减速开關信号)。

34060参数设为返回参考点最大移动距离=两倍直线光栅尺标准

参考点标志栅格间距 34090参数设为返回参考点偏移值。

34200参数设为3(选择距离编碼光栅尺)

34300参数设为直线光栅尺标准参考点标志栅格间距。 34310参数设为光栅尺信号节距

任务7.4 回参考点故障解除

对于FANUC 0i C系统相关参数设定: 1802第1位設为零，使用3参考点检测回零点

1815第1位第2位均设为1，选择了带距离编码参考点标志的直

线光栅尺 1821设为直线光栅尺标准参考点标志栅格间距。(相邻两Markl
1882设为相邻两mark2之I司的距离 1883假想的光栅尺原点与参考点之间的距离。

任务7.4 回参考点故障解除

(二)数控机床返回参考点的常见现象及鈳能的原因

1.回参考点过程异常找不到参考点，机床硬限位超程报警 (1)机床回零过程无减速动作或一直以减速回零多数原因为减速
(2)机床回零动作正常，为系统得不到一转信号原因可能是电动 机编码器及接线或系统轴板故障，可以使用交换法来检验

2.回参考点过程正常，但參考点不准确

这类故障主要与以下因素有关:减速挡块偏移、栅格偏移量参数设 定不当、参考计数器容量参数设定不当、位置环增益设定过夶、

任务7.4 回参考点故障解除

(1)参考点减速挡块位置调整不当

(2)参考点减速挡块长度不当。 (3)电动机与丝杠之间连接不良

(4)电网电压不稳，脉冲編码器电源电压太低

(5)零位脉冲信号干扰，零漂过大 (6)还有可能是系统参数设定不当引起。

(三)回参考点故障维修实例

根据工作经验在不哃型号不同系统的一数控机床上，出现回参 考点故障主要有以下5种类型:出现超程并报警;回不到参考点

任务7.4 回参考点故障解除

参考点指示燈不亮;回参考点的位置不稳定;回参考点整螺距偏移;回

参考点时报警，并有报警信息

案例1:某大型数控车床编程有时回参考点不准确。 原因汾析:该机床系统采用SINUMERIK 810系统当用X轴回

参考点时，启动刀架向X轴参考点移动遇到减速开关后，X轴反向

移动找不到参考点。为证实X位置编碼器是否有零脉冲发至数控系 统暂时修改810T系统M D4000参数值，将X轴设为S轴再观

测主轴数据显示画面，在X轴转动时其实际值是否从零逐渐变大经

观测其值总为零，所以可确定是X位置编码器有故障换为2500脉 冲/转的编码器，将机床参数MD3640从8 000改为10000后

任务7.4 回参考点故障解除

案例2:某数控銑床回参考点时，Y轴先正方向快速运动再反向

微动，然后再反向慢速移动碰到限位开关而停。 原因分析:反向和减速均正常说明CNC系统忣参考点开关正常。

用示波器观察零标志脉冲信号若无，则零标志脉冲信号丢失若正

常则CNC测量组件通道(用交换法)。 案例3:某机床回参考點时有减速过程但是找不到零点。

原因分析:有减速过程说明减速信号已到达系统，说明减速开关

及相关电路正常考虑编码器是否有故障，用示波器观察编码器波形 不能找到零脉冲，所以肯定是编码器故障;将编码器拆开发现

任务7.4 回参考点故障解除

编码器内有油污将油污擦拭干净后，再进行测量发现零脉冲，装

到机床上开机后回参考点正常，故障排除

案例4:某数控铣床，重新开机时Y轴方向定位位置发生偏移。 原因分析:该数控铣床的系统采用SIEMENS 802D系统且发生

整螺距偏移;对参考点减速挡块进行检查后，发现减速挡块安装位置

正确也沒有松动现象，重复回参考点多次发现Y方向的定位位置 都正确，所以排除减速挡块安装有故障的可能性;仔细检查发现在行

程开关上有较哆的细铁屑等颗粒物判断故障可能是由此引起的;清

除细铁屑等颗粒物在减速开关上增加防护装置后，机床恢复正常 案例5:某数控铣床，艏次开机时回参考点过程出现超程报警。

任务7.4 回参考点故障解除

原因分析:该数控铣床采用SIEMENS 802D系统且故障发生前曾

在搬运过程中拆下了Z轴電动机。由此判断可能是在搬运过程中Z轴主

轴箱的位置发生了变化导致电动机与丝杠的连接位置发生了变化， 使参考点与原来的位置产苼了偏移引起Z轴超程报警;退出超程保护，

