FANUC 数控交流伺服驱动系统故障维修

数控机床进给伺服系统类故障诊断与处理数控机床进给伺服系统是指通过伺服电机驱动进给机构实现工件在加工过程中的移动。

由于其复杂的电气、机械和控制系统，常常会发生故障。

本文将就数控机床进给伺服系统类常见的故障进行诊断与处理。

一、电气故障1. 电源故障：包括电源线断开、电源接触不良、电源开关故障等。

解决方法是检查电源线是否正常连接，检查电源开关是否损坏，并使用万用表检测电源的输出电压是否正常。

2. 伺服电机故障：伺服电机可能会出现断线、短路、转子定位不良等故障。

解决方法是检查电机连接线是否正常，使用万用表测量电机的绝缘电阻，重新定位转子。

3. 伺服驱动器故障：伺服驱动器可能会出现过载、过热、过电流等故障，导致伺服电机无法正常工作。

解决方法是检查伺服驱动器的散热情况，检测伺服驱动器的电流输出是否正常，必要时更换伺服驱动器。

二、机械故障1. 进给轴传动件故障：进给轴传动件包括传动皮带、传动齿轮等。

这些传动件可能会出现磨损、断裂等故障，影响机床进给的精度和稳定性。

解决方法是检查传动件的磨损程度，并进行及时更换。

2. 进给轴导轨故障：进给轴导轨可能会因为使用时间长久、润滑不当等原因而出现磨损、松动等故障。

解决方法是定期检查导轨的状态，必要时进行润滑和更换导轨。

3. 进给轴轴承故障：进给轴轴承可能会因为使用时间长久、负载过重等原因而出现磨损、断裂等故障。

解决方法是检查轴承的状态，必要时进行及时更换。

三、控制系统故障1. 数控系统故障：数控系统可能会出现软件崩溃、通信故障等问题，导致机床无法正常工作。

解决方法是重新启动数控系统，检查通信线路是否正常连接，并及时联系厂家进行故障排查。

2. 编码器故障：编码器是用来反馈机床位置和运动状态的重要设备，当编码器出现故障时，会导致机床的加工精度下降。

解决方法是检查编码器的安装情况，检测编码器的信号输出是否正常，必要时更换编码器。

3. 控制器故障：控制器是机床控制系统中的核心部件，当控制器出现故障时，会导致机床无法正常工作。

数控维修--FANUC伺服驱动系统故障维修九第六章第一课 FANUC 伺服驱动系统故障维修 60例例249~例250．加工工件尺寸出现无规律的变化的故障维修例249．故障现象：某配套FANUCPM0的数控车床，在工作过程中，发现加工工件的X 向尺寸出现无规律的变化。

分析与处理过程：数控机床的加工尺寸不稳定通常与机械传动系统的安装、连接与精度，以及伺服进给系统的设定与调整有关。

在本机床上利用百分表仔细测量X轴的定位精度，发现丝杠每移动一个螺距，X向的实际尺寸总是要增加几十微米，而且此误差不断积累。

根据以上现象分析，故障原因似乎与系统的“齿轮比”、参考计数器容量、编码器脉冲数等参数的设定有关，但经检查，以上参数的设定均正确无误，排除了参数设定不当引起故障的原因。

为了进一步判定故障部位，维修时拆下X轴伺服电动机，并在电动机轴端通过划线作上标记，利用手动增量进给方式移动X轴，检查发现X轴每次增量移动一个螺距时，电动机轴转动均大于360º。

同时，在以上检测过程中发现伺服电动机每次转动到某一固定的角度上时，均出现“突跳”现象，且在无“突跳”区域，运动距离与电动机轴转过的角度基本相符(无法精确测量，依靠观察确定)。

根据以上试验可以判定故障是由于X轴的位置检测系统不良引起的，考虑到“突跳”仅在某一固定的角度产生，且在无“突跳”区域，运动距离与电动机轴转过的角度基本相符。

因此，可以进一步确认故障与测量系统的电缆连接、系统的接口电路无关，原因是编码器本身的不良。

通过更换编码器试验，确认故障是由于编码器不良引起的，更换编码器后，机床恢复正常。

例250．故障现象：某配套FANUC 0T系统的数控车床，在工作运行中，被加工零件的Z轴尺寸逐渐变小，而且每次的变化量与机床的切削力有关，当切削力增加时，变化量也会随之变大。

分析与处理过程：根据故障现象分析，产生故障的原因应在伺服电动机与滚珠丝杠之间的机械连接上。

由于本机床采用的是联轴器直接联接的结构形式，当伺服电动机与滚珠丝杠之间的弹性联轴器未能锁紧时，丝杠与电动机之间将产生相对滑移，造成Z轴进给尺寸逐渐变小。

FANUC伺服系统维修技术经验总结及FANUC伺服电机维修方法22．数字式交流伺服驱动单元的故障检测与维修⑴驱动器上的状态指示灯报警FANUC S系列数字式交流伺服驱动器，设有11 个状态及报警指示灯，指示灯的状态以及含义见表5-8。

以上状态指示灯中，HC、HV、OVC、TG、DC、LV的含义与模拟式交流速度控制单元相同，主回路结构与原理亦与模拟式速度控制单元相同，不再赘述。

表5-8 中，OH、OFAL、FBL为S系列伺服增添的报警指示灯，其含义如下。

表5-8 FANUCS系列驱动器状态指示灯一览表1)OH报警。

OH为速度控制单元过热报警，发生这个报警的可能原因有：①印制电路板上S1设定不正确。

②伺服单元过热。

散热片上热动开关动作，在驱动器无硬件损坏或不良时，可通过改变切削条件或负载，排除报警。

③再生放电单元过热。

可能是Q1不良，当驱动器无硬件不良时，可通过改变加减速频率，减轻负荷，排除报警。

④电源变压器过热。

当变压器及温度检测开关正常时，可通过改变切削条件，减轻负荷，排除报警，或更换变压器。

⑤电柜散热器的过热开关动作，原因是电柜过热。

若在室温下开关仍动作，则需要更换温度检测开关。

2)OFAL报警。

数字伺服参数设定错误，这时需改变数字伺服的有关参数的设定。

对于 FANUC 0 系统，相关参数是 8100，8101, 8121, 8122, 8123 以及8153~8157 等；对于10/11/12/15系统，相关参数为1804，1806，1875，1876，1879，1891 以及1865~1869等。

3)FBAL报警。

FBAL是脉冲编码器连接出错报警，出现报警的原因通常有以下几种：①编码器电缆连接不良或脉冲编码器本身不良。

②外部位置检测器信号出错。

③速度控制单元的检测回路不良。

④电动机与机械间的间隙太大。

⑵伺服驱动器上的7段数码管报警FANUC C系列、a /a i系列数字式交流伺服驱动器通常无状态指示灯显示，驱动器的报警是通过驱动器上的7段数码管进行显示的。

FANUC 数控交流伺服驱动系统故障维修（一）1、FANUC 0T数控系统工作数小时后出现剧烈振动的故障维修故障现象：某采用FANUC 0T数控系统的数控车床，开机时全部动作正常，伺服进给系统高速运动平稳、低速无爬行。

加工的零件精度全部达到要求。

当机床正常工作5~7h后（时间不定），Z轴出现剧烈振荡，CNC报警，机床无法正常工作。

这时，即使关机再起动，只要手动或自动移动Z轴，在所有速度范围内，都发生剧烈振荡。

但是，如果关机时间足够长（如：第二天开机），机床又可以正常工作5~7h，并再次出现以上故障，如此周期性重复。

分析和处理过程：该机床X、Z分别采用FANUC 5、10型AC伺服电动机驱动，主轴采用FANUC 8S AC主轴驱动，机床带液压夹具、液压尾架和15把刀的自动换刀装置，全封闭防护，自动排屑。

因此，控制线路设计比较复杂，机床功能较强。

根据以上故障现象，首先从大的方面考虑，分析可能的原因不外乎机械、电气两个方面。

在机械方面，可能是由于贴塑导轨的热变形、脱胶，滚珠丝杠、丝杠轴承的局部损坏或调整不当等原因引起的非均匀性负载变化，导致进给系统的不稳定。

在电气方面，可能是由于某个元器件的参数变化，引起系统的动态性改变，导致系统的不稳定等等。

鉴于本机床采用的是半闭环伺服系统。

为了分清原因，维修的第一步是松开Z轴伺服电动机和滚珠丝杠之间的机械联接，在Z轴无负载的情况下，运行加工程序，以区分机械、电气故障。

经试验发现：故障仍然存在，但发生故障的时间有所延长。

因此，可以确认故障为电气原因，并且和负载大小或温升有关。

由于数控机床伺服进给系统包含了CNC、伺服驱动器、伺服电动机等三大部分，为了进一步分清原因，维修的第二步是将CNC的X轴和Z轴的速度给定和位置反馈互换（CNC的M6和M8、M7和M9互换），即：利用CNC的X轴指令控制机床的Z轴伺服和电动机运动，CNC的Z轴指令控制机床的X轴伺服和电动机运动，以判别故障发生在CNC或伺服。