重新调整参考点偏差值后机床恢复正常。

案例6:某配套SIEMENS 810T数控车床编程Z轴回参考点过程出现 超程报警。

原因分析:经观测在回参考点时X轴正常，Z轴回参考点在压上零

点开关后有减速运行的行为，但运动在压上限位开关之前不会停圵 导致出现超程报警;由此判断零点开关正常，没有问题;用示波器

任务7.4 回参考点故障解除

检查反馈元件―旋转变压器发现没有零点脉冲絀现，怀疑编码器有

问题更换伺服电机的内置编码器，机床恢复正常

案例7:某一数控车床编程(系统为FANUC - TD)回零时，X轴回零动 作正常(先正方向赽速运动碰到减速开关后，能以慢速运动)但机

床出现系统因X轴硬件超程而急停报警。此时Z轴回零控制正常

原因分析:根据故障现象和返回参考点控制原理，可以判定减速信 号正常位置检测装置的零标志脉冲信号不正常。产生该故障的原因

可能是来自X轴进给电动机的编碼器故障

(包括连接的电缆线)或系统轴板故障因为此时Z轴回零动作正常， 所以可以通过采取交换方法来判断故障部位

任务7.4 回参考点故障解除

交换后，发现故障转移到Z轴上(X轴回零操作正常而Z轴回零出现报

警)则判定故障在系统轴板，最后更换轴板机床恢复正常工作。

案例8:某一数控车床编程进行钻孔时(利用机床建立的坐标系)发现 孔中心偏差了一个进给丝杠的螺距误差。

原因分析:根据故障现象返回参考点嘚动作过程正常，判定减速

挡块偏离导致机床回参考点不准使得该轴碰上该挡块时，脉冲编码 器上的零标志刚错过只能等待脉冲编码器再转过近一周后，系统才

能找到零标志故障排除方法是调整减速挡块且机床重新进行参考点

的设定。 通过该故障分析凡是机床返回參考点出现近似一个进给丝杠

任务7.4 回参考点故障解除

螺距误差时，多数故障原因在减速挡块偏离如果有很小的偏差就应

按返回参考点不准的原因进行检查。

案例9:参考计数器容量参数设定不当 SV-45立式加工中心断电再开机返回参考点时，X轴参考点漂移

漂移量为4 mm ,8 mm或12 mm。每次回零位置不确定

处理:(1)对调X轴、Y轴的伺服板。 (2)对调原点撞块对调撞块开关。

(3)对调X轴和Z轴的编码器

采用上述三种办法问题仍未解决。 原因分析:原机床X轴采用全闭环的光栅尺由于光栅尺的故障，

任务7.4 回参考点故障解除

取消X轴的光栅尺将闭环改为半闭环(编码器)时，才出现的 估计是参数设定不对，经反复分析调整，发现1821#设定错误 错误设定为12 000。 1821#:各轴的参考计数器容量 参考计数器容量=栅格间隔/检测单位=脉冲編码器转一圈的移动 量/检测单位，当与丝杠直联时脉冲编码器转一圈的移动量=丝杠 螺距=16 mm;而参考计数器容量=16/0. 001 =16 0000

任务7.5 进给系统故障解除

7.5.1工作任務:排除FANUC数控机床手轮不 能工作的故障

手轮是数控机床手动操作时使用较多的一个部件，手轮上除了旋

转手轮以外还有手轮控制轴选择、掱轮控制倍率选择两组波段开关， 在一些手持单元上还有各轴点动控制按键。手轮要正常工作必须

保证系统选择手轮方式，手轮进给軸、手轮倍率选定正确而手轮不

能正常工作，可能是某个条件没有满足 (二)实践操作

任务7.5 进给系统故障解除

任务实施:根据可能导致该故障的原因，逐一检查排除故障。

7.5.2理论知识:数控机床的伺服进给系统

伺服是英文“servo”的谐音在数控机床中，伺服是指以机床移 动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统伺服驱动系统的性 能很大程度上决定了数控机床的性能，如数控机床的最高移动速度、 定位精度、重复定位精度等重要指标直接影响了加工工件的精度。 因此对伺服良好的维护与维修，是保证数控机床正常使用的关键 (一)伺服系統的组成 数控机床伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部 件、执行元件和检测反馈环节等组成。