数控维修 --FANUC 伺服驱动系统故障维修七第六章第一课 FANUC 伺服驱动系统故障维修 60例例 235.开机后电动机产生尖叫的故障维修故障现象:一台配套 FANUC 15MA数控系统的龙门加工中心,在起动完成、进入可操作状态后, X 轴只要一运动即出现高频振荡,电动机产生尖叫,系统无任何报警。

分析与处理过程:在故障出现后, 观察 X 轴拖板, 发现实际拖板振动位移很小; 但触摸电动机输出轴, 可感觉到转子在以很小的幅度、极高的频率振动:且振动的噪声就来自 X 轴伺服电动机。

考虑到振动无论是在运动中还是静止时均发生, 与运动速度无关, 故基本上可以排除测速发电机、位置反馈编码器等硬件损坏的可能性。

分析可能的原因是 CNC 中与伺服驱动有关的参数设定、调整不当引起的:且由于机床振动频率很高, 因此时间常数较小的电流环引起振动的可能性较大。

由于FANUC 15MA 数控系统采用的是数字伺服,伺服参数的调整可以直接通过系统进行, 维修时调出伺服调整参数页面, 并与机床随机资料中提供的参数表对照, 发现参数 PRMl852、 PRMl825与提供值不符,设定值见下:参数号正常值实际设定值1852 1000 34141825 2000 2770将上述参数重新修改后,振动现象消失,机床恢复正常运行。

例 236.驱动器无准备好信号的故障维修故障现象:一台配套 FANUC 0M 系统的加工中心,机床起动后,在自动方式运行下, CRT 显示 401号报警。

分析与处理过程:FANUC OM出现 401号报警的含义是“轴伺服驱动器的 VRDY 信号断开, 即驱动器未准备好”。

根据故障的含义以及机床上伺服进给系统的实际配置情况,维修时按下列顺序进行了检查与确认: 1 检查 L/M/N轴的伺服驱动器, 发现驱动器的状态指示灯 PRDY 、 VRDY 均不亮。

2检查伺服驱动器电源 ACl00V 、 ACl8V 均正常。

FANUC伺服系统的故障诊断与维修阅读：586伺服系统的故障诊断，虽然由于伺服驱动系统生产厂家的不同，在具体做法上可能有所区别，但其基本检查方法与诊断原理却是一致的。

诊断伺服系统的故障，一般可利用状态指示灯诊断法、数控系统报警显示的诊断法、系统诊断信号的检查法、原理分析法等等。

FANUC伺服驱动系统与FANUC数控系统一样，是数控机床中使用最广泛的伺服驱动系统之一。

从总体上说，FANUC伺服驱动系统可以分为直流驱动与交流驱动两大类。

如前所述，直流驱动又有SCR速度控制单元与PWM速度控制单元两种形式；交流驱动分模拟式交流速度控制单元与数字式交流速度控制单元两种形式。

在1985年以前生产的数控机床上，一般都采用直流伺服驱动，其配套的控制系统有FANUC的FS5、FS6、FS7系统等。

随后生产的数控机床上，一般都采用交流伺服驱动，其配套的控制系统有FANUC 的FS0、FSll、FSl5/16系统等。

5.2.1 FANUC直流伺服系统的故障诊断与维修直流伺服系统一般用于20世纪80年代中期以前生产的数控机床上，这些数控机床虽然距今已经有二十多年，但由于当时数控系统的价格十分昂贵，通常只有在高、精、尖设备中才采用数控，因此，其机床的刚性、可靠性等各方面性能通常都较好，即使在今天，很多设备还是作为企业的关键设备在使用中，故直流伺服系统的维修仍然是今天数控机床维修的重要内容。

1．SCR速度控制单元的常见故障与维修SCR速度控制单元的主要故障与可能的原因，常见的有以下几种。

(1)速度控制单元熔断器熔断造成速度控制单元熔断器烧断的原因有下述几种：1)机械故障造成负载过大。

如：滑动面摩擦系数太大；齿轮啮合不良；工件干涉、碰撞；机械锁紧等。

以上故障可通过测量电动机电流来判断确认。

2)切削条件不合适。

如：机床切削量过大，连续重切削等。

3)控制单元故障。

如：控制单元的元器件损坏，控制板上设定端设定错误，电位器调整不当等。

数控维修--FANUC伺服驱动系统故障维修二第六课第一课 FANUC 伺服驱动系统故障维修 60例例208~例209．速度控制单元HCAL报警的故障维修例208．故障现象：一台配套FANUC 6ME的数控冲床，开机时CRT显示ALM401报警，且Y轴速度控制单元上HCAL报警灯亮。

分析与处理过程：FANUC 6M系统CRT上显示401报警的含义是“X、Y、Z等进给轴伺服驱动系统的速度控制单元的准备信号(VRDY信号)为OFF状态，即伺服驱动系统没有准备好”：速度控制单元状态指示灯HCAL亮的含义是“速度控制单元存在过电流报警”。

由于本机床使用的是PWM直流速度控制单元，根据报警分析，直流速度控制单元存在过电流报警是引起数控系统401报警的根本原因，因为当速度控制单元出现过电流时，必然使得速度控制单元的“准备好”信号(VRDY信号)断开。

速度控制单元出现过电流可能的原因有： 1)主回路逆变晶体管TMl~TM4模块不良。

2)伺服电动机电枢线短路、绕组短路或对地短路。

3)驱动器内部逆变晶体管输出短路或对地短路。

根据以上原因，通过测量电动机绕组，表明电动机正常；因此故障最大可能的原因是驱动器上的晶体管模块损坏。

通过实际测量发现，驱动器主回路的逆变晶体管模块TMl、TM2(参见图5-12)损坏。

在测量确认主回路无短路的前提下，通过更换同规格模块后，故障排除，机床恢复正常工作。

例209．故障现象：一台采用FANUC 6M系统，配套DCl0型PWM直流速度控制单元的立式加工中心，开机时出现ALM401报警。

分析与处理过程：FANUC 6M出现ALM 401报警的含义同前。

检查速度控制单元，发现Y轴伺服驱动器上的HCAL报警灯亮，表明Y轴存在过电流，故障可能的原因同上。

为了确认故障部位，维修是先取下伺服电动机的电枢线，并设定了端子S23短路(取消由于电枢线未连而产生TGLS报警)。

再次开机试验，发现HCAL报警消失，由此确认，故障与驱动器本身无关，其故障部位在电枢线或伺服电动机上。

数控维修--FANUC伺服驱动系统故障维修十第六章第一课 FANUC 伺服驱动系统故障维修 60例例254．FANUC l5系统偶尔出现SV013报警的维修故障现象：一台配套FANUC 15MA数控系统的龙门加工中心，在正常加工过程中，系统偶尔出现SV013报警。

分析与处理过程：FANUC 15MA系统出现SV013报警的含义是“Y轴伺服驱动器的V-READY信号断开(YAXIS IMPROPER V-READY OFF)”。

检查伺服驱动器，发现Y轴伺服驱动上的VRDY发光二极管不亮。

由于FANUC交流伺服驱动的VRDY信号是在伺服驱动器的主接触器MCC吸合、伺服驱动器主回路接通后，如驱动器工作正常(即驱动器无过电流、过电压、过热、测速反馈等报警)，MCC就保持吸合，信号VRDY为“1”。

本故障的实质是主接触器MCC未能正常吸合、保持或触点接触不良，根据本章前述，其可能的原因有：1)伺服驱动器故障。

2)驱动器主回路过电流。

3)CNC与伺服单元之间的电缆连接不良。

仔细检查Y轴伺服驱动器，发现驱动器除VRDY发光二极管不亮外，无其他的报警灯亮，由此可初步排除驱动器主回路过电流的原因。

检查CNC和伺服驱动器间的连接电缆，未发现连接问题。

为了进一步判定故障原因，维修时将Y轴和Z轴伺服驱动器的控制板进行了交换，但故障仍然存在，排除了驱动器控制板不良的原因。

接着，又交换了Y轴和Z轴伺服驱动器的功放板，交换后故障从Y轴移到了Z轴，由此判定故障原因在Y轴伺服驱动器的功放板。

对照FANUC交流伺服主回路进行详细检查，确认主回路的电气元器件均无故障，由此推断产生故障的原因可能是MCC接触器本身的不良。

为了确认，维修时通过外部电源直接给MCC接触器线圈加110V交流控制电压，经试验发现MCC存在自动断开现象，说明MCC接触器线圈存在故障。

更换接触器后，机床恢复正常。

例255．FANUC l6系统ALM411、ALM414报警的维修故障现象：某配套FANUC l6系统的进口卧式加工中心，在B轴回转时出现ALM414、ALM411报警。