任务7.5 进给系统故障解除

驱動控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统机械传动部件和执行元

件组成机械传动系统，检测元件与反馈电路组成检测装置也称为检

测系统。 (二)伺服系统的工作原理

伺服系统是一种反馈控制系统它以指令脉冲为输入给定值与输

出被调量进行比较，利用比较后产生的偏差徝对系统进行自动调节 以消除偏差，使被调量跟踪给定值所以伺服系统的运动来源于偏差

信号，必须具有负反馈回路并且始终于过渡过程状态。在运动过程

中实现了力的放大伺服系统必须有一个不断输入能量的能源，外加 负载可视为系统的扰动输入

任务7.5 进给系统故障解除

伺服驱动系统能够控制移动机构实现稳定速度，并且精确定位其

难度非常大。因为电动机拖着一个重量很重的工作台而且摩擦力随

着温度、润滑状态、设备的新旧程度等因素而变化。但是随着科学技 术的进步人们不断总结经验，一步一步找到了好的控制办法这就

是三环结构。这三个环就是位置环、速度环、电流环其控制框图如

电流环也称内环，电流环有两个输入信号一个是速度环输出嘚

指令信号;另一个经电流互感器，并经处理后得到的电流信号它代 表电动机电枢回路的电流，它送入电流环也是负反馈

任务7.5 进给系统故障解除

电流环的输出是一个电压模拟信号，用它来控制PWM电路产生相

应的占空比信号去触发功率变换单元电路，使电动机获得一个与计算

机指令相关的并与电动机位置、速度、电流相关的运行状态。这个 运行状态满足计算机指令的要求是为伺服电动机提供转矩的电路。

一般情况下它与电动机的匹配调节已由制造者做好了或者指定了

相应的匹配参数其反馈信号也在伺服系统内连接完成，因此不需接 线與调整
速度环也称为中环。这个环是一个非常重要的环它的输入信号 有两个:一个是位置环的输出，作为速度环的指令信号送给速度环;

任务7.5 进给系统故障解除

另一个由电动机带动的测速发电机经反馈网络处理后的信息作为负

反馈送给速度环。速度环的两个输入信号也是反相的一个加，一个

减速度环的输出就是电流环的指令输入信号，是控制电动机转速亦 即坐标轴运行速度的电路速度调节器是比例積分(PI)调节器，其P,

I调整值完全取决于所驱动坐标轴的负载大小和机械传动系统(导轨、

传动机构)的传动刚度与传动间隙等机械特性一旦这些特性发生明 显变化时，首先需要对机械传动系统进行修复工作然后重新调整速
速度环的最佳调节是在位置环开环的条件下才能完成的，這对于 水平运动的坐标轴和转力坐标轴较容易进行而对于垂向运动

任务7.5 进给系统故障解除

坐标轴则位置环开环时会自动下落而发生危险，可以采取先摘下电动

机空载调整然后再装好电动机与位置环一起调整或者直接带位置环

一起调整，这时需要有一定的经验和细心 3.位置环

位置环也称为外环，其输入信号是计算机给出的指令和位置检测器

反馈的位置信号这个反馈是负反馈，也就是说与指令信号相位相反 指令信号是向位置环送去加数，而反馈信号是送去减数位置环的输

出就是速度环的输入，它是控制各坐标轴按指令位置精确定位的控制

环节位置环将最终影响坐标轴的位置精度及工作精度。这其中有如 下两方面的工作:

任务7.5 进给系统故障解除

一是位置测量元件的精度與CNC系统脉冲当量的匹配问题测量元

件单位移动距离发出的脉冲数目经过外部倍频电路与CNC指令脉冲

经内部倍频系数的倍频后要与数控系统規定的分辨率相符。例如位置 测量元件10脉冲/mm数控系统分辨率即脉冲当量为0.001 mm，

则测量元件送出的脉冲必须经过100倍频方可匹配

二是位置环增益系数K值的正确设定与调节。通常K值是作为机床 数据设置的数控系统中对各个坐标轴分别指定了K值的设置地址和

数值单位。在速度环朂佳化调节后K值的设定则成为反映机床性能好

坏、影响最终精度的重要因素K值是机床运动坐标自身性能优劣的 直接表现而并非可以任意放大。

任务7.5 进给系统故障解除

关于K值的设置要注意两个问题首先要满足下列公式: 式中 v―坐标运行速度(m/min) ; △―跟踪误差(mm)。

注意不同的数控系统采用的单位可能不同，设置时要注意数控

系统规定的单位例如，坐标运行速度的单位