数控维修--FANUC伺服驱动系统故障维修四第六课第一课 FANUC 伺服驱动系统故障维修 60例例217．系统主板不良引起的跟随误差报警的故障维修故障现象：一台配套FANUC 6ME的加工中心，在加工过程中，突然停机，CRT显示401、410、420报警。

分析与处理过程：FANUC 6M系统CRT上显示401报警的含义与可能的原因同上。

报警410、420的含义是“X轴和Y轴停止时的位置偏差过大”，其可能的原因有： 1)位置偏差值设定错误。

2)输入电源电压太低。

3)伺服电动机不良。

4)电动机的动力线和反馈线连接故障。

5)速度控制单元故障以及系统主板的位置控制部分故障，等等。

考虑到本机床X、Y轴速度控制单元同时存在报警，因此，故障一般都与速度控制单元的公共部分有关。

通过检查伺服驱动器电源、速度控制单元辅助电源、速度控制单元与CNC的连接等公共部分，未发现不良：初步判定可能是系统主板的位置控制部分不良引起的。

考虑到现场有同类机床，为维修提供了便利。

通过替换主板，确认了故障是由于系统主板不良引起的，直接更换主板后，排除故障，机床恢复正常。

例218．编码器不良引起的跟随误差报警的故障维修故障现象：某配套FANUC 3MA系统的数控铣，在运行过程中系统显示ALM31报警。

分析及处理过程：FANUC 3MA系统显示ALM 31报警的含义是“坐标轴的位置跟随误差大于规定值”。

通过系统的诊断参数DGN 800、801、802检查，发现机床停止时DGN 800(X轴的位置跟随误差)在－1与－2之间变化；DGN801 (Y轴的位置跟随误差)在±1与－1之间变化；但DGN802 (Z轴的位置跟随误差)值始终为“0”。

由于伺服系统的停止是闭环动态调整过程，其位置跟随误差不可以始终为“0”，现象表明Z轴位置测量回路可能存在故障。

为进一步判定故障部位，采用交换法，将Z轴和X轴驱动器与反馈信号互换，即：利用系统的X轴输出控制Z轴伺服，此时，诊断参数DGN 800数值变为0，但DGN 802开始有了变化，这说明系统的Z轴输出以及位置测量输入接口无故障。

FAＮＵC 数控交流伺服驱动系统故障维修（一）1、FＡNUC 0T数控系统工作数小时后出现剧烈振动的故障维修故障现象:某采用FANＵＣ０T数控系统的数控车床，开机时全部动作正常,伺服进给系统高速运动平稳、低速无爬行。

加工的零件精度全部达到要求。

当机床正常工作５~7h后(时间不定），Z轴出现剧烈振荡,CNＣ报警，机床无法正常工作。

这时，即使关机再起动,只要手动或自动移动Z轴，在所有速度范围内，都发生剧烈振荡。

但是，如果关机时间足够长（如:第二天开机），机床又可以正常工作5～7h,并再次出现以上故障，如此周期性重复。

分析与处理过程:该机床X、Z分别采用ＦＡNUC 5、10型ＡC伺服电动机驱动,主轴采用ＦANUC ８S AC主轴驱动,机床带液压夹具、液压尾架和１5把刀的自动换刀装置，全封闭防护,自动排屑。

因此，控制线路设计比较复杂,机床功能较强。

根据以上故障现象，首先从大的方面考虑,分析可能的原因不外乎机械、电气两个方面。

在机械方面,可能是由于贴塑导轨的热变形、脱胶,滚珠丝杠、丝杠轴承的局部损坏或调整不当等原因引起的非均匀性负载变化,导致进给系统的不稳定。

在电气方面,可能是由于某个元器件的参数变化，引起系统的动态性改变，导致系统的不稳定等等。

鉴于本机床采用的是半闭环伺服系统。

为了分清原因，维修的第一步是松开Z轴伺服电动机和滚珠丝杠之间的机械联接,在Z轴无负载的情况下，运行加工程序,以区分机械、电气故障。

经试验发现：故障仍然存在,但发生故障的时间有所延长。

因此，可以确认故障为电气原因,并且和负载大小或温升有关。

由于数控机床伺服进给系统包含了CNC、伺服驱动器、伺服电动机等三大部分，为了进一步分清原因,维修的第二步是将CＮC的Ｘ轴和Z轴的速度给定和位置反馈互换(CNC的Ｍ6与M８、M7与Ｍ９互换）,即：利用CＮC的X轴指令控制机床的Z轴伺服和电动机运动，ＣNC的Z 轴指令控制机床的X轴伺服和电动机运动，以判别故障发生在CNC或伺服。